虚拟现实技术在环境艺术设计中的应用

杜丽 孟乾

（1.山东省滕州市枣庄科技职业学院 山东省滕州市 277500）

（2.山东省滕州市中心人民医院 山东省滕州市 277500）

虚拟现实技术简称为VR 技术，是一种超越了建筑动画、网络技术以及多媒体技术的综合型信息技术。在此技术应用过程中，融合了图形学和人工智能等多领域技术。我国最早开展的虚拟现实技术是在20 世纪末，在视觉接口方面的研究成果较为显著。除此之外，虚拟现实技术还成功设计出了以PC 机为基础的系统，采用全景虚拟现实演示模式，开发出了能够模拟虚拟现实环境的漫游系统。除了场景演示之外，核心技术也包括人脸识别与表情合成。将该技术应用在环境艺术设计中，未来发展空间十分广阔。

1 虚拟现实技术在环境艺术设计中的应用优势

1.1 打造了可交互立体空间

在环境艺术设计过程中，最关键的问题就是设计人员和用户之间发生脱节。在传统设计模式中，由于环境艺术设计对专业技术要求较高，所以很多用户无法全面了解设计方案。同时，用户提出的设计方案很有可能会因为表述不清导致用户实际需求无法得到满足。这也就意味着在传统环境设计模式下，设计人员与用户之间存在着一定的交流障碍，进而导致设计结果无法满足预期需求，实际应用价值方面并不理想。但是，在虚拟现实技术应用之后，环境艺术设计方案可以转换成具有可交互功能的三维图像，用户能够身临其中感受实际效果，将不足之处指出并及时修改。这样就可以确保用户与设计人员之间的沟通效率大幅度提升，环境艺术设计方案也能够满足用户艺术需求，提高了环境艺术设计方案可实践价值。

1.2 为环境艺术设计创造三维环境

环境艺术在实际设计过程中，主要是指通过艺术设计的方式对建筑室内外环境进行整合设计，所以设计内容必须要开展立体化思考。而虚拟现实技术在环境艺术设计中的应用，能够对三维环境进行模拟，让设计人员能够直接开展设计，提高了整体设计效率与质量。

1.3 打破了时间与空间因素限制

以往的环境艺术设计并不能具备真正意义上的自由，通常都是在特定时间和空间条件下，才能够确保设计人员获得理想设计效果。而如果时间与空间条件存在偏差，那么设计效果也会受到严重影响。所以虚拟现实技术可以让环境艺术设计打破时间与空间约束，利用计算机系统严格控制时间与空间这两方面要素，在掌控虚拟环境参数变量的基础上，设计人员可以真实还原对应的活动场景，从而节省了大量的时间和精力，优化了环境艺术设计整体效果。

1.4 增强了设计双方互动性

在环境艺术设计方案汇报阶段，虚拟现实技术表现出了独特的优势，与传统表现形式相比，在设计表达与客户交流方面都表现出了较强的互动性。能够将用户代入到虚拟环境当中，从而对环境艺术具体设计部位与不同元素设计之间的关联性进行考察，进而了解整个虚拟现实空间的使用率，从而让客户能够真切感受到方案演示所要传达的信息。另外，客户还可以与设计师展开交流和探讨，这也是传统电脑效果图所无法比拟的，也是很多客户最喜欢的演示形式。通过虚拟现实技术自身的特点，还可以将环境艺术设计方案转变成可交互的三维图像，用户可以产生一种置身其中的感觉，从而感受实际设计效果，将不足之处及时提出进行修改，提高了环境艺术设计方案的实践价值。比如体验者在虚拟环境当中能够伸手去触碰环境中的物品并获得真实的触感，在移动物品的时候，也能够清楚感受到物品重量，物体还可以随着体验者的移动而变换位置，从而使用户可情景之间形成了一种交互体验的关系，用户因此也获得了身临其境的感受。

1.5 更适用于配景展现

将虚拟现实技术应用在环境艺术设计中，除了主景设计之外，配景设计也是一项十分重要的内容，像植物和人物场景都具有烘托氛围的作用。而采用传统效果图无法直接完成操作漫游。但是利用虚拟现实技术则可以还原历史场景和历史人物等相关景象，使它们可以更好地融入到环境艺术设计展示过程中。

2 虚拟现实技术的技术分类与特征

虚拟现实技术是近些年出现的一种高新技术，也被称之为灵境技术和人工环境。在虚拟现实技术实际应用过程中，能够利用多源信息融合的交互式三维动态视景与实体行为系统仿真，让用户沉浸在虚拟环境中。从整体角度来看，虚拟现实是人们利用计算机技术对复杂数据进行可视化操作的一种全新方法，与传统人机交互界面和视窗操作相比，虚拟现实技术在技术思想方面取得了重大突破。虚拟现实技术中的“现实”指的就是在功能意义上存在于这个世界当中的事物或环境，而“虚拟”指的是利用计算机系统生成的可交互的三维环境或虚拟环境。通常情况下，虚拟现实系统包括了用户控制系统、控制杆、人体运动监测等内容。其中，视觉和听觉的控制和仿真是虚拟现实技术的重点发展方向。以虚拟现实技术为基础的建筑环境设计流程如图1 所示。另外，虚拟现实技术在具体应用过程中可以呈现出以下特点：一是多感知性特点。多感知指的是除了视觉感知之外，还具备了听觉、触觉以及力觉感知等功能，理想状态下的虚拟感知技术应当具备人体所具备的一切感知功能。但是在科学技术水平的限制下，当前虚拟现实技术要想实现这一目标还需要继续创新和研究。二是交互性特点。交互性意味着人可以对模拟环境中的物体进行操作，从中得到相应的反馈。比如可以用手去捕捉虚拟物体，这时就会感受到物体实际的重量，并且随着体验者的移动而移动。三是构想性特点。构想性也可以称之为自主性，他要求虚拟现实技术要具备丰富的想象空间，可以拓展人的知识视野和范围，不仅仅局限在现实存在的环境与物体当中，二是要构想出不会真实发生的客观环境。四是浸入性特点。浸入性特点可以让人感受到虚拟环境的真实程度。最为理想的虚拟环境可以让人体验到难辨真假的程度，有一种身临其境的感受。

图1： 以虚拟现实技术为基础的建筑设计

3 虚拟现实技术在环境艺术设计中的应用内容

3.1 艺术设计展现

通常情况下，传统环境艺术作品展现形式为手绘效果图和电脑效果图。而利用虚拟现实技术可以构建出三维室内空间，场景能够表现得更加逼真，能够在三维空间中自由行走，从而对空间内的物体进行操作，让感官体验变得更加真实。从目前应用情况来看，将虚拟现实技术应用在室内空间设计中，能够呈现出全景优势，从而获取用户的一致好评。

3.2 直观展示设计效果

在城市化建设进程不断深入的背景下，我国环境艺术设计也迎来了全新的发展空间与机遇。而将虚拟现实技术应用在环境艺术设计中，能够使人们对生活环境提出的更高要求得到满足。与传统设计展示形式不同，虚拟现实技术构建了三维环境，融汇了视觉与听觉等感官，引起了用户的注意，刺激了用户的感官，能够在较短的时间内为用户头脑留下深刻印象，而且印象十分深刻。

3.3 互动性设计

虚拟现实技术可以应用在预装修体系当中，在虚拟环境中可以更换底板、墙体和颜色，移动家具的具体位置，进行墙面装饰。用户可以通过真实世界当中的动作，在虚拟环境中查看到相应的三维立体图像，用手去操作虚拟物体。然而，为了能够与虚拟世界展开更好的交互，精准捕捉人体运动是重要的前提条件。除此之外，虚拟现实技术还可以凭借先进的电子信息技术，让双方在加强交流时效的同时，将技术问题在虚拟空间中呈现出来，以便于设计人员进行不断改进和优化，避免后期施工出现资源浪费问题，节省了时间与成本。

4 环境艺术设计中的虚拟现实技术

4.1 数据分析软件

在环境艺术设计过程中，设计人员需要利用分析软件来了解交通、成本与客流量等因素的影响，针对光纤强度等各方面要素展开综合分析。但这项工作会产生十分庞大的工作量。而应用数据分析软件之后，能够有效提高效率与精准性，利用软件计算出相关数据，进而在海量的信息数据中完成统计，确保数据分析工作能够在环境艺术设计中发挥出重要作用。在此基础上，还可以利用遥感影像技术，对建筑和地形等关键位置，立体化地呈现出其内部结构，确保设计人员可以在三维空间中了解各个部分的设计效果，将植被规划与面积清晰呈现出来，使植被可以得到科学合理的应用。除此之外，还可以利用相关软件来分析数据，对整体规划方案进行调整，全方位了解景观热效应，从而促进生态文明建设效率稳定提升。数据分析流程如图2 所示。

图2： 虚拟现实技术数据分析流程

4.2 Photoshop技术应用

Photoshop 简称为PS 技术，是一款功能十分完善的图形编辑软件，技术操作水平非常高。在环境艺术设计中应用PS 技术，可以让设计人员对图形和光影进行处理，在虚拟化环境中调节光线强度和形状，对光照的变化情况进行实时模拟，对不同环境中的光线照射角度进行画面渲染。并且设计人员还可以利用矢量图与选取技术等相关操作，对插画创作进行合理处理，调整室内环境中的颜色和色调，转换文字图层，让底板颜色能够与室内整体颜色保持协调性，获取最理想的饱和度，从而在滤镜处理过程中加强环境艺术设计的颜色设计效果。

4.3 辅助软件应用

（1）借助AutoCAD 软件制图功能，将虚拟化图像具体内容呈现出来，用户可以通过屏幕了解设计图像的各项信息，从而根据个人需求来调整环境艺术设计方案，并针对其中存在的缺陷问题进行调整。

（2）在虚拟环境中要进行适当调整，在客户满意之后完成实物修改，进而为艺术创作提供范本，避免不必要的资源浪费问题出现。在此过程中，设计人员可以利用AutoCAD 软件为用户设计更加理想的居住环境，帮助使用者了解建筑风格和环境气氛。

（3）要结合用户的具体要求对主体结构尺寸和进深等相关数据进行修改，对墙体、门层颜色和地板颜色等要素进行合理优化，利用剪修功能绘制出楼梯，将家具和图框融入到图形当中，便于图块进行修改，提高了绘图制作的灵活性。虚拟现实技术的主要构成如图3 所示。

图3： 虚拟现实系统构成

5 虚拟现实技术在环境艺术设计中的有效应用方法

5.1 更新环境艺术设计理念

在环境艺术设计工作具体开展之前，先是要确定环境艺术设计的基本理念，将其应用在整个设计流程当中。而虚拟现实技术是现代化社会的新兴科技产物，要想将虚拟现实技术的优势在环境艺术设计中充分体现出来，设计人员就必须要改变传统设计理念，利用互联网思维来规划虚拟现实技术。在此期间，要加大虚拟现实技术的重视力度，充分考虑用户的设计需求，选择虚拟现实技术能够营造出的艺术场景。通常情况下，在施工图纸设计阶段，要对环境整体布局进行调整，使虚拟现实技术能够发挥出良好的辅助效果，满足环境设计氛围需求。在此基础上，还要利用虚拟现实技术强化设计作品，为人们带来更加强烈的视觉冲击，为用户留下更加深刻的观感体验。除此之外，设计人员在环境艺术设计方案制定过程中，还要利用虚拟现实技术，加强人和物之间的互动性，使用户可以获得更加良好的思想情感体验，从而对环境艺术设计的内涵进行积极思考。充分考量用户的设计想法，满足他们艺术性观赏需求，通过虚拟现实技术在设计之前为用户提供多样化的设计方案，从而结合用户自身的想法和意见，对设计环境进行合理调整。

5.2 丰富环境艺术设计手段

传统的环境艺术设计方法较为单一，为了能够将虚拟现实技术的实际应用价值凸显出来，丰富环境艺术气息，则必须要采用多样化的艺术设计手段，加强场景展示的真实性。从整体设计流程角度来看，在环境艺术设计方案制定中，可以利用网络技术来制定出环境设计模型，将最终成果利用虚拟现实技术表达出来。同时，在互联网交互平台中，还可以收集不同用户的看法和意见，对已经设计好的施工图纸进行调整，从而在有效利用数字化技术的基础上，在计算机系统内部输入环境三维参数，确保虚拟现实场景能够与真实环境保持一致的格局。还可以组织全体员工参与到虚拟场景感官体验活动中，使他们能够彼此之间展开交流，获得更加良好的艺术反馈，能够结合现场数据内容对技术进行转换，在虚拟现实技术创造的设计模型中，标定具体数据参数，将最终设计成果和用户设计要求进行对比，利用3D 场景呈现技术、云计算技术与大数据技术，呈现出多元化的环境艺术设计风格，在现有的空间格局内创造出更具创意的风格，设计人员以此也能够获得更加真实的设计灵感，向客户呈现出虚拟环境艺术模型，积极采纳客户的意见，在帮助客户了解环境艺术设计过程中呈现出各个设计阶段的细节。另外，还可以与用户之间保持良好交流关系。此时遥感影像技术的应用，能够对多种设计要素进行搭配，对环境艺术设计进行合理规划。虚拟现实技术在环境艺术设计中的应用类型如图4 所示。

图4： 虚拟现实系统关键技术

5.4 优化艺术设计流程

虚拟现实技术是互联网时代发展背景下一种十分先进的科学技术手段，要想将其高效应用在环境艺术设计中，就必须要对传统设计理念进行创新，利用多样化的艺术设计方法，配合虚拟现实技术的应用经验，将优秀发展成果应用在环境艺术设计流程中。并且，为了促进环境艺术设计能够得到创新发展，则需要在设计方案制定过程中，利用虚拟现实技术呈现出虚拟化方案内容，将呈现效果和用户需求进行对比，对设计方案技术调整。另外，在环境艺术设计流程中，还要对设计场景进行高度还原，对施工环节进行具体规划，从而将虚拟现实技术应用在环境艺术设计验收阶段，为用户展示出更多的设计细节，提高用户的满意程度。

6 结束语

综上所述，在信息化时代发展背景下，虚拟现实技术在环境艺术设计中的作用越来越重要，不仅帮助设计人员和用户摆脱了传统设计思维的局限性，同时也激发出了环境设计人员的创新思维。在实践设计方面，要想将虚拟现实技术的优势充分发挥出来，还需要从多方面入手优化虚拟现实技术应用效果，从而使虚拟现实技术为人们创造更多的惊喜。