论文部分内容阅读
摘要:随着科技的不断进步,为了更好的提高设计人员在视觉上更加直观、真实的感受,以便于更好的辅助设计人员对园林场景的设计工作,我们就开始利用计算机进行辅助,提出通过虚拟现实技术来进一步的实现风景园林规划的设计与应用。虚拟现实技术辅助是通过VRML工具实现的,然后通过LOD层次进行细节性的算法进行实时的地形绘制。进一步的减少三角形裂缝的数量,最后,与Skelehup和AutoCAD相结合来进一步实现风景园林的虚拟现实规划以及范例演示。本文结合演示实际情况,对人机交互可以让用户自由观察和体验虚拟园林环境,通过直观的感受,让其明白意义所在,这样才能真正的实现虚拟现实技术及园林设计的良性发展。
关键词:虚拟现实技术;风景园林;园林规划;VRML;CAD;Skelehup
引言
随着我国社会的不断进步与发展,促使国民经济和大众生活质量的到了进一步的提高。人们也越来越开始注重环境保护问题,这就间接的把风景园林设计建设推到了前列。随着时代的进步发展,计算机应用技术的不断更新,传统的图纸设计制作已经跟不上时代的需求,人们也开始借助虚拟现实(VR)技术,让虚拟现实成为了热门的应用,成为了新时代的方向。当然,风景园林规划设计的过程借助的计算机辅助技术,主要是AutoCAD技术、AreGLS技术、VR技术他们的相结合,通这些技术和软件,能够让设计人员更加真实、直观、迅速的实现风景园林设计工作,这里最重要的就是VR技术,其中,以北京林业大学学研中心景观为例,来进行风景园林规划设计的实践。以VR技术为技术基础,来进行研发一款可以下平板、手机上可以运行实现环境的虚拟景观设计的平台[1]。APP的使用简介实用,可以进一步的实现素材的获取与编辑、景观素描插入、防线网格实时获取功能。
为了更好的促进虚拟现实技术与风景园林规划设计的结合,进而增加设计人员在空间、视觉上的直观性和真实性,更好的提升计算机对园林场景设计工作的辅助,让虚拟现实技术实现风景园林规划的数字化设计。我们首先就需要了解虚拟现实技术对风景园林设计规划辅助的优劣;其次,需要了解虚拟现实技术辅助设计采用的工具;最后,以实际案例出发,结合CAD绘图和3D任务建模工具建立项目的结构、设计过程、程序编码等方法。最终,利用Skelehup和虚拟现实技术软件构建出风景园林的虚拟现实场景,通过人机交互的方式,让用户可以真实、直观的自由观察和体验虚拟的园林环境,进一步的推进风景园林规划设计的发展与创新。
一、基于VR辅助技术的风景园林设计规划
VR技术就是利用计算机来构建一个三度空间的虚拟世界(见图一)。它有三个基本特性:交互性、沉浸感、想象力(见图二)。
(1)交互性:用户通过输入相关指令来操作计算机实现虚拟场景,当计算机构建好好场景实时反馈用户。
(1)沉浸感:沉浸感又叫参与感,是指用户在计算机所构建的虚拟场景中,利用自己的感官去感受场景所体现的真实呈现。
(1)想象力:是指的当用户沉浸在虚拟场景中,用自己的判断、想象等多种思维去对虚拟场景进行脑补的画面。
二、系统整体框架
高品质的虚拟现实系统需要各种技术的参与。但是基于VR技术的园林景观规划设计,最重要的就是三层结构组成,分别是用户层、应用层、显示层。
(1)用户层:为用户提供可操作输入的指令窗口,并将相关指令传输给计算机,指导计算机构建并模拟园林景观。
(2)应用层:通过用户输入的指令,按照相关指令构建三维的园林景观图像。
(3)显示层:将构建的三维园林景观图像直观、真实的呈现反馈给用户。
三、基于LOD层次细节算法的VR场景优化
在风景园林的规划设计中虚拟现实场景中就会出现复杂的地型结构,为了更好的实现实时地形规划与绘制,就需要LOD层次细节算法,采用四叉树的网格结构。但是,基础的网格结构是没有分割的正方形,为了更好的满足虚拟现实场景的优化需求,就需要进行网格的估计,以便在消除裂缝和刷新速率中得到相对的平衡[2]。
2.1虚拟场景生成中LOD模型的选择
适当的运用LOD模型细节层次模型,在顯示过程中在不损失图像细节的条件下,来进一步的提高系统的响应能力。选择的方法如下:
(1)剔除法
在特定的场景情况下,一直场景的几何形体是没有办法被观察者说看到的,在这样的情况下,就不需要再去绘制这部分物体。
(2)距离标准
这种方法就是看物体到观察者的距离,从视点到物体内指定的欧氏距离,这种方法定论就是根据一个物体距离视点的远近来决定的,此物体被观察到的精细细节部分越少,就意味着选择粗糙的细节层次来进行表示,就不会对逼真度产生很大的影响。
(3)尺寸标准
就是利用人眼辨识物体的能力随着物体尺寸的减少而进行特性减弱,它就要考虑物体的尺寸,越小的物体就用越粗糙的细节层次,较大的就用相对较精细的细节层次。
(4)偏心率
是指的人眼辨识物体能力随着物体逐渐远离视域中心而减弱的特性。视网膜的中心点就会对物体的细节的辨识能力相对较强,视网膜的边缘分辨能力较弱。根据这样的原理,来将场景扥为较细节层次的中新部分,分别对应眼睛的中心部分和边缘部分[3]。
2.2 LOD模型的生成
(1)光照模型
利用光照的技术的到物体的不同细节层次。比如,我们可以用较少的多边形和光照算法来的到包含较多的多边形,进而形成相似的效果图像。
(2)纹理映射
适当的在生成过程中,增加一些纹理。来进行表示不同的细节层次。具体的细节层次可以利用带有纹理性的多边形来进行代替,这种多边形在某个特定的视点下,通过距离的控制,就会在相应区域内得到图像。 (3)多边形简化
多边形的简化算法是通过输入一个个很多的多边形来构造的精细模型,进而形成一个和原模型相似的含有少数的多边形简易的模型,并且和原有模型在视觉上没有变化,大多数细节层次简化就是这样形成的。
2.2 LOD细模型的实现方式
(1)静态LOD
在预先处理的过程在那个生成一个物体的几个相近的离散的不同细节层次的模型,实时的绘制时,结合特定的标准,选择合适的细节层次,来进行模型的构建,将物体呈现出来。
(2)动态LOD
动态的LOD算法就是生成一个数据结构,在实时的绘制过程中,可以根据需求随时的抽取出细节层次模型[4]。在这样的数据结构下,就可以大量不同的分辨细节层次模型,进而实现分辨率的连续变化。
三、结语
综上所述,虚拟现实园林场景设计在城市建设中有着重要的作用,对园林景观设计规划效果模拟也有着必要性。本文提出,通过虚拟现实技术来进行实现风景园林规划的设计应用,进而更好的实现计算机在园林场景设计工作中的辅助工作,LOD技术在虚拟现实技术中也有着非常重要的作用,LOD模型的算法生成是虚拟现实技术中的应用方式,还需要在应用的过程中合理的运用。从实际案例得出结论,绘制CAD图和3D建模、VR技术、LOD技术等可以很好的相结合给总体结构建立虚拟现实场景,通过人机交互让用户更加真实、直观的去观察、去体验虚拟园林环境,进一步推动风景园林规划设计的创新与发展,增加了设计人员在园林规划设计中的体验感。通过VR技术来提高系统模拟的真实性,为园林设计和建设提供重要的参考依据,同时为公司降低了大量的人力、財力、物力。
参考文献
[1]刘莹.浅析地域特征在风景园林规划设计中的应用[J].花卉,2019(6):104-104.
[2]欧阳琳.浅谈风景园林规划设计中乡村景观的渗透[J].建筑与装饰,2019(2):14-14.
[3]王晶.探究乡村景观及其在城市风景园林设计与规划中的运用[J].中国战略新兴产业,2019,(06):47-48.
[4]韩开雪、吴岩、王治勋、王旭东.虚拟现实技术在花境设计中的应用研究[J].园林,2020,No.344(12):98-104.
关键词:虚拟现实技术;风景园林;园林规划;VRML;CAD;Skelehup
引言
随着我国社会的不断进步与发展,促使国民经济和大众生活质量的到了进一步的提高。人们也越来越开始注重环境保护问题,这就间接的把风景园林设计建设推到了前列。随着时代的进步发展,计算机应用技术的不断更新,传统的图纸设计制作已经跟不上时代的需求,人们也开始借助虚拟现实(VR)技术,让虚拟现实成为了热门的应用,成为了新时代的方向。当然,风景园林规划设计的过程借助的计算机辅助技术,主要是AutoCAD技术、AreGLS技术、VR技术他们的相结合,通这些技术和软件,能够让设计人员更加真实、直观、迅速的实现风景园林设计工作,这里最重要的就是VR技术,其中,以北京林业大学学研中心景观为例,来进行风景园林规划设计的实践。以VR技术为技术基础,来进行研发一款可以下平板、手机上可以运行实现环境的虚拟景观设计的平台[1]。APP的使用简介实用,可以进一步的实现素材的获取与编辑、景观素描插入、防线网格实时获取功能。
为了更好的促进虚拟现实技术与风景园林规划设计的结合,进而增加设计人员在空间、视觉上的直观性和真实性,更好的提升计算机对园林场景设计工作的辅助,让虚拟现实技术实现风景园林规划的数字化设计。我们首先就需要了解虚拟现实技术对风景园林设计规划辅助的优劣;其次,需要了解虚拟现实技术辅助设计采用的工具;最后,以实际案例出发,结合CAD绘图和3D任务建模工具建立项目的结构、设计过程、程序编码等方法。最终,利用Skelehup和虚拟现实技术软件构建出风景园林的虚拟现实场景,通过人机交互的方式,让用户可以真实、直观的自由观察和体验虚拟的园林环境,进一步的推进风景园林规划设计的发展与创新。
一、基于VR辅助技术的风景园林设计规划
VR技术就是利用计算机来构建一个三度空间的虚拟世界(见图一)。它有三个基本特性:交互性、沉浸感、想象力(见图二)。
(1)交互性:用户通过输入相关指令来操作计算机实现虚拟场景,当计算机构建好好场景实时反馈用户。
(1)沉浸感:沉浸感又叫参与感,是指用户在计算机所构建的虚拟场景中,利用自己的感官去感受场景所体现的真实呈现。
(1)想象力:是指的当用户沉浸在虚拟场景中,用自己的判断、想象等多种思维去对虚拟场景进行脑补的画面。
二、系统整体框架
高品质的虚拟现实系统需要各种技术的参与。但是基于VR技术的园林景观规划设计,最重要的就是三层结构组成,分别是用户层、应用层、显示层。
(1)用户层:为用户提供可操作输入的指令窗口,并将相关指令传输给计算机,指导计算机构建并模拟园林景观。
(2)应用层:通过用户输入的指令,按照相关指令构建三维的园林景观图像。
(3)显示层:将构建的三维园林景观图像直观、真实的呈现反馈给用户。
三、基于LOD层次细节算法的VR场景优化
在风景园林的规划设计中虚拟现实场景中就会出现复杂的地型结构,为了更好的实现实时地形规划与绘制,就需要LOD层次细节算法,采用四叉树的网格结构。但是,基础的网格结构是没有分割的正方形,为了更好的满足虚拟现实场景的优化需求,就需要进行网格的估计,以便在消除裂缝和刷新速率中得到相对的平衡[2]。
2.1虚拟场景生成中LOD模型的选择
适当的运用LOD模型细节层次模型,在顯示过程中在不损失图像细节的条件下,来进一步的提高系统的响应能力。选择的方法如下:
(1)剔除法
在特定的场景情况下,一直场景的几何形体是没有办法被观察者说看到的,在这样的情况下,就不需要再去绘制这部分物体。
(2)距离标准
这种方法就是看物体到观察者的距离,从视点到物体内指定的欧氏距离,这种方法定论就是根据一个物体距离视点的远近来决定的,此物体被观察到的精细细节部分越少,就意味着选择粗糙的细节层次来进行表示,就不会对逼真度产生很大的影响。
(3)尺寸标准
就是利用人眼辨识物体的能力随着物体尺寸的减少而进行特性减弱,它就要考虑物体的尺寸,越小的物体就用越粗糙的细节层次,较大的就用相对较精细的细节层次。
(4)偏心率
是指的人眼辨识物体能力随着物体逐渐远离视域中心而减弱的特性。视网膜的中心点就会对物体的细节的辨识能力相对较强,视网膜的边缘分辨能力较弱。根据这样的原理,来将场景扥为较细节层次的中新部分,分别对应眼睛的中心部分和边缘部分[3]。
2.2 LOD模型的生成
(1)光照模型
利用光照的技术的到物体的不同细节层次。比如,我们可以用较少的多边形和光照算法来的到包含较多的多边形,进而形成相似的效果图像。
(2)纹理映射
适当的在生成过程中,增加一些纹理。来进行表示不同的细节层次。具体的细节层次可以利用带有纹理性的多边形来进行代替,这种多边形在某个特定的视点下,通过距离的控制,就会在相应区域内得到图像。 (3)多边形简化
多边形的简化算法是通过输入一个个很多的多边形来构造的精细模型,进而形成一个和原模型相似的含有少数的多边形简易的模型,并且和原有模型在视觉上没有变化,大多数细节层次简化就是这样形成的。
2.2 LOD细模型的实现方式
(1)静态LOD
在预先处理的过程在那个生成一个物体的几个相近的离散的不同细节层次的模型,实时的绘制时,结合特定的标准,选择合适的细节层次,来进行模型的构建,将物体呈现出来。
(2)动态LOD
动态的LOD算法就是生成一个数据结构,在实时的绘制过程中,可以根据需求随时的抽取出细节层次模型[4]。在这样的数据结构下,就可以大量不同的分辨细节层次模型,进而实现分辨率的连续变化。
三、结语
综上所述,虚拟现实园林场景设计在城市建设中有着重要的作用,对园林景观设计规划效果模拟也有着必要性。本文提出,通过虚拟现实技术来进行实现风景园林规划的设计应用,进而更好的实现计算机在园林场景设计工作中的辅助工作,LOD技术在虚拟现实技术中也有着非常重要的作用,LOD模型的算法生成是虚拟现实技术中的应用方式,还需要在应用的过程中合理的运用。从实际案例得出结论,绘制CAD图和3D建模、VR技术、LOD技术等可以很好的相结合给总体结构建立虚拟现实场景,通过人机交互让用户更加真实、直观的去观察、去体验虚拟园林环境,进一步推动风景园林规划设计的创新与发展,增加了设计人员在园林规划设计中的体验感。通过VR技术来提高系统模拟的真实性,为园林设计和建设提供重要的参考依据,同时为公司降低了大量的人力、財力、物力。
参考文献
[1]刘莹.浅析地域特征在风景园林规划设计中的应用[J].花卉,2019(6):104-104.
[2]欧阳琳.浅谈风景园林规划设计中乡村景观的渗透[J].建筑与装饰,2019(2):14-14.
[3]王晶.探究乡村景观及其在城市风景园林设计与规划中的运用[J].中国战略新兴产业,2019,(06):47-48.
[4]韩开雪、吴岩、王治勋、王旭东.虚拟现实技术在花境设计中的应用研究[J].园林,2020,No.344(12):98-104.