如何在园林景观设计中引入VR 技术

杨宇航

（烟台市园林建设养护中心，山东 烟台 264001）

1 综合概述

1.1 VR 的特点

VR 具有浸入性、交互性、概念性等特点。使用者可以利用不同的装置，在虚拟的环境中感受到不同的感觉，并利用电脑产生的立体影像，使其在虚拟的环境中呈现出真实的感觉。通过与电脑终端设备的互动，语言、动作、动作等感知设备可以通过头盔、手套等感知设备获得。终端设备能够根据使用者的动态变化来调节整个系统的运行状况，从而达到对虚拟环境进行观察和操作的目的。利用VR 装置的特殊交互功能，从听觉以及视觉等多个感官的角度表现景观设计的方案，令使用者能够通过VR 装置更深入地了解景观图像，从而产生更加真实的画面与联想[1]。

1.2 VR 技术的要点

VR 技术是一种虚拟现实技术，它是通过大量的图形系统和各种界面装置来实现交互的。这种技术在各个领域都有许多优势。比如现场感，VR 技术可以营造出非常真实的场景，让使用者在游戏中体验到设计的魅力，同时也能让双方进行更好的交流。在这个虚拟场景中，存在大量的传送口让玩家能够真正地感受到与场景中的对象的联系，并且能够在这样的环境中到处走动，从而最直观地体验到自己身处其中的感觉。VR技术能用虚拟技术来模拟真实的世界，这样一种沉浸式的交互性体验，能够突破体验者自身的思维限制，使需要表达的画面完整地映射在体验者的认知当中[2]。

1.3 景观设计的基本原理

在现代社会和经济发展的今天，人类与大自然之间的竞争越来越激烈。人们对自然环境的物质及精神层面的追求在不断提高，并十分关注自然环境带来的体验感。随着人类社会的发展，人们和自然之间的关系日益密切，人们对自然的要求也越来越高。人类在追求单纯的精神状态下，创造出了多种多样的自然风景。通过对园林的规划与设计，使人的情感、体验、思维得到升华，并通过科技资源与景观的结合，达到陶冶人类情操的目的[3]。

1.4 景观设计中的VR 意义

1.4.1 交互与交流的实施

传统的花园设计中，有许多因素，如语言、文字等。现代科技的发展，传统的设计草图、效果图纸无法增强人们与虚拟景观环境空间之间的交流。对此，采用一种更具交互性的方法表现景观园林的效果，是景观行业应当研究的重点话题[4]。VR 技术以数字模拟、三维模型、多媒体技术为基础，通过VR 技术来实现园林互动设计，使其表现形式更为优化。

1.4.2 公共参与与景观建筑的动力体验

当前，大型公园的展示效果缺少经验、互动以及吸引力，也不能达到很好的推广效果。因此，必须把宣传和VR 技术结合起来，实现时空上的跨越，使游客能够更好地感受到自然风光，从而达到更好的广告效果。利用景点的数据来记录各个阶段的景观效果，让观众感受到由于种种原因无法在现场体验到的真实感受，弥补观众观赏的缺憾，同时综合运用场馆、科技、现代科技，实现多种观念的交融。更加有利于提高科普效果、学习效果、科技创新效果，全面展现各项公共服务的效果，提升景区的吸引力[5]。

2 VR 技术与园林景观

20 世纪80 年代以来，VR 技术已经出现在一些地方的科学研究当中，成为一种典型的综合性信息技术研究对象。从VR 技术应用的本质目的来看，VR 技术通过打造出完整的虚拟空间，利用现代科技展示出园林景观规划、设计中的预期效果，使参与景观园林项目的多方能够更加直观地了解到项目的具体建成，以及整体的环境空间。现阶段的园林景观设计方案主要以施工图、效果图、模型图的方式进行预期效果的表现，但有了VR 技术的加入，园林景观作品或工程能够以全新的空间图像形式进行表现，有效地跨越了空间及时间对景观设计预期效果表现的影响，具有十分显著的实用价值[6]。

3 项目在应用与推广中遇到的难题

本文应用效果图插件Enscape（简称Es 插件）进行景观设计效果的预览，结合模型软件sketchup（简称Su 软件）进行模型调整，利用可视化效果软件Lumion（简称Lu 软件）、Mars 进行虚拟现实图像及漫游动画的制作。本文对此次项目应用与推广中遇到的难题进行总结。

3.1 软件功能难题总结

在此次项目试验当中，项目组成员结合多种设计软件研究VR 技术在园林景观中的应用，虽然试验中使用的软件功能多样，但部分软件在使用以及操作当中存在难点。首先，Es 插件能够与Su 软件同时使用，从而在调整景观空间模型布局的同时，观察到相对应的效果预览图，便于加快景观园林设计方案的布局规划。虽然Es 插件的使用过程便捷，但从Es 插件的实际效果来看，该插件的实际渲染效果属于类真实性的范畴，最终渲染图的观感较为不足。其次，Lu 软件在景观艺术设计当中的使用率较高，但该软件不仅对电脑的配置要求较高，而且在使用的过程中，容易因无法支持庞大模型量而出现崩溃问题。且Lu 软件的模型无法进行变形处理（比如调整建筑设施或某项零件的结构，但可以进行整体的缩放及位移），需要项目组成员在Su 软件中完成建模之后，方能使用Lu 软件进行后续处理。这就导致景观建模与渲染环节之间缺少便利性，影响了此次项目试验过程的效率。最后，Mars 同样是一种可视化的渲染效果软件，该软件的可操作功能比Lu 软件更加突出，但并不属于免费开放的软件平台，渲染漫游动画及图片效果的过程较为漫长。

3.2 VR 全景动画制作难题

虽然在诸多模型软件与可视化效果软件的作用下，全景动画的天气、阳光等场景能够顺利得到呈现，但在实际的制作过程中同样存在值得重视的难题。首先，由效果软件制作出的全景动画具有固定的视角、运动轨迹与运动方向。所以，在利用VR 设备观看制作出的景观全景动画时，使用者无法通过VR 设备来操纵观看视角，导致利用VR 观看景观环境的过程只能做到半互动性、半沉浸式。其次，在一些较为大型的景观空间的全景动画表现中，由于空间内使用的树木、水体及山石的块面较多，导致全景动画对VR 装置的显示参数标准具有较高要求。所以，在展示大型的景观空间时，VR设备以及计算机系统会自动降低眼镜显示的图像清晰度，劣化使用者的观看效果。

3.3 VR 图像真实效果的制作难题

真实的景观园林空间效果应当以动态效果为主，但在利用VR 技术表现景观空间的过程中，部分景观模型无法清晰地展现出应有的动态效果。例如，由Es 渲染插件制作出的树木模型无法展现出落叶、随风吹动的动态效果，水体表面的动态性不强。因此，缺少动态效果的图像制作问题，是利用VR 表现景观园林空间的典型难题。

4 虚拟现实技术在园林景观效果设计中的应用及特点

4.1 动态感官

在传统的园林设计中，设计者所运用的感觉往往是以图像、声音为媒介。这种方式通常无法达到完全的真实感，没有味觉和触觉的感觉，因此其效果也就比较差。将虚拟现实技术运用于景观设计中，使不同的感官效果相互融合，使之能真实地体会到园林的设计效果。

4.2 角度更广泛

在园林设计中，根据所设置的参数，对角度进行定性的选取。从一个特殊的视角来观察风景，可以最大限度地利用不同的资源，以最大限度地节约资源，达到节约能源的目的。通过对高层建筑进行智能化的管理，对建筑物的结构进行优化，提高了小区的整体和局部的设计水平。通过合理使用各类能源，可以有效地减少能耗和浪费。

4.3 设计元素的实时编辑

虚拟现实技术相对于传统的设计方式，能够实时地编辑风景，并通过合理的规划来实现对风景的实时编辑。在设计时，园林中的花草会因其自身的凋谢而发生不同程度的改变。所以，要保存植物的生长效应，并对其进行对比，以创建最优的影像库。

4.4 感受运动状态中的园林空间动态效果

了解空间并不一定要看，最好是运用和观察。从其运用方式来看，常包含两个层面：空间动态与静态观测。在景观设计中，设计师要想得到一个完整的空间形象，就必须要通过观察和运用。从前面的观点来说，设计师首先要拍一组图片，再结合图片当中展示的景观空间效果，对图片中的景观空间效果进行分析，用于改善观感效果。这种方法在实践中虽能实现一定的分析目标，但也有其局限性，其结果往往不尽如人意，与现实生活中的感觉还是有距离的。比如，一组透视素描和相片仅仅是一个剪辑片段的堆叠，而动画则是在大楼内外按照既定的路径进行循环。在观测到的路径或角度出现相应的改变后，使用者需要花费一定的时间，通过画面拼接、角度分析等方式，才能够还原出图片想要表达的效果特点。

从目前的情况来看，传统的花园设计无法实现互动，缺少对使用者的自主经验。虚拟现实技术在该领域的广泛运用，使人们能够在虚拟环境中自由地选择视野和路径。从视觉影像的角度，VR 技术仅仅是一个经验空间的开端。在不断变换的角度，为使用者积累空间感觉、技术支撑等方面发挥着十分关键的作用。

4.5 模拟多种运动方式

从景观设计的空间感受上，人们的情绪常常是多样的，而且这种情绪常常呈现出多样化的特征。在景观设计的过程中，人们可以通过楼梯或者步行，而这一切都是由人类自己决定的。我们能够在虚拟现实中扮演一个角色，展现出很多优点。我们能模拟各种不同的运动方式，其中最常用的就是骑车、悬停、飞行等，同时还能让使用者根据自己的需求，任意地选择各种动作方式，并设计相应的参数。例如，以步行的速度，可以确保在风景建筑中行走。这时，借助景观建筑的外部空间，使用者可以通过升降梯感受到不同的视觉效果，同时也能从第一人称视角进行一次身临其境的体验，置身观察景观建筑或者空间的布局、全景，为使用者带来一次视觉上的享受。

5 “VR 技术+园林景观设计”的发展趋势与方向

5.1 以虚拟漫游为方法的景观空间观光技术

在风景园林主题漫游中，运用VR 技术进行动态虚拟场景的建设与设计，将会是未来的发展趋势。最近几年，VR GIS 技术在景观空间设计中的应用范围较广，为景观空间设计中的场景布局、情景设计提供了充足的技术保障。特别是VR GIS 技术将传统的二维GIS 提高到了三维视觉、听觉等多种真实体验的实时互动层次。该系统为用户提供了一个可视化的景观地理信息系统接口。

5.2 园林景观立体视觉观赏效果评价

利用VR 技术打造景观效果的计算机评估功能，用于评价三维景观装饰效果，是未来VR 技术在园林设计中的一个重要发展趋势。前面已经提到，VR 技术在景观虚拟场景中的运用是现实的，但是，如何评估三维景观的视觉效果，目前还处于一个盲区。目前已有学者尝试将“VR+AHP”技术用于景观规划设计效果评估中，主要包括以下两个方面：①采用层次分析法建立评价指标体系；②采用AHP 方法将虚拟现实中的虚拟现实场景与虚拟现实中的虚拟现实场景相结合，通过AHP 方法来确定其权重。

6 结语

以往国内的园林规划大多是由设计师按照业主所提供的面积来设计。在实施之前，主要是为了演示设计方案或者部分的设计，而不能让业主们真正的感受到设计的结果，常常导致不能达到预期的效果。不过，有了VR 技术，这个问题就不存在了。设计师按照业主的需求，建立了相应的模型，使居民能够在最真实的沉浸式互动当中观看景观空间，了解景观设计方案的详细情况，从而提出最有效的反馈建议，用于不断优化景观空间的方案内容设计。