基于虚拟现实观的景观形态创作研究

季景涛，林建群，许大明

（哈尔滨工业大学 建筑学院，黑龙江 哈尔滨 150001）

·建筑美学·

基于虚拟现实观的景观形态创作研究

季景涛，林建群，许大明

（哈尔滨工业大学 建筑学院，黑龙江 哈尔滨 150001）

研究以虚拟现实观为视角，结合景观创作实例，系统研究景观形态的三种典型非线性生成方式：混沌式生成、分布式生成、涌现式生成。并在此基础上，从新逻辑、新体验、新意境三个方面对景观形态创作进行重新建构，以期引发对景观创作模式的新思考。

虚拟现实观；景观形态；混沌；分布；涌现；新建构

“景观形态”一词最早见于对风景形式的研究，但本文研究对象不仅是有形景观的客观存在，还包括融入了数字、网络等非物质虚拟元素的景观综合形态。设计者的创作意图必须借助景观形态加以表达，而景观规划和景观设计也必须依托于形态展示，因此，景观形态是景观创作中的重要组成部分。当前，数字化和信息传输的发展为虚拟现实技术的发展和应用提供了前所未有的基础条件，技术的成熟和人们接受观念的变迁促进了新的创作观念——虚拟现实观的衍生，同时也对景观形态创作产生了积极的影响。

一、面向景观形态创作的虚拟现实观概述

面向景观形态创作的虚拟现实观主张从两个方面认识事物，即客观存在的物理层面和主体审美的精神层面，其中包含了虚实互融的新艺术观、能动体验的新审美观、界面消融的新技术观 （图 1）。虚拟现实技术所拥有的高沉浸、高交互、多感知等技术特征，打破了传统的线性时空观和单向接受的审美观。虚拟现实技术界面的无缝链接，延展了人们的感官范围，彻底颠覆了人们认知现实世界的态度和方式。所产生的新景观形态也不再只是有形的视觉客观存在，更多地融入了虚拟现实技术元素以适应当前人们对世界进行体验认知的新形势和新需求。人们面对这种新兴的景观形态，可以在体验过程中求乐，在参与过程中求奇，在探索过程中求变，本体作用得以强化。

图1 虚拟现实观图示Fig.1 Virtual Reality Theory's graphic

二、基于虚拟现实观的景观形态非线性生成

在虚拟现实观的影响下，我们所认知的客观世界中的时间可以是静止的，也可以减速或加速，时间概念被淡化；空间也开始了重构，物理客观空间依托信息技术进行了无限延伸，物理空间与赛博空间构成了新空间，赋予了新的意义。景观形态生成呈现出了多元发展的态势，出现了三种比较典型的非线性生成方式，即混沌式生成、分布式生成、涌现式生成。

（一）景观形态的混沌式生成

荷兰景观设计师 RoelvanGervVena曾经做过这样一个形象的实验，在海滩上放置一根巨大棍子，风将沙滩上的沙子在棍子周围堆积起来，风每改变一次方向，沙堆的形态就发生一次变化。“棍子”只是初始设置，“沙堆”却出现了无法预测的结果，具有很强的动态性。［1］50-51因此，混沌理论对于景观设计的启示便在于产生了一种从局部出发，生成整体的自下而上的设计方法，其关键在于对初试环境的限定。洛伦兹曾经将气象变化的数据绘制到相位空间图上，结果非常混沌的无规则变化的数据点形成一个不完全自我重复、轨迹永不相交但却是永不停止转动的猫头鹰和蝴蝶形象的双螺旋线图（图2），从而证明了不确定的数据流所具有的确定性特征，同时，初始环境中的细微变化会由于量的积累而导致结果的大相径庭，这也正是他提出的“蝴蝶效应”。［2］18-19

图2 混沌模型示意图［2］Fig.2 Schematic diagram of chaotic model

混沌系统看似随机，实则有序，尤为对初始条件较为敏感。而虚拟现实观作为一种体验式设计思维，在于引导体验者通过对景观的体验来得到对景观形态的诠释，其过程具有一定的混沌特征，对于景观形态的生成方式也具有借鉴作用。由此，我们可以对景观形态的混沌式生成模式作以说明，即指创作者通过虚拟现实技术对景观体验的初始环境作出必要的限定，如时间因素、空间因素、物质形态因素等等，景观形态伴随体验者看似随机的体验逐步形成和演变，得到二次创作结果。图3为度假屋·费城当代艺术馆，是由本·范·伯克尔和卡罗琳·博斯合作创作的试验性装置。旨在为参观者创造了一个脱离常规、时间无序、空间互渗的虚拟现实体验景观。设计通过对初始环境中的光影位置进行限定，使光照能随着大气变化进行微调，继而产生变化的光影效果，带给体验者对季节和时间的视觉感知。随着体验者看似无规律的位置移动，影像不断变化，创造出体验者意想不到的视觉感受，引发体验者对虚幻梦境的遐想，使其产生出无限的景观意境。

图3 度假屋·费城当代艺术馆的虚幻空间［3］Fig.3 Vacation house· Contemporary art gallery of Philadelphia

（二）景观形态的分布式生成

分布式作为一种虚拟现实观影响下的新的景观形态生成方式，主要基于网络数字环境，具有共享虚拟现实体验空间、第一视角的实体行为真实感、数据实时交互、多个用户同时体验等特点。分布式虚拟现实系统主要为体验者提供一个实时交互的环境，实现位于不同物理环境位置的多个用户或一个或多个虚拟环境通过网络互联 （图 4）。［4］当前，分布式设计包含了网络化、协同化、多用户、实时交互等概念，并被部分景观设计师所采用。

以新竹数字分布式艺术馆为例，为了实现“新台湾的象征”、“新世纪的象征”、“混合计划”等想法，设计者采取了用数字网络将整座城市相互连接成为一个 “分布式艺术馆”的创意 （图5）。［5］设计结合城市开发计划，将台湾交通大学的博爱校区为中心 （一级链接），将旧市区的火车站、新市区的市中心以及新竹科学园区组合成为二级链接，内部被重建为数字艺术走廊，并整合进原本建筑内；二层链接区域中的标志性历史建筑、公共建筑和开放空间被设计为第三级链接，并根据需求提供不同尺寸的互动输出屏幕；接入全球信息网络的人作为此艺术馆的第四级链接。数字艺术馆被设置在交通大学的博爱校区，作为整座数字艺术城的驱动引擎，成为分布式景观形态的代表之作。

图4 分布式虚拟现实系统示意图［4］Fig.4 Schematic diagram of distributed virtual reality system

图5 新竹数字艺术馆网络链接关系及形态生成过程示意图［5］ig.5 Schematic diagram of the generation process sinchu digital artmuseum network links and morphology

值得一提的是，将此分布式景观形态发展到极致的当属网上旅游景观。据美国一项研究发现，近45%的成年美国互联网用户会选择 “虚拟旅游”。所谓 “虚拟旅游”，其实是分布式虚拟现实系统的一种形式，即基于现实旅游景观，通过虚拟现实技术营造三维立体虚拟旅游环境。而今，针对国人的“宅”生活方式的产生，多有网站开始推出虚拟旅游服务，以满足 “宅人”家中旅游的愿望。以云冈石窟网上博物馆为例，体验者仅需只要登录云冈石窟全景博物馆官网，即可开始旅途漫游。通过鼠标和键盘操作，各地的体验者可同时在此清晰欣赏各尊壮丽恢弘的佛像。网上数字博物馆打破了空间、时间的限制，体验者可自行选择观看顺序，视角自主控制等等。截止目前，包括中国国家博物馆、秦始皇帝陵博物院在内的 40多家国内知名藏馆都建立了网上数字博物馆，成为未来景观形态发展的又一支奇葩。

（三）景观形态的涌现式生成

目前，随着虚拟现实技术和思想的发展和深入，景观形态在体验式思维的影响下呈现出多元发展的态势，而景观形态的涌现式生成方式也逐渐兴起，并占有一席之地。涌现理论最早见于霍兰德（John Henry Holland）在 《涌现：从混沌到秩序》一书。书中对“涌现”现象有这样的描述，“在复杂的自适应系统中，涌现现象俯拾皆是：蚂蚁社群、神经网络、免疫系统、互联网乃至世界经济等。但凡一个过程的整体的行为远比构成它的部分复杂，皆可称为涌现”。由此，“涌现”的关键在于经过复杂涌现的过程，产生了大于部分之和的整体效果。这是一个由小生大，由简入繁的过程。

景观形态的涌现式生成方式具有十分鲜明的体验式设计特点，一般此类设计都会对初始的参数和生成的规则加以限定，在确定的数值和算法的基础上，推演设计方案已达到最优，这其中主要包括参数化设计、过程化设计、程序化设计等方式。如Peter Eisenman设计的犹太人大屠杀纪念碑群 （图6）［6］，主要借助参数化软件平台，通过设定生成规则和一组按照某种规律分布的高度值，自动生成多个相似方案，最终取优。

体育场馆实现景观设计也多涉及此类问题，如杭州奥体博览中心主体育场的看台视线设计方案遴选便采用了参数化设计方法。以多个看台的景观视线评价指标控制为目的，将看台层数、各看台轮廓、排数、排距等参数作为控制指标，设定计算公式：Yn=［（Yn-1）+（n-1）×C］×Xn／（Xn-1），其中，n是排数，Xn是第 n排人眼距视点的水平距离，Yn是第 n排人眼距视点的垂直距离，C是视线升起值，即前后两排观众眼睛的垂直距离［7］。该公式计算运用相似三角形原理，给定首排数据，根据公式依次循环计算出其后每排的高度，改变某一参数数值则看台整个设计迅速调整，从而直观、方便、快捷地得到最佳效果的看台设计方案 （图7）。由此，我们可以看出涌现式生成模式并不只局限于技术，它更趋向一种新的设计观念、态度和思维。涌现式生成研究的核心是各元素之间的关系。因此，只要能建立明确关系模型，就可能通过涌现式生成方式解决负载景观形态问题。

图6 犹太人大屠杀纪念碑群［6］Fig.6 The Holocaust Memorial

图7 看台参数化设计视线原理图［7］Fig.7 Parametric design vision schematic diagram of bleachers

三、基于虚拟现实观的景观形态创作新建构

人们的世界认知思维范围在虚拟现实观的影响下得到了进一步延伸，景观形态创作建构也发生了变化，如图8，主要体现在逻辑、体验、意境三个方面。

图8 虚拟现实观下的景观形态示意图Fig.8 Schematic diagram of Landscape Morphology on Virtual Reality Theory

（一）新逻辑建构

景观形态的新逻辑建构并不意味着形态必须是符合逻辑的，而是探究一种从逻辑推理入手，优选出适合形态的思维和方法。［8］黑格尔认为“形式是内容的外观”。景观形态不仅容纳了功能在各方面的限定，还代表着相应的设计观和价值观，因此景观形态的逻辑建构便显得尤为重要，这其中包括了形态生成演绎、形态功能推理、形态模式互补。形态生成演绎通过限定的初始条件、生成算法和规则进行形态生成的过程演绎，最终得到更加契合的优选形态；形态功能推理主要指通过创作者的体验与数据反馈机制，得到关于功能逻辑的数值并以此进行分析，最终优化形态功能的过程；形态模式互补是指在形态生成演绎和功能推理的基础上，选择两种或多种形态生成模式，通过互补生成的方式完成景观形态的创作过程。生成演绎、功能推理、模式互补三种建构从多维度、多层面构成了景观形态新逻辑，在虚拟现实观的影响下，进一步完善了景观形态的创作流程。

（二）新体验建构

新体验建构主要包括：本能层五感体验、行为层互动体验、反思层回溯体验。本能层五感体验是人们对景观的第一印象，即本能的反应。日本著名建筑师六角鬼丈先生曾说过：“物质存在于色彩、味道、芳香、触摸、声音、感觉所触及的和感觉所反射的原型之中”。本能层五感体验要求以 “舒适”为主，即该景观对人们的初步体验结果是舒适的；行为层互动体验是人们在体验过程中与景观的交互活动，所关注的是互动功能是否强大，互动过程是否顺畅，帮助指引是否恰当等等；反思层回溯体验是人们对景观体验之后对景观内容的进一步思考，所关注的景观的质量、内容与体验目标的契合度、是否能得到体验者情感的共鸣。

（三）新意境建构

新意境建构方面，对于景观形态的生成，追根溯源可以分为两个层次，第一为物质存在层面，即指自然形成或依托自然的人化创造的形态，并具备审美的条件，即景象。主要包括在自然因素、历史文脉、表达形态、应用技术；第二为主体体验层面，即指审美主体在对景象体验的基础上，对景观形态在心理层面上进行再创造，称之为意境。在主体审美动机和技术界面消融的共同驱动下，景观形态作为客体的存在发生了根本性变化，使体验者产生了虚实意境、通感意境、共生意境和游牧意境。虚实意境是指在虚拟现实技术应用下，物质发生了虚与实的交织和互融，产生了一种全新的状态——虚拟现实，在这种体验客体的变化下，主体感知层面也出现了变化，即将本身融入到虚拟现实之中，转换为其中的一部分，构成了虚实意境；通感意境是指在景观审美活动中，体验者的视觉、听觉、嗅觉、触觉等多种感觉互相沟通，互相转化所产生的意境；共生意境是指体验者在体验景观过程中，由此及彼，产生的关联性意境；游牧意境是指体验者在自由体验的过程中，产生的一种闲适惬意的心情，一种忘却现实，回归本我的自然心境。以上三种意境并非仅是独立存在，它会随着体验者体验方式、体验路径、客体环境的不断变化而变化，相互交错、共融，乃至共鸣。

设计的本质是为人类或服务对象服务，虽然包括了功利，但同时也包括心灵升华［7］。虚拟现实观体验思维主要源于体验经济思维，它使景观形态创作这样一种实践行为融合了理性思维的谨慎与感性思维的张扬。在虚拟现实体验创作思维的影响下，设计者可选择不同的切入点展开创作，从而会产生不同的效应，既能使景观形态创作其成为经济产品流水线上的一道工序，又能创作则以主观的体验情怀实现内心世界的统一，不断完善景观创作的模式与流程，最终产生出新意义下的景观设计作品。

［1］ 王方戟.建筑形态的统一与差异 ［D］.上海：同济大学建筑与城市规划学院，1996.

［2］ 匡维.基于非线性思维观的景观设计策略研究 ［D］.北京：北京林业大学林学院，2011.

［3］ 美国亚洲艺术与设计协作联盟.终结图像［M］.武汉：华中科技大学出版社，2007.

［4］ 张仪哲.分布式虚拟现实技术的控讨［J］.国外建材科技，2005（04）：65-66.

［5］ 刘育东，林楚卿.新建构［M］.北京：中国建筑工业出版社，2012.

［6］ 池志炜.参数化设计的应用进展及其对景观设计的启示［J］.中国园林，2012（10）：40-41.

［7］ 籍成科，郑倬华.杭州奥体博览城主体育场设计—参数化设计方法在体育建筑中的应用［J］.建筑技艺，2011（01）：71-72.

［8］ 刘滨谊，刘谯.景观形态之理性建构思维 ［J］.中国园林，2010（04）：61-62.

The Creation of Landscape Pattern Based on Virtual Reality Theory

JIJing-tao，LIN Jian-qun，XU Da-ming
（School of Architecture，Harbin Institute of Technology，Haerbin 150001，Heilongjiang，China）

Firstly，we systematically analyze three typical landscape pattern's nonlinear generations：chaos，fractal and emerged ways by examples of landscape creation.Based on the results，we reconstruct landscape pattern from three different aspects：new logical property，new experience property，new imaginal property.Through the reconstruction，we try to present a new reflection of new landscape creation models.

virtual reality；landscape pattern；chaos；fractal；emerged way；new construction

TU-853

A

1009-055X（2013）06-0044-05

（责任编辑：邓泽辉）

2013-09-02

季景涛（1981-），男，讲师，博士生，主要研究方向为建筑设计及理论、景观设计、虚拟现实等。林建群（1950-），男，教授，博士生导师，研究方向为公共艺术设计创作及其理论研究。