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摘要：環境藝術設計涵蓋生態學、建筑學、設計學、園藝學等諸多學科領域，設計師運用vr（虛擬現實）技術，可以通過現代軟件手段模擬真實的環境，為用戶提供視、聽、觸等多方面的感知體驗。該文探討VR技術的特點，分析其在環境藝術設計中的應用價值，以某主題公園為例探討VR技術的應用。結果顯示，VR技術能夠為環境藝術設計提供較高滿意度的使用效果，且對增強工程預算的準確性具有重要的參考價值。

關鍵詞：環境藝術設計;VR技術;應用價值;工程實例

現代科技背景下，越來越多的軟件技術被應用于環境藝術設計。VR是基于多維化的信息空間處理技術，是可以實現人的感性與理性相結合的綜合環境承載技術。建立在互聯網、多媒體、三維制圖、數據庫等信息技術基礎上的VR技術，以其強大的信息感知、信息交互與視覺呈現方式，為現代環境藝術設計提供了有力支撐。越來越多的環境藝術設計師利用VR技術構建具有沉浸感、逼真視覺體驗效果的環境藝術設計方案，為用戶提供身臨其境的多維感知體驗。VR技術依靠現代軟件技術影響人腦中的神經系統，經由想象和知覺兩個過程，實現對虛擬場景的模擬與創造，再利用外接傳感設備，實現人與虛擬環境之間的交互[1]。環境藝術設計融合了多學科領域的知識，兼顧室內與室外環境設計的諸多空間元素和裝飾陳列手法，具有跨域整合的實用藝術特點。在環境藝術設計實踐中，考慮到系統的綜合性、復雜性、多元性，設計師需要全面整合與梳理物理信息、客觀事實和設計要素，工作量十分龐大。在環境藝術設計領域引入VR技術，拓展了環境藝術設計的廣度。設計師依托VR技術感知環境，為用戶提供良好的浸入感，將新奇、獨特的環境藝術設計以多種互動方式與用戶直接交流，通過交互技術滿足用戶的需要，提升了環境藝術設計工作的效率和質量。

一、VR技術的基本特征

VR技術通過軟件手段實現對真實環境的模擬仿真，為設計師提供了多種技術承載環境藝術設計內容和展示方式。將VR技術應用于環境藝術設計，其特征體現在三方面。

1.沉浸性

應用VR技術最直接的效果是為用戶提供沉浸式的代入感。設計師通過軟件手段營造環境藝術設計場景，這一虛擬的場景空間可使人具有身臨其境的真實感。VR技術可以逼真、形象地重建環境藝術的各個模塊，體驗者可以通過佩戴專門的視覺、聽覺、觸覺等虛擬設備工具，感知三維空間的環境變化。在整個體驗過程中，體驗者全身心地投入虛擬環境中，不受外界的侵擾，從而提升體驗效果[2]。如,利用360度全景顯示儀，可以讓體驗者自主調整視角，體驗環境藝術空間場景。

2.實時性

5G技術的全面應用為VR技術應用提供了支撐。利用VR技術，可以獲得更加舒適的實時性數據傳輸顯示效果，減少人對畫面延遲產生的暈眩感。同時，通過提高實時畫面刷新率，能夠為體驗者營造高速率的多維化信息交互體驗。在環境藝術設計中，設計師修改和改變應用方案都需要以極快的實時刷新率滿足環境藝術設計的需要。

3.交互性

在信息技術應用中，交互性是重要指標。VR技術的交互性是利用傳感設備接收人的指令完成相應的數據傳輸，在軟件計算控制中心處理各類信息數據。在環境藝術設計中，交互性體現了體驗者與虛擬環境之間、人與技術設備之間的數據交互[3]。在設計師利用鍵盤、鼠標設計、修改相關環境藝術要素后，體驗者能夠快速獲得不同的感受。利用VR技術的交互性，可以為體驗者提供身臨其境的體驗感。

二、環境藝術設計中應用VR技術的價值

考慮到環境藝術設計的復雜性，在整合各類客觀事實的過程中，利用VR技術可以依托軟硬件，在以視覺或其他感知為基礎的環境改造項目中搭建虛擬的三維空間環境。這一技術可以將設計理念融入環境要素的合理規劃，以更好地改造自然環境，其價值體現在三方面。

1.變革設計方式，深度解析環境空間設計要素

從專業視角看，環境藝術設計涵蓋的學科知識體系多樣、繁雜。設計師在設計前需要深入了解和全面收集相關素材、資料，開展環境分析，優化環境藝術設計風格。設計師要綜合評估環境藝術設計，還要融入靈感，讓設計展現獨特的環境藝術效果。借助VR技術，設計師可以革新設計模式，利用三維化數字模型手段，基于用戶的不同需要，搭建多視角的模擬體驗環境。這種高仿真、虛擬化、可交互的立體環境藝術空間，能夠滿足用戶視、聽、觸等多重感官的體驗需求。設計師利用三維仿真、數字技術、大數據分析等手段，可以對環境藝術設計各空間要素進行動態、多樣的設計。整個設計過程的工作損耗低，展示效果直觀，解決了煩瑣的人工繪圖帶來的精度不足等問題。特別是現代計算機技術提供了強大的渲染引擎，可以實現對VR場景的高精度展示，提高了工作效率和成單率。

2.利用預演方式，增強環境藝術設計的可行性

設計師在采集項目周邊環境、資源信息之后，可利用VR技術預演整個項目方案，評測該項目的安全性、環保性、空間適應性等指標。設計師可以在預演方案設計中利用VR技術測試整個環境藝術設計的關鍵技術、核心要點，從中發現可能存在的設計缺陷或疏漏。預演方案有助于預先驗證設計可行性，減少項目實施過程中可能存在的設計隱患。在此過程中運用VR技術，可以分為前端輸出模擬和后臺數據處理兩部分。依托高性能軟硬件技術，可以建構環境藝術設計的虛擬仿真模型；利用后臺數據處理中心，可科學預測和綜合分析項目實施過程，檢查環境藝術設計方案的科學性、可行性。

3.提高交互輸出，降低環境藝術設計成本

在環境藝術設計中，設計師需要提前采集與項目有關的信息、數據、圖樣資料。設計師利用VR技術，可以分析整個環境藝術設計的預算，從而節省項目成本，降低不必要的開支。設計師利用VR技術的交互功能，可以根據用戶的需要，動態地改進和優化設計方案，凸顯VR技術的實時性、交互性、沉浸性優勢，逼真地展示設計效果。設計師利用計算機輔助設計技術可節省設計時間和人力成本，改善環境藝術設計的直觀展示效果。用戶和設計師可針對項目展示效果互動交流，避免因溝通不暢或設計思維指向不準確帶來的設計偏差。這可以更好地滿足用戶的設計需求，提升環境藝術設計的綜合經濟效益。

三、VR技術在環境藝術設計中的實施流程

在環境藝術設計領域，VR技術的應用范圍十分廣泛。VR技術可以為設計師提供多樣、快速、高效的環境藝術設計軟件環境，也便于為用戶塑造更具真實感的視覺體驗空間。設計師可以利用VR技術細化、完善整個環境藝術設計方案，彌補可能存在的不足，提升環境藝術設計工程的經濟效益。

1.構建環境藝術設計整體設計方案

在環境藝術設計中應用VR技術之前，設計師需要采集和整理整個項目所在區域的真實空間信息，為制訂整體設計方案奠定基礎。環境藝術設計要體現細節，通過引入遙感技術、高分辨率攝影技術獲取現場的圖景信息。在構建環境藝術設計模型的過程中，設計師通常采用1：1000的比例尺，將地形圖與正面拍攝的影像圖匹配。利用3dsMxa軟件，將地形圖設置為模型的基底，將點云生成的DSM與DOM圖像疊加，使其與地理信息吻合；同時，引入不同角度的建筑物高度測量數據信息，求其算術平均值，得到建筑高度值。設計師對環境藝術設計中的各個部件進行細化處理，利用CAD提取相關部件的精細圖像，并精細設置其紋理，然后提取CAD數據中的高程點，實現對地表TIN（不規則三角網）模型的模擬，為后續構建DEM（數字高程模型）提供保障。最后，對三維模型中的各要素進行設計，檢查模型中各要素的準確性、完整性，確保與周邊環境有效整合。在運用VR技術的過程中，設計師還需要完善軟硬件環境，為環境藝術設計提供技術保障。

2.VR技術在園林景觀設計中的應用

在園林景觀設計中引入VR技術，可以模擬逼真的園林景觀設計方案，為城市環境建設提供可視化參考。園林景觀藝術設計的重點是對各類園林景觀要素的技術渲染。通常，園林景觀中樹木的品種較多，建筑房屋相對較少，建模難度更大。設計師可利用VR技術完成設計方案的建模和動態貼膜設計。園林景觀模型包括靜態和動態兩類景物。VR技術可以利用相機鏡頭代替人的視線，借助虛擬環境構成不同的視覺瀏覽線路。用戶通過這些瀏覽線路，可以全面、直觀、動態地感知園林景觀設計方案的特點。考慮到用戶需求的多樣性，依靠VR技術還可以實現用戶自定義園林景觀瀏覽線路，使園林景觀中的所有要素能夠契合用戶的瀏覽線路和視角，展現逼真的園林景觀。由此，VR技術帶來的視覺沉浸感和臨場感，為用戶提供了多樣化的瀏覽選擇。

3.VR技術在城市交通環境藝術設計中的應用

城市化建設對城市交通環境的設計需求越來越大。城市交通建設的主要功能在于提供便捷、高效的交通服務。引入VR技術，可以實時、動態地監管整個城市的交通運輸狀況，更有效地緩解交通壓力。城市交通環境藝術設計首先要采集整個城市的所有道路交通信息，形成基礎數據庫；其次，根據交通環境實際情況，對不同道路采用不同的空間關系組合；再次，明確城市核心交通網絡，作為交通模型的基礎框架，再由此延伸對其他道路的位置關系的設定；最后，形成整個城市交通環境大數據。通過VR技術打造的城市交通環境網絡，可以為身處城市街道的任何一個點提供最新、最快捷、最高效的道路交通選擇方案，包括對路口、道路交通信號燈、往來車輛狀況以及道路交通其他參考物等進行仿真設計和布置，以提升城市交通環境服務水平。4.VR技術在社區環境藝術設計中的應用社區環境藝術設計建設為美化社區環境，營造健康、和諧的社區生活創造了條件。在社區環境藝術設計中利用VR技術，可以虛擬建模社區內各類建筑物、自然環境等要素，以滿足社區環境改造的需要。VR技術將社會環境規劃與設計融入虛擬環境，便于人們獲得直觀、真實的視覺體驗效果。另外，VR技術可以漫游社區的各個地點，還能實時監控和管理社區各項基礎設施和綠色區域。

四、環境藝術設計對VR技術的應用方法

環境藝術設計對VR技術的應用，可以通過采集項目環境真實數據，利用軟硬件技術塑造虛擬現實環境藝術場景。其設計方法如下。

1.采集數據，構建三維景觀模型

在環境藝術設計中，數據采集是首要任務。設計師可以利用GoogleSketchup平臺采集項目所在地的地形、影像數據等信息，該平臺有助于建立項目環境的三維景觀模型，其流程如下。測繪項目周邊環境，得到二維矢量圖，再利用圖像處理軟件抓取原圖關鍵信息，如樹木、建筑、湖泊、草坪、道路等塊狀環境形態數據。利用軟件技術提高數字虛擬環境模型的視覺整體效果，并確保各環境形態要素處于閉合狀態，轉角線不能相交。利用專業相機全面拍攝整個真實環境，構成基礎數據庫。利用GoogleSketchup平臺，從原始環境圖片中提取相應的紋理信息、環境層數。設計師需要將全部圖片編號、存儲，并對部分圖片進行適當修改、處理，確保整個場景紋理信息的完整性。設計師要注重小角度拍攝，獲得正面、準確的紋理信息，解決可能存在的遮擋物，確保環境圖片真實、完整、有效。接著，在得到環境藝術設計環境圖像信息后，設計師要增強VR模型的真實性，對三維模型進行貼圖管理。方式有兩種：其一，編輯真實的環境圖像紋理，利用Photoshop處理后直接應用到三維模型中；其二，對于重要部位，直接將真實的環境貼圖應用于模型，對于其他部分采用軟件處理紋理貼圖。利用GoogleSketchup平臺的紋理和材質編輯器，可以快速處理相關環境圖片，紋理貼圖讓整個VR場景畫面更逼真。最后，將二維矢量圖嵌入三維模型，豐富場景的地形和影像效果。在三維環境模型的建構中，設計師要整合初步模型與其他輔助模型，共同嵌入三維景觀模型，以SKP格式存儲，再將之嵌入GoogleSetchup平臺，k這樣就可以通過平臺View瀏覽器瀏覽。

2.融入創意觀念，開展景觀模型形態創作

在環境藝術設計中，設計師需要融入主觀的審美意象，展現環境藝術設計作品的創意。對于三維環境景觀模型，設計師應通過對不同部位進行環境形態創作，展現環境藝術設計的審美性、藝術性、技術性特征。一方面，設計師要結合主觀認識，融入求新、求變、求奇思維，改造與創新景觀模型。另一方面，設計師要修飾和美化物體的形態、大小、材質，增強景觀環境的沉浸性、交互性和多感知性，使用戶獲得真實的體驗感受。在客觀藝術層面，設計師通過時間拼貼、空間重構、虛實互融等手段增強虛擬三維模型的精準性、完整性，讓用戶能夠從中獲得逼真的可視化體驗效果。

3.引入混沌式生成法，提升環境藝術設計質量

在三維景觀模型設計中應用VR技術，可以引入混沌式生成法，即立足環境藝術設計的環境形態，整體上由最下層開始，逐步展開到最上層。洛倫茲將氣象數據嵌入相位空間圖，得到雙螺旋線圖，該混沌模型對初始條件具有很高的辨識度，可以根據用戶體驗環境的過程建構環境形態。以某城市主題公園環境藝術設計為例，該項目占地72.3萬平方米，預算成本400萬元。為了增強環境形態的逼真效果，設計師先設計主要景觀形態，包括園區道路、樹木、健身器材、草坪、湖泊等，完成環境數據采集，構建三維環境模型。這樣得到的主題公園三維建模誤差低于1.2%，具有較高的精度，為構建VR環境藝術景觀模型提供了數據支撐。設計師引入ZBrush三維建模軟件評估整個環境藝術設計的施工、成本等。結果顯示，引入VR技術提高了整個環境藝術設計的逼真度，設計效率提升約33%，相較于單獨利用ZBrush三維建模軟件，設計成本降低超過35%。

五、結論與展望

在現代環境藝術設計中融入VR技術，提高了環境藝術設計的逼真度和效率，降低了設計成本。總體而言，未來隨著VR技術的不斷更新，其在環境藝術設計中的優勢會更加突出。第一，VR技術能夠有效彌補傳統設計的缺陷。VR技術不受制于場地、經費，可以在虛擬環境下完成設計方案，為用戶提供直觀、動態、高仿真度的沉浸式感知環境。第二，VR技術能夠突破時間、空間的局限，為融入設計師的創意創造條件。VR技術可以模擬任何場景，如，模擬中生代的環境，給人提供中生代的虛擬仿真體驗，近距離接觸恐龍，等等。VR技術營造的虛擬仿真環境為設計師注入設計創意提供了有利條件。第三，VR技術可以防范可能存在的設計缺陷。環境藝術設計要素十分復雜，存在一定的風險。利用VR技術，可以在虛擬環境中營造身臨其境的體驗氛圍，規避相關風險。第四，VR技術有助于促進用戶與設計師之間的雙向有效互動。在VR技術搭建的虛擬仿真環境中，設計師可以根據用戶的需求及時地修改和完善各種設計要素，直觀地展示三維空間效果，這樣能夠增進雙方的有效溝通，提高用戶對環境藝術設計的滿意度。

參考文獻：

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[3]董治年.當代數字化科技背景下環境設計的藝術與科技共生性[J].工業工程設計，2021，3（2）：89-93，102.

作者:李文芳 單位:江西軟件職業技術大學