环境艺术设计虚拟现实技术应用分析

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摘要：虚拟现实技术与环境艺术设计的结合，是传统设计的延伸与突破，其多感知性、预算的精准性、互动性极大提升了环境艺术设计的空间。文章在分析VR技术融入环境艺术设计的重要性基础上，对设计中VR技术的实际应用进行分析，以期为虚拟现实技术与环境艺术设计深度融合进行铺垫。

关键词：虚拟现实技术；环境艺术设计；应用

虚拟现实技术，又被称为VR技术，它是基于网络信息技术、多媒体技术、建筑动画技术等逐渐发展而来。从某种角度来讲，虚拟现实技术所具有的优势比任何一种专业化的信息技术更加突出。因此，虚拟现实技术被逐渐应用到各种领域之中，在环境艺术设计中的应用成为广大学者所关注的焦点。随着社会经济的快速发展，人们对环境艺术设计提出了更高的要求，意味着传统的设计理念将无法满足当下的需求。而虚拟现实技术的融入则能够对环境艺术设计进行全面改善，不仅能够弥补传统设计存在的不足，而且能够推动环境艺术设计朝着更好的方向发展。因此，研究虚拟现实技术在环境艺术设计中的应用具有一定的现实意义。

一、虚拟现实技术的概念以及重要性

（一）虚拟现实技术的概念虚拟现实技术（VR技术）作为一种虚拟现实或者是模拟的操作，非常注重人对于事物有一种身临其境的感受，主要是让人能够通过视觉、听觉、触觉对虚拟物体进行交互式操作。整体虚拟现实系统包括现实设备、计算机、交互设备、跟踪设备、拟音设备等众多硬件设施，以此为基础构建对象控制、视觉仿真、动态三维声音等软件系统，同时还涉及信息科学、认知科学、心理学等众多领域。因此，虚拟现实技术的专业性极强。通过对该技术的应用，能够突破以往仅从外部观察并建模的固有思维，从而给予人们更加真实、直观的感受。现阶段，虚拟现实技术在环境艺术设计中的应用，成为学术界的研究热点[1]。

（二）虚拟现实技术在环境艺术设计中的重要性1.有利于提升多感知性从传统的环境艺术设计来看，很多设计师都希望能够在自己的设计方案中融入更多的元素，从而有效提升客户对作品的多感知性，提高方案的成功率。然而因为相关技术的限制，传统设计往往无法将多感知性体现出来。在三维建模技术快速发展的趋势下，仅仅依靠一张简单的效果图，或者是融入一点背景音乐已经无法满足现代人的需求。而虚拟现实技术则能够改善这个情况，以技术为支撑将客户引领到一个虚拟世界之中，让客户能够有身临其境之感，进而为其带来感知特性（图1）。通过虚拟现实技术，让人能够借助视觉、听觉、触觉等感官系统获得更多刺激体验，多种感官将会自动向人的大脑进行补充，从而得到更深的印象和更加真实的体验[2]。2.有利于提升预算的精准性虚拟现实技术不仅能够让环境艺术设计在人的感官方面有所突破，而且在预算方面也有巨大的作用，其中一点是能够提升预算的精准性。环境艺术设计师严格按照客户的需求对作品进行设计，根据工程的具体实际情况，对不同施工环节进行细化，如需要什么材料、机械设备、工艺技术等。在确定相关因素之后，可以有针对性地进行仿真与计算，这样便可以充分掌握一个环境工程的成本。对于客户而言，越精准的预算，越能够帮助他们对资金进行应用，这样才能保证设计效果。3.有利于提升互动性虚拟现实技术在环境艺术设计中应用，让环境艺术设计作品拥有更加独特的魅力。借助虚拟现实技术能够将未来的环境工程方案直观、真实地呈现给客户，并通过代入感与客户加强互动。与此同时，客户也可以及时反映自己的需求，并让设计师按照其意愿进行设计。通过对环境方案各个细节进行展示，并将各个细节联系起来，确保客户能够经历从成品到细节，再从细节到成品的过程。从客户的角度而言，虚拟现实技术一定程度上还提升了他们的话语权，相比传统设计，虚拟现实能够更加直观地呈现。例如，哪一个环节有问题，客户可以及时反映，而设计师也能够更好地理解客户的意愿，从而对环境方案进行修改。因此，虚拟现实技术所带来的信息交互性，目前是传统配景的环境设计方案所无法达到的[3]。

二、环境艺术设计中虚拟现实技术的实际应用分析

（一）完善环境艺术设计，强化感官体验现阶段，环境艺术设计师在进行实际设计的过程中，经常会遇到现实条件限制的问题。例如，现场场地的缺乏、资金的限制等方面，其中任何一个限制因素的存在，都将可能影响到环境艺术设计的成效。因此，可通过虚拟现实技术结合设计要求、现实情况以及信息数据等，布设虚拟场景，一方面能够解决现场场地缺乏的问题；另一方面，也可以一定程度解决资金不足的问题。突破限制条件则能够弥补传统环境艺术设计的不足，从而设计出更加优秀的作品。例如，在对城市建筑环境进行设计的过程中，虚拟现实技术强悍的表现力是其他技术无法比拟的，它能够将人工智能技术、多媒体技术、计算机图形编辑技术等功能集于一身，从而为人们呈现出一个虚拟的现实世界，其工作效率也将获得更大的提升。关于城市建筑环境艺术设计的虚拟现实技术，其硬件系统要求较高，除了基本的计算机键盘、鼠标之外，还需要准备数据手套、手柄以及方向盘反馈器等，目的是让虚拟现实系统更加具有真实性与操作性，这样能够为客户体验虚拟现实环境奠定坚实的基础。对于软件系统而言，城市建筑环境所采用的虚拟现实技术需要构建三个部分：第一，以几何模型为基础，设计三维场景，这是给予用户真实体验的基础；第二，构建物理模型，目的是对几何模型的结构材质进行明确，并对相关影响因素，如光照因素、颜色因素等进行调整；第三，构建行为模型，目的是对物体的运动以及行为进行描述（图2）。具体设计方案，借助虚拟现实技术先构建一座模型城市，然后再进行虚拟设计。在设计过程中，环境艺术设计师需要对城市的地图进行数字化处理，这样能够成功建立一个基本模型。随后，结合现实的情况，如建筑物的数量、位置等因素，对每一栋建筑物做好三维安排。在虚拟现实技术的支持下，完全可以将每一栋建筑物的门框、窗框等方面精心体现出来，有利于将一座城市以及建筑物的美学特征充分体现出来，进而为整体设计提供更加直观、精准的技术设计。这样设计出来的城市建筑环境，用户可以通过相关操作观察各个细节。如果对于某个细节有特殊要求，则可以及时反馈给设计师，而设计师也可以及时进行完善，这样能够让用户获得更好的感官体验[4]。

（二）突破时间与空间的限制从某种角度来讲，虚拟现实技术是一种超空间、超时间的先进技术，因此，将其应用到环境艺术设计之中，可以突破时间与空间上的限制。借助虚拟现实技术，能够模拟任何场景，大到宇宙、天空等，小到尘埃等，只要有资料均可以通过该技术进行模拟。例如，对博物馆环境进行设计。博物馆是一个对公众开放的非营利性服务机构，因此，对博物馆公共环境进行设计有着极为重要的现实意义。博物馆肩负着对人类文化遗产、自然遗产等实物进行征集、陈列、典藏以及研究等重要任务，非常注重其教育功能以及社会功能的发挥。因此，博物馆环境设计要让整个环境具有科学化、人性化、和谐化，将虚拟现实技术应用到博物馆环境设计之中，将能够为博物馆的发展增添更多新的活力。在设计过程中，需要考虑到文物保护的角度，这是整个设计的难点，而且虚拟现实技术的应用也有难度。例如，博物馆之中的很多展品均陈列在展柜当中，而展柜的空间也有一定的限制，比如说一部分文物的形态可能会被展柜所遮挡，无法将文物的形象有效呈现出来，而前来参观的人也无法看到展品的细节。对于这个问题，可通过虚拟现实技术进行改善，通过相关技术将文物数据化，重点是将文物的外部特征的细节最大化展示出来。同时，为了能够提升交互性，在软件系统之中增设可供观众实际操作的功能，如对文物进行放大、旋转、缩小等，让观众从各种不同的角度去观看文物[5]。针对古建筑而言，如果要从内部进行展示，首要考虑的是如何保护。因此，传统的设计会让游客在围栏之外或者是隔着玻璃参观，而这种形式也存在一定的不足，由于参观距离的限制以及室内光线的不足，游客难以看清建筑内部陈设的细节。对此，可借助虚拟现实技术对古建筑内部的所有陈设以及建筑物的原貌进行虚拟设计，并零距离展示给观众，能够满足人们对古建筑以及陈设物品的探索欲望。基于文化内涵展示的需求来看，借助虚拟现实技术能够将文物古迹背后的宗教文化、历史背景、传统制造工艺等充分展示给观众。具体需要将文化内涵进行形象、具体的设计，可搭配解说、动画等效果，这样能够制造出一种超越视觉的文化体验。文化虚拟修复技术主要是对文物以及相关信息资料进行保护。因为时间、材质等因素，文物出土之后会面临剥落、脱色、催化等问题，所以，文物的保存与修复工作非常重要与迫切。通过虚拟现实技术能够对各类文化遗产进行数字化记录，并根据文物的特点制定修复计划以及展览方案，有利于提升文物记录的现实状态的精确度。虚拟现实技术在博物馆环境艺术设计中的应用，能够突破空间与时间的限制，一方面，让博物馆整个环境在功能方面体现出科学性、操作性以及人性化；另一方面，也将为观众带来前所未有的体验，有利于博物馆的发展。

（三）更加直观地展示环境艺术设计形象在环境艺术设计中对虚拟现实技术的应用，需要制定科学、合理、实用的设计方案，这样才能确保技术能够发挥其真正价值。与传统环境艺术设计相比，虚拟现实技术最大限度发挥了计算机软件的优势，从而打造一个极为真实的艺术设计环境，为用户提供触觉、视觉、听觉等方面的感官体验。目的是让用户能够置身于其中感受传统环境艺术设计无法给予的体验，使其在脑海之中形成对应的空间记忆，有利于加深用户对设计内容的印象[6]。以古典园林环境设计为例，随着虚拟现实技术以及时代的不断发展，古典园林设计与虚拟现实技术实现了充分结合，而且开始朝着三维空间的虚拟能力方面的应用不断发展。与此同时，用户对环境艺术设计，尤其是古典园林环境设计提出了更高的要求，因此，传统的设计方式难以满足现代需求。从实践来看，虚拟现实技术与古典园林环境的融合，能够让环境艺术设计更加简化，并在效率与质量方面实现提升，有效将古典园林环境设计的周期缩短。比如Unity3D技术，在进行初步建模时，要对古典园林的特点、内部环境、外部环境等方面进行分析，从而对古典园林设计的场景进行三维模拟，具体可以通过AutoCAD以及3DSMAX等技术，对古典园林的园林小品、雕塑、房屋、道路等场景进行设计与构建。之后，借助Photoshop等绘图技术与软件，以古典园林所涉及到的自然环境条件为基础，对花草树木等模型与事物进行整合。这样就可以将古典园林的模型预置体创建出来，并可以通过不同的视角对古典园林的效果进行展示。在进行场景实时驱动时，需要采用相关技术进一步渲染效果，目的是强化画面的真实感，这样也方便环境艺术设计师从不同的方位、角度去对园林的效果进行观察与优化，进而对设计方面的不足进行及时调整。在交互方面，需要通过虚拟现实技术，对园林的动物、植物以及背景音乐、光晕效果等声色要素进行控制，这样能够为用户呈现出更多特效，实现用户对古典园林设计方案的零距离感受，同时也可以及时反馈细节上的不足，有利于设计师对方案进行完善。

（四）有效防止环境艺术设计存在的潜在风险对于实际环境艺术设计而言，整个过程会有一些不可预见的因素发生并引发一些危险情况，为了保障人的生命财产安全，所以不会让设计师去进行亲身体验。此时，通过虚拟现实技术可以让设计人员自身实现身临其境的设计，从而规避设计之中存在的潜在风险，也可以在虚拟现实之中获得一定程度的真实感受。同时，也可以让用户明确环境之中各种潜在的安全因素，并通过预先制定方案进行规避，可保障后续工作有序开展[7]。

结语

对虚拟现实技术的应用，虽然能够解决部分问题，但是也有很多实际性问题需要我们重视。例如，为客户所展现的作品太过于理想，最终难以实现，这也是目前虚拟现实技术实践应用遇到的普遍问题。随着虚拟现实技术的不断发展，这些问题正在逐步解决与完善。虚拟现实技术融入环境艺术设计领域，必定能够给予环境艺术崭新的生命力。

参考文献：

[1]陈祉音.浅析环境艺术设计的发展研究[J].福建茶叶，2020（1）：71.

[2]张涛.环境艺术设计中应用计算机辅助设计的分析[J].软件，2020（1）：263.

[3]刘富营，承杰.环境艺术设计中VR技术的应用研究[J].山东农业工程学院学报，2019（12）：17.

[4]高玉龙.环境艺术设计中虚拟现实技术的应用策略[J].山东农业工程学院学报，2018（12）：123.

[5]王蒙蒙.环境艺术设计中虚拟现实技术的应用[J].黑龙江科学，2019（22）：134.

[6]胡鹏，杨浩.环境艺术设计中VR技术的应用研究[J].信息记录材料，2019（10）：77.

[7]常瑜欣.环境艺术设计中虚拟现实技术的应用探讨[J].艺术与设计（理论），2019（8）：54.

作者：王荣军 单位：运城师范高等专科学校