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摘 要：本课题以虚拟现实技术作为景观设计的辅助工具，探索虚拟现实技术在景观设计中应用的方法和意义。采用分析和归纳相结合、理论联系实际的方法，在具体实例分析归纳的基础上，总结出一些虚拟现实的基本结论和规律。
关键词：三维模型；虚拟现实技术；景观设计；辅助工具
三维虚拟现实技术又称为灵境技术，它是一门崭新的综合性信息技术，融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支，从而大大推进了计算机技术的发展。虚拟现实根据设计者的构想，用户可以沉浸到数据空间中，将用户在一定时间内与现实环境相隔离，然后投入到可实时交互的虚拟环境中，并且驾驭其中的数据，使人有一种身临其境的感觉。
一 虚拟系统的组成
虚拟景观环境主要包括两个部分模型环境和实时漫游环境（见图）：
二 运用虚拟现实技术辅助景观设计的工作流程
工作流程：收集资料→构建三维场景→基于平台实现集成。
（1）模型制作
设计一个虚拟现实系统最关键的问题在于如何构建一个逼真的虚拟环境，包括三维场景、立体声音等等。在人的感觉中，视觉摄取的信息量最大，约占70%，反应亦最为敏捷。场景太简单，会使用户觉得虚检测，而复杂逼真的场景又势必会增加交互的难度，并影响实时性。虚拟景观环境视觉建模中可分为：地形模型、建筑模型、地物模型三类。
（2）地形模型建模
地形是自然界最复杂的景物，对于地形平坦或起伏较小的作业区，一般不考虑地形变化而用简单的几何模型来代替，如城市的街道等。对于公园、广场等地形变化不是很复杂的区域，则可以选用手工生成地形的方式。可以在3DAX中跟踪绘制等高线，然后根据每根等高线的高程分别移动，应用“合成物体”中的“山脉生成命令”，将各条等高线曲线加入山体中，这样地形就大体形成了。如果只是少量的地形变化，可以采用“NURBS Surfaces”命令，创造一个控制点曲线，通过编辑个别曲面控制点来达到所需地形效果的目的。对于山丘、山林等
（3）建筑模型建模
对于简单的建筑，按照实际尺寸大小根据平面图在3DAX中用Line勾勒出建筑的底线轮廓，Extrude拉伸一定高度，形成建筑的大体轮廓，然后采用一系列操作添加门、窗、楼梯、栏杆等细节。对于结构复杂的景观古建筑，我们则采用贴图代替法。如南宁市“金汇如意坊”模型的建造。“金汇如意坊”是南宁市政府重点建设项目，它汲取中国传统建筑的精粹，整个建筑群呈现“如意”的形状，中式花街建筑群空间错落有致，其中十层高的“邕城楼”，雍容大度、气势非凡。该模型的建造就是利用逼真的纹理来表现模型的细节，在保证真实度的同时又不增加三维几何造型的复杂度，达到减少模型多边形数量的目的。尽管纹理贴图增加了下载时间和屏幕重画时间，但这比建造物体细节代价要小得多。
三 注意事项
一个VR模型的基本内容包括场景尺寸、单位、模型归类塌陷、命名、节点编辑，纹理、坐标、纹理尺寸、纹理格式、材质球等，它们必须是符合制作规范的。一个归类清晰、面数节省、制作规范的模型文件对于程序控制管理是十分必要的。在建模过程中还需要注意一下几点。
（1）比例、尺寸
在建模之前首先要确定单位，一般应用mm。在制作场景中的单体时，在有CAD图的情况下要严格按CAD建模，没有CAD图时，要参考照片、视频等资料进行建模，参照其他物体尺寸，符合常理。
（2）材质和贴图
材质标准：材质类型只能是标准材质和多维材质。Specular Level和Glossiness属性在导入到map中后将不可调节，必须前期在max中将其设置好。一般模型的材质不勾选双面；对于带有透明贴图的单面物体必须选择双面，如栅栏、树木、花草等。Ambient: 默认灰色。Diffuse: 默认灰色Self-Illumination:一般设为20-30°多维材质中没有空的（指没有指定贴图同时也没用到的）子材质。子材质的ID号必须是连续的。不能出现多维材质嵌套。材质属性Coordinates一栏中的参数都禁止改动。
（3）模型的细化
当场景模型经过最初建立、简化后，需要进一步的细画。在进行细化时，首先考虑添加能够使场景能够丰富的元素。为节省面数而用纹理表现的部分大多是建筑的细节，例如建筑立面的线条、窗框、立面上的突出物。制作时只需要在原有简模的基础上添加这些细节，使用目前建筑所用的纹理即可，这样可以在不增加纹理的基础上丰富场景。这些细节可以通过LOD控制在场景中的计算显示。模型细化在操作时布尔减操作通常要避免使用，因为它容易出错如扭曲模型、丢失面和增加许多无用的面。有两种方法可以取代布尔操作：通过样条突出二维图形和在网格模式编辑副选项。
（4）模型的优化
影响虚拟平台最终运行速度的三大因素为：VR场景模型总的面数、VR场景模型总的个数、VR场景模型总的贴图量。采用的应对办法有：① 忽略看不见的细节，忽略对整体视觉效果影响不大的细节。例如，如果建筑内部不必显示，则用实心体来代替。② 用纹理表现一些细节。③在不失精确度的前提下缩减模型的段数。段数和视觉效果之间的平衡是很重要的。当模型的段数增加，模型的平滑性会更好，但是数据量也就随之变得更大。④编辑模型的子对象和删除对场景效果影响甚微的子节点。
（5）灯光烘焙
为了让产品表现真实的光影效果，需要在3DAX里进行灯光设置，进行Rendertotextur烘焙处理。烘焙能把在非实时环境中渲染完成的灯光材质等效果转换到实时交互的环境中去，因此烘焙纹理的质量直接影响最终效果，提高烘焙技术非常重要。
参考文献
吴启迪.系统仿真与虚拟现实[M]. 北京:化学工业出版社，2002（10）.
苏同向.虚拟现实技术在风景景观设计中的应用[D]. 南京林业大学，2006（4）.
关键词：三维模型；虚拟现实技术；景观设计；辅助工具
三维虚拟现实技术又称为灵境技术，它是一门崭新的综合性信息技术，融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支，从而大大推进了计算机技术的发展。虚拟现实根据设计者的构想，用户可以沉浸到数据空间中，将用户在一定时间内与现实环境相隔离，然后投入到可实时交互的虚拟环境中，并且驾驭其中的数据，使人有一种身临其境的感觉。
一 虚拟系统的组成
虚拟景观环境主要包括两个部分模型环境和实时漫游环境（见图）：
二 运用虚拟现实技术辅助景观设计的工作流程
工作流程：收集资料→构建三维场景→基于平台实现集成。
（1）模型制作
设计一个虚拟现实系统最关键的问题在于如何构建一个逼真的虚拟环境，包括三维场景、立体声音等等。在人的感觉中，视觉摄取的信息量最大，约占70%，反应亦最为敏捷。场景太简单，会使用户觉得虚检测，而复杂逼真的场景又势必会增加交互的难度，并影响实时性。虚拟景观环境视觉建模中可分为：地形模型、建筑模型、地物模型三类。
（2）地形模型建模
地形是自然界最复杂的景物，对于地形平坦或起伏较小的作业区，一般不考虑地形变化而用简单的几何模型来代替，如城市的街道等。对于公园、广场等地形变化不是很复杂的区域，则可以选用手工生成地形的方式。可以在3DAX中跟踪绘制等高线，然后根据每根等高线的高程分别移动，应用“合成物体”中的“山脉生成命令”，将各条等高线曲线加入山体中，这样地形就大体形成了。如果只是少量的地形变化，可以采用“NURBS Surfaces”命令，创造一个控制点曲线，通过编辑个别曲面控制点来达到所需地形效果的目的。对于山丘、山林等
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复杂地形的地域，可以借助灰度图像来完成。使用3DAX中的位移（Displace）修改器制作。位移修改器通过对三维物体施加一个灰度图，利用图像的灰度明暗变化来改变对像表面结构以形成高低错落的地形地貌。（3）建筑模型建模
对于简单的建筑，按照实际尺寸大小根据平面图在3DAX中用Line勾勒出建筑的底线轮廓，Extrude拉伸一定高度，形成建筑的大体轮廓，然后采用一系列操作添加门、窗、楼梯、栏杆等细节。对于结构复杂的景观古建筑，我们则采用贴图代替法。如南宁市“金汇如意坊”模型的建造。“金汇如意坊”是南宁市政府重点建设项目，它汲取中国传统建筑的精粹，整个建筑群呈现“如意”的形状，中式花街建筑群空间错落有致，其中十层高的“邕城楼”，雍容大度、气势非凡。该模型的建造就是利用逼真的纹理来表现模型的细节，在保证真实度的同时又不增加三维几何造型的复杂度，达到减少模型多边形数量的目的。尽管纹理贴图增加了下载时间和屏幕重画时间，但这比建造物体细节代价要小得多。
三 注意事项
一个VR模型的基本内容包括场景尺寸、单位、模型归类塌陷、命名、节点编辑，纹理、坐标、纹理尺寸、纹理格式、材质球等，它们必须是符合制作规范的。一个归类清晰、面数节省、制作规范的模型文件对于程序控制管理是十分必要的。在建模过程中还需要注意一下几点。
（1）比例、尺寸
在建模之前首先要确定单位，一般应用mm。在制作场景中的单体时，在有CAD图的情况下要严格按CAD建模，没有CAD图时，要参考照片、视频等资料进行建模，参照其他物体尺寸，符合常理。
（2）材质和贴图
材质标准：材质类型只能是标准材质和多维材质。Specular Level和Glossiness属性在导入到map中后将不可调节，必须前期在max中将其设置好。一般模型的材质不勾选双面；对于带有透明贴图的单面物体必须选择双面，如栅栏、树木、花草等。Ambient: 默认灰色。Diffuse: 默认灰色Self-Illumination:一般设为20-30°多维材质中没有空的（指没有指定贴图同时也没用到的）子材质。子材质的ID号必须是连续的。不能出现多维材质嵌套。材质属性Coordinates一栏中的参数都禁止改动。
（3）模型的细化
当场景模型经过最初建立、简化后，需要进一步的细画。在进行细化时，首先考虑添加能够使场景能够丰富的元素。为节省面数而用纹理表现的部分大多是建筑的细节，例如建筑立面的线条、窗框、立面上的突出物。制作时只需要在原有简模的基础上添加这些细节，使用目前建筑所用的纹理即可，这样可以在不增加纹理的基础上丰富场景。这些细节可以通过LOD控制在场景中的计算显示。模型细化在操作时布尔减操作通常要避免使用，因为它容易出错如扭曲模型、丢失面和增加许多无用的面。有两种方法可以取代布尔操作：通过样条突出二维图形和在网格模式编辑副选项。
（4）模型的优化
影响虚拟平台最终运行速度的三大因素为：VR场景模型总的面数、VR场景模型总的个数、VR场景模型总的贴图量。采用的应对办法有：① 忽略看不见的细节，忽略对整体视觉效果影响不大的细节。例如，如果建筑内部不必显示，则用实心体来代替。② 用纹理表现一些细节。③在不失精确度的前提下缩减模型的段数。段数和视觉效果之间的平衡是很重要的。当模型的段数增加，模型的平滑性会更好，但是数据量也就随之变得更大。④编辑模型的子对象和删除对场景效果影响甚微的子节点。
（5）灯光烘焙
为了让产品表现真实的光影效果，需要在3DAX里进行灯光设置，进行Rendertotextur烘焙处理。烘焙能把在非实时环境中渲染完成的灯光材质等效果转换到实时交互的环境中去，因此烘焙纹理的质量直接影响最终效果，提高烘焙技术非常重要。
参考文献
吴启迪.系统仿真与虚拟现实[M]. 北京:化学工业出版社，2002（10）.
苏同向.虚拟现实技术在风景景观设计中的应用[D]. 南京林业大学，2006（4）.