虚拟现实技术在城市环境设计中的应用

朱美霖 牟思晓 谢铭雨 耿嘉文

【摘要】城市环境设计涉及多个学科和内容，包括建筑学、人类学、景观设计等，具有综合性和多样性的特点。随着科学技术的发展，城市环境设计的方法和方法也不断优化。目前，人们对现代城市环境设计提出了更高的要求，不仅要求城市环境设计作品环保美观，而且要求城市环境设计作品具有很强的功能性。因此，设计师可以利用现代科技手段，将虚拟现实技术应用到城市环境设计中，提高城市环境设计的效果和效率。

【关键词】虚拟现实技术;城市环境设计;实时仿真演示

在城市环境设计过程中，设计师常用的技术方法有3D动画、实体模型、效果图渲染等，这些设计方法虽然改变了传统的纯手工设计模式，提高了设计效率，但也有一些缺点。以实体模型为例，虽然立体感很强，但由于是按比例缩小的模型，设计师很难理解具体的设计细节，导致评价结果不准确。效果图的渲染只能表达离散的、静态的效果，缺乏整体性。3D动画虽然结合了前两种方式的优点，但其提供的运动路线具有固定不变的特点，不能随意调整，人机交互性不强。因此，设计师应进一步完善相关技术，将虚拟现实技术应用到城市环境设计中，融合图像、声音、动画等元素，实现细致全面的仿真展示，同时加强作品的表现力，增强其人机交互性。效果让自己有一种身临其境的感觉。

一、虚拟现实技术在城市环境设计中的应用特点

与传统的仿真技术相比，虚拟现实技术可以创造出还原度更高、交互性更强的虚拟环境。虚拟现实技术在城市环境设计中的应用可以使参与者与模拟环境进行交互。设计师可以根据自己的感知和认知能力在虚拟环境中获得灵感，利用虚拟环境中的空间和逻辑信息进行分析和设计。虚拟现实技术具有三个基本特征：沉浸感、交互性和想象力。所谓沉浸感，是指用户作为第一视角存在于环境中，真实存在的程度就是沉浸感。如果沉浸感强，说明场景的真实程度高。理想的虚拟环境甚至会让用户难以分辨真假。虚拟场景可以随着用户的视角而变化，并通过灯光、声音等来优化效果。交互性是指用户在模拟环境中对物体的可操作性和环境反馈的自然程度。如在虚拟环境中，如果用户直接抓取一个物体，手的触感和物体的重量会随着手的运动而变化，这一切都是通过人机交互技术来完成的。想象是指当用户沉浸在多维信息空间中时，通过自身的感知和认知能力获得更多的信息，从而激发自己的思维潜能，对时空环境产生现实的想法，从而更积极地想象。虚拟现实技术是一种集计算机、传感与测量、仿真等技术于一体的综合技术。计算机技术主要涉及人工智能、信息网络等技术和学科。其中，环境建模技术最为重要，可以说是虚拟现实技术中的核心技术。该技术的应用旨在获取更详细的三维环境数据，并根据具体的应用需求和数据构建环境模型。计算机模型可用于制作图形图像。如果模型准确且时间充足，设计师可以根据不同的光照条件生成不同的图像信息。立体合成与立体显示技术也很重要。在虚拟现实系统中，消除声音的方向以及与用户头部运动的相关性已成为声学专家的热门研究课题。研究表明，人们可以通过声音在水平方向上的相位差和强度差来判断声源的方向。所谓立体效果，就是通过听到左右耳在不同位置记录的不同声音来实现的，可以给人一种方向感。但目前在VR系统中，声音的方向与用户头部的运动无关。立体视觉也采用了类似的原理，主要是利用眼睛焦距、大小对比等方法来呈现距离感和空间感。在VR系统中，立体视觉起着非常重要的作用。根据显示器的不同，用户眼睛看到的图像也不同。一些系统使用单独的监视器。用户戴上VR眼镜后，两副眼镜可以分别看到奇数帧图像和偶数帧图像，从而产生立体效果。尽管三维图形和三维图形的生成技术已经比较成熟，但计算机图形学领域的专家学者们仍在对复杂场景进行更多的研究。此外，触觉反馈技术、交互技术、系统集成技术等也很重要，需要相关人员进行深入研发。

二、虚拟现实技术在城市环境设计中的应用

虚拟现实技术在城市环境设计中的应用，不仅可以构建虚拟空间，还可以帮助设计人员利用实时仿真演示技术，检查城市环境设计在虚拟空间中的效果，分析方案的可操作性，并進行实时仿真演示。目前，VR技术已广泛应用于影视、游戏等领域。然而，随着技术的优化、应用成本的降低以及计算机性能的不断提升，VR技术的应用领域也越来越广泛。这种虚拟现实建模语言可用于创建虚拟现实对象。通过插件可以在线查看网页，也可以通过旋转、移动等浏览工具查看对象，以获得更好的动态效果。在VR技术广泛应用于人们的娱乐生活的同时，其他领域对VR技术的研究也在不断深入。在建筑行业，电子模型技术的运用可以有效提高建筑设计和施工的质量和效率。通过真实模拟，设计人员可以了解城市建设的实际情况和存在的问题，解决建筑街道改造等问题，可以促进城市环境设计水平的提高。目前，半圆屏式VR产品和便携VR产品已应用于城市环境设计。效果明显高于传统CG模型，可以更自由地改变物体的行走空间。设计人员可以使用这些产品来比较多种设计方案，最终选择出最佳方案。

参考文献

[1]潘锋.虚拟现实技术在城市规划设计中的应用分析[J].城市周刊，2019（14）：26.

作者简介

朱美霖 2002.10.30 女 辽宁省沈阳市 大连工业大学环境设计专业

牟思晓 2002.12.26 女 辽宁省本溪市 大连工业大学视觉传达设计专业

谢铭雨 2000.10.12 女 辽宁省辽阳市 大连工业大学产品设计专业

耿嘉文 2002.05.24 女 辽宁省本溪市 大连工业大学艺术与科技专业