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虚拟现实技术在景观设计教学的应用

虚拟现实技术(virtualreality)简称VR,是一种综合的信息技术,目前被各研究领域密切关注。作为数字化虚拟技术的典型代表,虚拟现实技术交叉融合了多种学科,人们可以通过虚拟现实技术所营造的三维立体空间,充分融合人体的各项感官和知觉,仿佛置身其境,体验各个知觉器官的舒张。现如今,虚拟现实技术走进各大高校,开始影响国内的教育格局。截至2017年,虚拟现实技术已与景观设计专业牵手多年,彻底颠覆了传统教育模式,给景观设计专业带来又一番晴朗。虚拟现实技术在景观设计专业中具体的应用与意义在于,综合利用计算机软件技术、计算机仿真技术、计算机辅助设计以及虚拟现实技术,对各式景观进行专业的三维建模,然后对三维施工模型展开精确的数据分析,将原本平面的抽象景观设计分析变得实体化、生动化、从而使教学有例可证、有迹可循,继而达到强化教学效果的作用,使师生同时获得更直观的教学体验。

一、虚拟现实技术在高校景观设计教学中的优势浅析

1.给师生带来真实感的教学体验

平面的景观设计碰撞上虚拟现实技术,便诞生了具有三维渲染的景观设计方案。将虚拟现实技术引入景观设计专业教学中,即运用相关技术对景观设计工程项目进行三维建模,按照景观规划方案对项目建模进行各项设计和施工。将原本平面的规划设计3D化,可以实地模拟各种施工方案、施工程序,在一次次模拟中对比,以确定最适合此次景观设计的方案和程序、确定施工工程中具体的施工计划和注意事项。当学生在教学设计过程中遇到困惑和疑问,而老师又顾及不上的时候,容易陷入思维的误区,个人发展停滞不前。由于自身发展的需要,学生在设计方面确实需要一个能大量获取信息的渠道,而虚拟现实技术基本满足了师生发展的需要。三维建模的操作和展示更加真实、具有知觉的直观性,能有效提高师生沟通的效率,节约交流成本,提升教学质量。

2.提高设计的精准度和计算效率

虚拟现实系统在数据表达上的关键技术是三维实时数据库技术。庞大的数据库便于学生快速、准确地度量项目的工程量和施工时间,衡量工程的成本、费用、收益,进而提升项目预算的精准度和效率。虚拟现实数据库为现实系统提供了诸如工程实料、材料样板、环境设施、构造做法等后台数据支持,针对建模对象提供详细的图片、文字、模型等全面信息,学生通过数据库可以随时调查到类似的设计案例和设计技巧,对景观设计的效果、材料、用法等有了更为深刻的认知。虚拟数据库资料翔实、精度令人惊艳,可以快速为各项管理人员提供需要的信息。学生可以根据虚拟现实技术把握项目成本、造价,以挑选合适的用工材料。虚拟现实技术为学生提供了可靠、准确的依据,将虚拟和现实很好地交融,提高了学生的实践能力和业务能力。

3.增进师生之间的友好交流

虚拟现实技术搭建起师生之间可视化交流的广阔平台,师生间的正常交流因为这个平台的存在而变得异常便捷流畅。那些原本晦涩难懂的专业术语沟通,因为虚拟现实技术的可视化优势,而变得清晰明朗,师生之间沟通的成本大大降低、效率有效提升。当学生需要完成一项景观设计的规划时,教师可以根据自己的专业基础为学生示范搭建3D模型,由学生借鉴参考。在此三维模型的基础上,学生可以参考前人的设计案例和个人对建筑基地的主观考量,根据建筑基地的主要环境考察资料,去创作能够发挥自己设计理念的景观设计作品。设计过程中,当学生产生思维上的困惑时,可以随时咨询代课老师,交流自己在设计过程中的所思所想,老师也可以针对3D模型提出建设性的改进建议,师生之间的交流基本无甚障碍。师生彼此之间进行思维火花的碰撞,磨合之下诞生了更具有创意和思想的景观设计作品。

二、虚拟现实技术在高校景观设计教学中的难点浅析

1.课程程序设计难

虚拟现实技术只有渗透在信息系统的各个方面,改变传统信息系统的人机交互模式,使之达成以用户为中心的系统,才能真正实现健康的发展。但虚拟现实技术与信息系统的沟通应用还存在一些技术上的难题。为了更好地将虚拟现实技术应用于景观设计专业,首先需要设置相应的课程程序设计。图形的虚拟环境搭建是程序设计的第一步,这就要求完成三维模型的构建。三维建模十分复杂,我们很多时候是在享受前人千万次失败后的成果,没有真实体会个中艰辛。三维建模是图形渲染技术向真实化过渡的必要过程,真实世界的几何何其复杂,要一点一滴还原为立体的模型。现如今的模型建构基本是人工绘制,如此便需要高薪聘请行业精英人才前来为课程进行专业设计,程序设计和模型构建的费用自然是惊人的,却是必要的产前投入。就园林景观设计而言,一年四季园林景观的风景面貌大相径庭,为了便于我们更人性化地设计景观,就需要录入一年四季不同的风景信息。如何编写VR程序以体现景观的季节性,是VR程序设计的重难点。

2.教学硬件支持难

有程序,也得硬件支持。各种外部设备,都是虚拟现实技术在景观设计应用专业不可或缺的道具,比如戴在头上的立体显示器、立体投影仪、空间定位器、高精度的数据手套,这些每一样都价格不菲。为了完成复杂的三维模型展示,更是需要高性能的图形软件,高校若是提供全套的虚拟现实技术硬件支持,前期必定是投入大于产出,一定时间内看不到明显的收益。这样的经济投入对于任何高校都是一笔不小的支出,而且在教学初期这样的设备安装也是较大的工作量,经济与人力的消耗性支出不可小觑。另一方面,虚拟现实技术在景观设计专业中的运用,需要大量翔实的数据作为支撑。虚拟现实技术与Internet结合,搭建起信息沟通的平台,才能获得信息资源最大化。这样的巨型数据库是教学的知识库,是学生探索知识的海洋,更是软件支持的重头戏。进行精确数据分析的前提便是庞大的数据库信息。在景观设计中,必须搭建3D模型,而各3D模型需要多个面去丰满,诸如侧面图、俯视图、仰视图等。为达到接近理想化的模拟效果,需要计算机有很强大的计算功能,这对计算机的硬件压力也是十分巨大的。综合分析,普通硬件支持和软件支持需要高昂的费用投入、需要人力物力的各项支持,其花费的时间和金钱不可轻易计量。

3.技术教学推广难

技术的推广从来都是需要人力的大量投入。虚拟现实技术在高校课堂教学中,尚属于高端的阳春白雪般的技术,故而对专业水平和计算机水平要求较高。但综合目前各高校的教师能力分析来看,各高校老师只能简单操作计算机,对虚拟现实技术方面的知识不甚了解。在运用虚拟现实技术时,由于自身能力受限,很难较好地运用虚拟现实技术于课堂教学中,无法倾力传授学生。无形中课堂的授课质量也会下降,课堂气氛必然不甚活跃,影响着学生对专业知识的吸收程度。另外,当老师不甚了解虚拟现实技术的应用时,就会在实际教学中,减少三维建模的课堂教学与体验,影响课堂原有的教学水平,同时也是对教学课件和教具的极大资源浪费。除此之外,更是极大程度制约了虚拟现实技术在各高校的应用推广和发展进程。

三、虚拟现实技术在高校景观设计教学中的应用分析

1.课程项目分析

事必躬亲,方得深浅。景观设计虚拟项目的第一步便是项目设计。这就要求学生实地考察项目的原始地貌、周围环境,认真分析项目进行的有利和不利因素,做出尽可能具体的项目可行性分析。但现实生活中,受到种种因素的制约,景观设计专业的学生往往没有施工现场实地考察的机会,只能通过老师的描述和前人的案例自由发挥,颇有点随心所欲、不切实际的感觉。这般脱离实际的思维跳跃,严重影响学生对于项目可行性的判断和分析。虚拟现实技术给予了学生这样的“实地考察”的机会,类似3D游戏般,有一个交互式的界面,启发学生设计的创意、构思。学生可以近距离仿真般接触想知道的点点滴滴,可以借此考察项目基地的实地环境、进行环境分析、项目评判,了解项目周围的地域文化、交通情况、聚居人群、风土人情,能够更加系统全面地对课程项目进行合理的分析。

2.设计方案规划

谋事在人、成事在天。项目进行中的关键便是设计方案规划。在此阶段,需要确定景观项目的定位和定量,需得学生细致准确地描述景观项目的布局。诸如,景观项目的平面图、剖面图、立体图、效果图和局部效果图。每一处小景、每一处大景,都有着细致全面的展示。通过虚拟现实技术,学生仿佛置身景观项目场地空间内部,在3D模型中体验实际操控景观布局的快感。学生不断调整景观布局设置,大到整体布局框架、小到内部装饰摆设、具体到颜色造型的调整,细致观察每一次布局,再进行精密的视觉效果对比分析,可以观察到最适合整体设计方向的规划方案。长此以往的虚拟现实训练,可以有效地激发学生的创新意识、提高学生的设计能力。对于靠山别水的别墅,在景观设计上追求品位和质感,就可以根据3D建模规划别致的美感,在视觉上突破创新,以迎合客户的喜好,为以后实际工作奠定扎实的基础。

3.施工图设计

施工图设计,便是将粗放的方案规划落于细节。如果说方案规划考虑的是布局,那么施工图设计便是考虑如何达到这样的布局。虚拟现实技术将原本二维、平面的施工图升级为三维、立体的实体。在施工图设计阶段,学生可以通过虚拟现实技术,感受VR在设计绘图上的无限魅力。在景观设计施工中,学生通过虚拟现实技术可以高度仿真景观植物的空间组合,对景观植物的种类和植株大小、种植位置进行周密计划,确定景观范围,以此完成整个3D规划里的纵面景观展示。在此过程中,学生可以根据美学观念和客户的需求偏好,不断调整景观的整体布局、扩大或缩小植物的种植范围,变换种植物种的品类组合、调整植物种植的适当间距,以期达到最佳的生态效益和景观效果,美化景观设计的空间形态。不同的施工对象,需要考虑不同的施工效果,这些在平面上较为抽象的事物,3D化之后,在视觉上呈现出异常清晰的效果,对于施工设计百利而无一弊。

将虚拟现实技术引入景观设计专业,丰富了景观设计教学内容,使景观设计教学更加生动。通过虚拟现实技术将真实的建筑、景点还原至教学课堂,使学生心生身临其境之感,拉近了师生沟通的距离,提升了教学质量,凸显了虚拟现实技术强烈的交互性。但在各大高校实际教学中,囿于虚拟现实程序设计、硬件支持和技术推广的难度,无法最大限度地运用虚拟现实技术,造成资源的浪费。在此,呼吁各大高校增大对于虚拟现实教育的投入,积极培训教职工,以期景观设计专业蓬勃发展。

作者:林崇华 刘曌 单位:河北工业大学

参考文献:

1.郭雨.虚拟现实技术在园林景观设计教学中的应用与效果分析.美术教育研究,2016,10

2.杨萍.园林景观设计教学中虚拟现实技术的应用解析.城市地理,2016,22

3.文铮.虚拟现实技术在景观设计教学中的应用前景.中外建筑,2006.5

4.王宏信,赵月宁.虚拟现实技术在园林景观设计中的应用.河南科技,2011.15

5.胡海辉,陈旭,龚束芳.虚拟现实技术在“园林植物景观设计”教学中的应用研究.黑龙江教育学院学报,2015.3

6.袁军.虚拟现实技术在景观设计课程教学中的应用探究.戏剧之家,2016,19.

7.张彤.浅谈虚拟现实技术在环境艺术设计教学中的应用.明日风尚,2016.18

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