园林吧/论坛/软件交流/虚拟现实技术在园林规划设计中的应用
返回列表 发新帖
查看: 2536|回复: 9

[SketchUp] 虚拟现实技术在园林规划设计中的应用

[复制链接]

该用户从未签到

发表于 2014-4-13 17:37:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
景观设计视频教程

马上注册,结交更多好友,享用更多功能,让你轻松玩转社区。

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?立即注册

x
摘要:针对虚拟现实技术在园林规划设计中的应用问题,根据虚拟现实技术的特点,完成虚拟现实系统平台的构建。最后通过对比分析,筛选出合适的虚拟现实系统平台及建模软件,选取SketchUP进行景观建模,包括园林场景中的建筑物建模、植物建模、水体建模等。创新之处在于:用面向设计师的SkctchUp作为建模工具,相对于3DSMAX来说,园林设计师能够更加方便地进入虚拟现实场景。

关键词:虚拟现实技术;SkctchUp;园林规划设计;渲染。

引言

作为计算机辅助技术,虚拟现实技术(Virtual Reality,VR)的特别之处在于能够模拟出逼真的三维虚拟空间,人们可以利用一些特殊设备与该空间的物体实现交互,获得虚拟世界的真实感。如今VR在园林规划设计中得到较多的使用,其具备的直观性与交互性使园林设计师更容易掌控整个设计过程,对空间的把握也更加自如,方案设计趋向于科学和完美。无论是方案的决策者还是社会公众,都可以在VR演示系统中深入园林场景,能够多角度实时感受设计意图。VR还可以模拟园林施工现场,能够更加合理地安排施工进度,从而使整个施工过程得到科学的指导,确保工程安全。VR的发展潜力极大,是实现当前施工现代化的一个创新性方向。VR所展现出的优势,可以对园林规划设计提供更多的帮助,深入研究该技术在园林规划设计中的应用,有着较大的现实意义。

1虚拟现实技术的理论概述

1.1虚拟现实技术及虚拟环境介绍:虚拟现实技术是上世纪八十年底末开始兴起的一门综合性信息技术,涵盖了多个学科,最早主要用在计算机仿真领域,另外在多媒体、传感、图像学等领域也得到了一定的应用。该技术的原理是通过计算机及相关软件对真实环境进行模拟,用户可以利用专用的设备沉浸到模拟环境中,从而实现与该环境的交流与感受。虚拟现实技术的核心在于对真实环境的虚拟,主要有三种:

(1)还原真实的环境。这种环境有些已经存在,有些正在形成的过程中,有些是遭到了一定的破坏,包括住宅区、校园、战场等。(2)还原并不存在的环境。这种环境处于人脑的想象之中,例如科幻电影场景、游戏场景等,能够展现出人类丰富的想象力。(3)还原真实存在的但未被人类感知到的环境。这种环境包括宏观的天体运动、微观的分子结构等,以人类的能力还不能直接感知,利用虚拟现实技术进行模拟仿真,可以将它们展现在人们的眼前。

1.2虚拟现实技术的特点:当前公认的虚拟现实技术三角形架构理论为13,即虚拟现实技术涵盖了三个通用的特点:交互性( Interaetivity)、沉浸感( Immersion)、想象力(linaginati on)。

(1)交互性。虚拟现实技术中的交互性,指的是用户利用专用的输入、输出设备,可以与虚拟环境中的各个物体进行交互,通过这些专用设备用指令的方式指挥虚拟环境内的物件,电脑可以根据用户的需求完成相关的指令和操作。(2)沉浸感。虚拟现实技术中的沉浸感是指用户的身临其境的程度,在专用设备的协助下,用户可以与虚拟环境交互并感知,产生一种真实的感觉,与现实的环境感受越接近,用户的沉浸感越强。(3)想象力。虚拟现实技术中的想象力,指的是用户在判断、推理、想象虚拟环境的过程中,以感受到的物体变化为基础,所发挥出的想象能力,并根据想象力不断改进、创造和完善虚拟现实系统。

1.3虚拟现实系统的构建与分类

(1)虚拟现实系统的构建:VR系统一般由VR软件、VR数据库、VR输入设备、VR输出设备构成。

(2)虚拟现实系统的分类:当前,常用的虚拟现实系统主要有桌面式、沉浸式、增强式、分布式等。

桌面式:这种系统由于价格较低且携带方便,适用的范围也广,所以得到广泛使用。该系统主要是利用三维鼠标、数据手套、力反馈器等输入设备进行场景的感受,其缺点是用户的沉浸感不高,选用该系统的通常是对虚拟现实效果要求较低的用户,本次研究由于经费不足,也是以此系统为基础进行虚拟现实技术的应用研究。

沉浸式:这种系统有较强的沉浸感,给用户带来的感受体验非常真实,一般有头盔显示的、三维投影的、座舱类的,但是其价格昂贵,所以远不如桌面式的普及。

增强式:这种系统可以将虚拟环境叠加在真实环境之中,是一种组合式的系统,交互性极强,一般在军事、医学及文物估计复原等领域应用得较多。

分布式:这种系统提供的虚拟环境允许多个用户同时参与,并能实现协同工作的效果,主要用在多人网络游戏、远程虚拟会议、虚拟现实社区等领域。

2.虚拟现实技术在园林规划设计中的应用

在园林规划设计中,虚拟现实技术有着较大优势,并贯穿整个设计过程的每一个阶段,对于三维建模软件以及虚拟现实平台的选择非常重要,关系到园林景观的建模方式。

2.1虚拟现实技术在园林规划设计中的优势

2.1.1对方案设计进行更好的辅助:在虚拟现实技术的帮助下,园林设计师可以利用人机交互深入到多维仿真的场景之中,其观察与体验设计方案能够从任意一个角度展开,使设计更加的直观,亲身感受到设计方案的材料、光照、空间的合理性,并且可以对比分析多种方案,及时发现存在的问题,防止重大设计失误发生。此外,身临其境的感觉有助于设计师激发出设计灵感,使设计思维得到扩展。

2.1.2方案的展示可以通过多维全景、实时互动的方式实现,利用虚拟现实技术,观众可以基于自身的意愿对方案进行多角度的实时观察,体验触觉、听觉、视觉、味觉等多种真实的感受,还可以利用互联网让更多的人进行体会。

2.1.3提高公众的参与度:作为可以多方沟通的平台,虚拟现实技术能够让公众有效参与,根据直观感受,公众可以评价设计方案并提出相关意见,从而成为方案设计的参与者之一。

2.1.4模拟施工过程:虚拟现实技术可以对园林的施工过程进行模拟,以论证施工计划的合理性,从而有效掌握整个项目的施工进度,对施工工序进行合理的安排,防止施工安全隐患,并对节约施工材料有很大的帮助,实现了施工过程的可视化。

2.1.5有效降低方案展示与人员沟通的成本:虚拟现实技术的应用在方案展示方面有着较大的优势,有效降低动画与模型制作、效果图打印等方面的成本,并且利用网络平台的沟通,还能降低各有之间的沟通成本。

2.2虚拟现实的关键技术及建模软件选择

2.2.1三维建模技术:该技术实现虚拟现实环境,首先要保障场景模型的流畅运行,因此要求建立起来的三维模型文件小、面数少、造型准。虚拟现实环境的三维建模有一定的难度,在传统的园林模型建立中,使用较多的是AutoCAD与3DSMAX相结合的技术组合方式,首先用AutoCAD导入平面图,再用3DSMAX建模,而虚拟现实环境则需要考虑园林的典型景观要素,因此还结合了SketchUp.

2.2.2图像立体显示技术与立体声技术:图像立体显示并加入立体的背景声,是提高虚拟现实技术沉浸感的直接要素。当前较为流行的图像三维立体显示技术包括全息式、光栅式、全真式、时分法、光分法、补色法等,其中使用较多的是时分法、光分法、补色法。此外,背景立体声可以实现3D仿真声音,当观众接近声源时,声音将逐步变大,反之则变小,提高了观众的临场参与感。

2.2.3三维图像的实时生成技术:在传统的三维图像生成的过程中,静态渲染生成的时间不确定一直是一个难题,而且渲染一张图片的时间较长。动画渲染的帧数较多,占用的时间更久。显然,传统方式并不适合虚拟场景图的生成,虚拟现实要求对三维图像实时生成。可以利用烘焙技术,整个场景经过烘焙可以一次生成,有一些虚拟现实平台具备烘焙功能,还可以利用GPU渲染技术实时编辑3D场景。

在建模软件的选择环节,可以考虑一些主流建模软件,例如3DSMAX、SkctchUp、Maya等。在这三种建模软件中,建模能力Maya最强,建模速度SketchUP最快,修改便利性SketchUP最强。本文选择的建模软件是SketchUP.

2.3基于SketchUP的园林景观模型的建立

2.3.1建筑物建模:建筑物是园林场景中的重点部分,其建模量较大,其中难度最高的是古建筑模型的创建,SketchUp中的照片建模是一种很好的古建筑建模方式,如图1所示。

图1.jpg
图1:SketchUp的照片建模。

2.3.2植物建模:在三维建模中,植物建模是一个难点,这是因为每一棵植物的树叶较多,其模型所形成的面数有可能达到百万数量级,而且一个园林场景的数目极多。SkctchUP提供了较好的三维树木模型建立功能,效果图如图2所示。

图2三维树木建模.jpg
图2:三维树木模型。

2.3.3水体建模:水体的存在形式多样化,静水与动水是完全木同的结构。SketchUp能够制作出水的透明度以及水面的材质纹理,但是对水体的反射、折射等并不支持。因此要实现动水的建模,可以先制作成静水,然后导入动画漫游软件,这类软件能够生成逼真的动水效果,如图3所示。

图3.jpg
图3:SketchUp结合动画漫游软件生成的动水效果图。

3结语

基于虚拟现实技术的园林场景的建立,需要对比及筛选合适的建模软件和虚拟现实系统平台,并实现模型的建立。本文选择了SketchUP,论述了各类景观建模,包括园林场景中的地形建模、建筑物建模、植物建模、水体建模等。本文的创新之处:用面向设计师的SkctchUp作为建模工具,相对于3DSMAX来说,园林设计师能够更加方便地进入虚拟现实场景。

作者简介:①戴茜(1990-北京林业大学艺术设计学院),女,山西临汾人,硕士,主研方向:景观与动画技术;②黄心渊(1965-),男,河南济源人,博士生导师,教授;③蒋蕊(1988-,中国传媒大学动画与数字艺术学院),女,河北文安人,博士研究生;④王旭,1982年5月18日,女,山东济南人,硕士研究生,北京林业大学。

该用户从未签到

发表于 2014-6-24 12:20:10 | 显示全部楼层
很不错,很好呀
  • TA的每日心情
    无聊
    2014-12-29 22:05
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]初来乍到

    发表于 2014-12-17 23:00:45 | 显示全部楼层
    本人过去、现在以及将来都不认识楼主,且自古以来与楼主无利益关系。楼主表述之事与本人无关,只是本着“看贴(虽然看不懂)回贴,利人利己的中华民族优秀传统美德”,顺便赚点园林币
  • TA的每日心情
    开心
    2016-11-7 15:13
  • 签到天数: 3 天

    [LV.2]偶尔看看I

    发表于 2014-12-17 23:38:19 | 显示全部楼层
    学习了,不错,讲的太有道理了

    该用户从未签到

    发表于 2014-12-17 23:51:19 | 显示全部楼层
    楼主你发的这是什么啊?
  • TA的每日心情
    无聊
    2014-12-29 22:05
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]初来乍到

    发表于 2014-12-18 00:15:40 | 显示全部楼层
    我是个凑数的。。。

    该用户从未签到

    发表于 2014-12-18 00:32:13 | 显示全部楼层
    看帖有风险,回帖需谨慎~
    返回列表 发新帖

    园林吧内容由用户发布,版权归原作者所有,未经允许不得转载。若有内容侵犯到您的权益,请联系我们删除。

    快速回复 返回顶部 返回列表