VR技术在园林建筑中的应用探析,该文是园林建筑方面有关专升本毕业论文范文与园林建筑和应用探析和技术相关自考开题报告范文.
园林建筑论文参考文献：
吴圆圆陈忠萍
（石河子市天景园林有限公司,新疆石河子832000）
摘 要：虚拟现实技术的智能与便捷给各行各业带来了发展的潜能,园林行业的发展也对VR 充满了期待.从建筑动画虚拟技术的应用领域和实际体现两个方面讨论了建筑动画的设计和实现,通过对建筑动画虚拟技术不同的视角的说明,发现在园林建筑的使用中存在的各种问题以及对园林建筑以后在规划设计等方面的可行性展望.
关键词：虚拟现实技术,园林建筑,应用
虚拟现实技术（ ,简称VR）就是一项在各行各业应用非常广泛的高新技术.虚拟现实技术已经发展成为集计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感及高度并行的实时计算技术于一体的高新技术,甚至还包括了人的行为学研究.
1 VR在园林建筑中的应用领域
虚拟软件在建筑中应用比较多,很少在园林建筑中应用.如果将设计的园林建筑的草图用三维图形动态地模拟出来,对后期的改进包括设计思路也会提供帮助.园林建筑的建模,场景的环境,还有建筑的特效及情景交互体验都很具挑战性.目前,VR在园林建筑的应用领域在以下几个方面：
1.1 园林文化建筑的保护与重建
现在许多珍稀的文化景点和历史遗迹都有一定程度上的损坏,有了虚拟现实技术的加入,会还原之前损坏的文化历史遗迹或者还原已经消失的历史遗迹.比如金字塔的模型建立和故宫的虚拟漫游系统的构建,Phimai 神庙的重建项目等都不仅是对古建筑的保护和恢复,也是提升建筑文化形象的技术,动画漫游系统了提供虚拟访问者一个对古建筑文化的了解和学习的方式.对于现在完好的旅游景点来说,将景点整个输入到模型库中,便于更好地整理和利用现有的资源,开发新的旅游景点和保存旅游景点的数据及详细构件的备份属性和信息.
1.2 园林建筑的规划设计
在城市规划中VR 的虚拟世界会使设计师们的设计可视化,将设计师放在自己模型的虚拟世界里随时随地的观察和修改,框架、阶梯和小构件的使用与拼接,在内部结构和外部造型上的优缺点一览无余.设计方案的呈现也变得更严谨、更科学,实际呈现的效果,与植物之间搭配的空间美感也体现得淋漓尽致,为设计的动画展示提供平台.在实际与甲方的修改设计方案的进度和效果上也有很大的提升,设计者和甲方一同进入虚拟模型中,对现有的问题和不足之处进行协商和讨论更方便,其他参观者也可一同加入讨论,修改便利,现说现改,节省成本和资源更是对设计方案的完美体现.
1.3 园林建筑的教学使用
浙江大学的国家重点实验室开发了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统.该系统实现了三维立体视觉,也还提供了非常方便的人机交互工具,整个系统的实时性和真实感都达到了较高的水平.北方工业大学CAD研究中心是我国最早开展计算机动画研究的单位之一,武汉大学投资建成的虚拟现实实验室,目前已成为国内一流的虚拟地理环境教学与研究机构.通过体验式的学习已经完工的包豪斯学院、流水别墅、巴塞罗纳德国馆等著名的建筑动画,可以更好地理解建筑与植物、建筑与人群的关系,进而学习将自己的平面设计做成动画.使用虚拟建筑系统,可以提高计算机辅助设计的水平和提升专业水平.
2 VR在园林建筑中的体现
2.1 园林建筑的模型建立
3dmax作为园林建筑建模的主流软件.建模优化场景的原理是保持最少的面数和节点数.材质是VR的关键性因素和细节表现的具体形式,虚拟三维几何体就是通过使用贴图材质表示细节,来表现复杂的几何体.在古代的建筑中,比如雕梁画栋就采用了大量的不透明贴图表示花纹和材质,也就为模型加颜色、光度和纹理.当然3das不止一种单一的贴图还有如木纹、镜面等各种贴图.根据软件的特点,为了便于后期渲染和动态模拟,文件一定要小.古代建筑的复杂材质和现代化的功科技材质都可以通过软件表达,主要是材质配合灯光和材质编辑器的使用.贴图增强了建筑物的真实感,当然需要指定贴图坐标,建筑的位置方向及大小比例.园林建筑涉及比较多的贴图材质,如木、瓦、门、窗、匾额、家具等通过精确的设定,可以让这个构建物增加质感.传统的建筑模型只能让使用者了解到建筑物单一的部分信息,使用虚拟现实技术则可以生成“活”的建筑物.当然还可以将任意相关场景模型放到已经建立好的虚拟场景中,呈现出更复杂的模拟动态形式.
2.2 园林建筑动画生成
通过建筑设计图纸生成虚拟的三维建筑环境,在虚拟的数字化三维地形上放置建筑物将平面图立体化.系统可以动态地呈现建筑的外形和内部结构.建筑动画中利用不同角度的观察镜头创建漫游路径,观察建筑物实际的动态景观.创建的路径生成建筑动画后,可以任意角度观赏.建筑动画直观地给人以真实感的体验,人们从中可以了解到有关虚拟建筑任何信息.虚拟建筑不光有建筑实体模型不能做到的仿真效果,还能直接漫游其中.虚拟建筑的各种模型单体位置的便于修改,减少了视频的重复修改和参与体验的麻烦,当然通过多媒体编辑工具对动画编辑调整,使得参与者能够更好地使用.在制作动画的同时,还可以加入文字、解说,将复杂的动画简易化和细致化.戴上VR 眼镜,可以在手机中实现打开实验馆、宿舍电脑的开关等动作,也能全视野观看.通过摄像机和灯光就可以逼真地渲染虚拟模型.渲染是动画制作中的关键步骤,可以增加场景的真实性,也决定最后成品的效果.因为软件的延伸性为模型制作提供更多的可能性,为模型的真实感提供更多的灵感.
3 VR在园林建筑应用中的问题
3.1 计算机硬件设备无法满足VR 的使用需求
现在VR软件普遍比较昂贵,许多使用者会因为考虑成本而不方便购买.如果要理想地应用于园林规划与设计,还有一些技术问题要解决.普遍的使用中,建立复杂的园林三维模型与实时渲染,因为软件的成本或硬件设施还不能得到很好的体现.在硬件上,数据存储设备的速度缓慢、容量十分不足和显示清晰度等问题等也是亟需解决.
3.2 园林建筑实际应用方面还没有最适合的VR技术
当前虚拟现实在园林中方法众多,但是有些应用于风景园林领域效果不佳.园林规划与设计行业对虚拟技术的标准还不明确,缺乏系统的指导.由于许多技术理论的算法尚不够完善（如高效快速生成体视图的技巧与方法、实时VR 图像的生成算法等）,致使目前软件实现效果还不理想,如实时光照效果难以实现.
3.3 VR 需要编程基础理论知识
园林和景观设计人员多为农林院校或建筑院校出身,而建筑动画虚拟表现作为设计的辅助表现,应该由设计者本人完成.但设计者们计算机编程技术不高,所以设计者们还不能很好地操作软件.许多辅助设计的功能设想都需要编写程序、进行二次开发,对于从事风景园林事业的人员来说是一个非常棘手的问题.由于许多技术理论的算法尚不够完善（如高效快速生成体视图的技巧与方法、实时VR图像的生成算法等）,致使目前软件实现效果还不理想,如实时光照效果还是难以实现.
3.4 设计师们对VR的运用还不够熟练
大多数设计师习惯于已经熟练掌握的传统工具,而对于新技术、新工具的尝试却缺乏热情.对于仍处于初级阶段的VR技术则更是“旁观的人多,实践的人少”.景观专业的人对VR在建筑设计上的应用存在认识上的偏差———以为其仅仅是单纯的表现工具,误认为虚拟现实系统就是一种高级的表现工具、动画的升级模式,完全可以交由计算机图形表演者,如效果图公司来完成,并没有认识到虚拟现实技术将会给园林行业带来一次改头换面.
3.5 VR的具体使用优势没有得到完全的开发
虽说现在政府大力提倡信息化建设,但是VR 技术没有和地理信息系统及网络完整的融合使用,导致VR 技术的优势没有完全发挥出来,更没有达到综合信息系统的集成.
4 对VR今后的展望
4.1 VR在城市规划信息存储和查询中的应用
结合虚拟技术和建筑动画,输入真实的地形地貌数据,最后呈现虚拟三维的立体地图.三维地图就像3D化的谷歌地图,可以从不同的角度去了解自己想要的信息.虚拟现实给人以有直观的感受,并可以相对容易的方式获取信息.可交互操作虚拟城市动画系统提供一种可操作性与高效性的查询和储存应用.三维立体动画提供了城市建筑信息的查询与了解,为城市的投资发展与招商引资提供一种便捷的途径.
4.2 VR在房地产建筑动画中的应用
虚拟现实对于房地产建筑的应用主要在于创造一个三维图像世界,通过五感的感知,让使用者直接参与虚拟互动.虽然用户是虚拟交互操作但实际与真实的世界无异.对于设计者来说,虚拟现实可以帮助设计师们进行室内装修设计,每个内部结构都可以功能编辑操作.不光协调设计小区建筑物周围的环境与建筑,还可以改造外部造型细化.使用者在销售商品房时,客户可以通过虚拟现实系统进入该建筑物的世界,了解想要的户型情况与周围的环境美观与否.了解室内空间的布置、固定设施的配套情况可以让使用者看到小区建成以后的具体细节.模拟世界的真实感可提高用户的满意度和购买欲,对于房地产的销售提供一个更好的平台,也是提高人们对于未来居住小区的满足程度.
4.3 VR在虚拟景区动画建设中的应用
虚拟技术在旅游景区中的应用,体现在生成沉浸感的世界让游览者可以获得一个真实的旅游体验.使用者“进入”景区欣赏美景,并“沉浸”美景之中,还可以参与景区之中的互动,出入博物馆或游客中心.虚拟体验给人们提供了一种足不出户也能欣赏大自然秀丽风光的途径,人们可以通过这个平台尽情欣赏不同地域的风情.有了虚拟环境人们旅游途中,可以不受各种负面影响,比如身体不会有太多的疲劳感,不受时间、地点等因素的制约.虚拟环境的安全因素也很高,不会发生道路拥挤和安全等问题缓解出行压力.虚拟现实景区在一定程度上缓解经济效益的矛盾,为遗产保护减少不必要的程序.虚拟技术结合网络技术可以更细致地展示文物,提高文物保护的安全系数.
现阶段,在建筑领域虚拟技术的使用涉及不足,还不能实现真正意义上的推广.虚拟技术互动性的规模化、专业化运作也正在尝试中,各国对虚拟现实技术都在进行积极的研究和应用,相信在以后这些问题将不再是问题.在建筑动画设计中应用潜力巨大、前景广阔,不光是园林建筑的交互更是整个园林景观的交互性虚拟模拟的新时代.VR的使用前景会越来越广,它的加入会让园林景观的设计与投入使用将会变成新的技术风潮.
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