曹林森，徐 歡

(江蘇師范大學(xué)，江蘇 徐州 221116)

視覺景觀評估是評價(jià)者心理活動(dòng)和景觀的視覺質(zhì)量之間交互作用的結(jié)果，是人們判斷景觀場景品質(zhì)的重要途徑[1]?，F(xiàn)階段視覺景觀評估中設(shè)計(jì)展現(xiàn)的傳統(tǒng)媒介主要是二維效果圖紙和3D動(dòng)畫，表現(xiàn)手法比較單一。行業(yè)內(nèi)需要新的設(shè)計(jì)方案展示手段，以便將設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思想以及成果更加直接、形象、準(zhǔn)確地展示給用戶[2]。

虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality，VR)技術(shù)通過仿真技術(shù)和多媒體技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)造逼真的虛擬空間，使用戶以自然的方式在虛擬空間中進(jìn)行體驗(yàn)和交互。VR技術(shù)主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等，可以最大程度模擬空間環(huán)境感受?，F(xiàn)階段VR技術(shù)已經(jīng)步入商業(yè)化時(shí)代，通過VR圖像處理技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對各種對象要素的模擬和展現(xiàn)，使體驗(yàn)者感受身臨其境的“沉浸感”[3]。近幾年VR技術(shù)開始用于景觀方案展示及評估領(lǐng)域，有相關(guān)學(xué)者對其進(jìn)行了探索研究。孫漪南等[4]首次將VR全景圖技術(shù)應(yīng)用于景觀評價(jià)的研究中，對鄉(xiāng)村景觀視覺評價(jià)及景觀要素偏好進(jìn)行了研究。陳倩[5]結(jié)合VR技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢,將VR全景圖技術(shù)的真實(shí)感、交互性帶入林業(yè)景觀表現(xiàn),探索出一種適合于林業(yè)景觀表現(xiàn)的全景展示方案。

由于VR技術(shù)具有沉浸性、交互性和構(gòu)想性等特點(diǎn)，普遍認(rèn)為VR全景圖技術(shù)在景觀視覺質(zhì)量評估中比傳統(tǒng)媒介具有更高的傳達(dá)信息價(jià)值[6]。但也有學(xué)者指出其成本高、畫質(zhì)差、眩暈感等問題[7]。那么VR全景圖與傳統(tǒng)展示媒介在視覺評估展示效果方面存在哪些異同，VR全景圖的表現(xiàn)是否強(qiáng)于普通媒介，或在多大程度、哪些方面優(yōu)于傳統(tǒng)媒介，還是一個(gè)沒有明確答案的問題。本研究的目的是通過實(shí)例來探究VR全景圖技術(shù)和傳統(tǒng)媒介在景觀視覺評估中的差異性，探討VR全景圖技術(shù)在景觀視覺評估領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。

1 研究方法

語義差異法(semantic differential method)簡稱SD法，是由C.E.奧斯顧德(Charles Egerton Osgood)于1957年提出的一種心理測定方法。該方法通過學(xué)習(xí)對象的語義，將用戶感知反應(yīng)在李克特量表上，然后利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析其規(guī)律。20世紀(jì)90年代以來，SD法開始應(yīng)用于景觀、建筑等相關(guān)領(lǐng)域的研究。美景度評價(jià)法(scenic beauty estimation method) 簡稱SBE法，由Daniel和Boster提出，以照片或者幻燈片作為媒介，評價(jià)者依照片中的景觀效果按評分準(zhǔn)則評分[8]。將語義差異(SD)法和美景度評價(jià)(SBE)法相結(jié)合，可以獲得評價(jià)者心理感受的量化數(shù)據(jù)。同時(shí)將SD與SBE進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，可以分析影響美景度評價(jià)的主要因素。

基于研究目的，確立了傳統(tǒng)媒介組(普通組)和VR全景圖組(VR組)2個(gè)對照組。首先建立典型的景觀設(shè)計(jì)場景，然后由專家確定較為客觀的景觀視覺評估指標(biāo)，并由大眾介入，結(jié)合SD-SBE評價(jià)方法由2組分別完成景觀視覺評估。最后對評價(jià)結(jié)果進(jìn)行均值、獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)和逐步回歸分析，研究VR全景圖技術(shù)與傳統(tǒng)媒介在景觀視覺評估中的差異性。

1.1 視覺評估場景設(shè)計(jì)

園林景觀設(shè)計(jì)要素主要包含道路和鋪裝、水體、植物、地形、建筑5種類型[9]。試驗(yàn)場景“小游園”以5種設(shè)計(jì)要素為線索，參照優(yōu)秀的景觀設(shè)計(jì)案例設(shè)計(jì)而成。利用AutoCAD、Sketchup建立小游園模型空間，將模型導(dǎo)入lumion8.0軟件進(jìn)行材質(zhì)賦予、植物添加，制作小游園漫游動(dòng)畫，并分別導(dǎo)出以5種景觀設(shè)計(jì)要素為主體的節(jié)點(diǎn)效果圖(人視高度)各1張(圖1a)、VR全景圖各1張(全景圖的初始視角與人視效果圖相同，圖1b)。利用PS制作游園平面圖(圖2)、鳥瞰圖，各節(jié)點(diǎn)效果圖的觀察位置和方向如圖3所示。

圖1 道路和鋪裝、水體、植物、地形及建筑要素的普通效果(a)和VR全景(b)Fig.1 Renderings(a)and corresponding VR panorama(b)of roads and pavements,water,plants,topography,buildings

圖2 小游園平面Fig.2 Plan of the park

圖3 各效果圖節(jié)點(diǎn)位置Fig.3 Position of viewpoint

1.2 視覺評估指標(biāo)確定

視覺評估指標(biāo)的設(shè)定是結(jié)合物理學(xué)派[10]與SD法，由風(fēng)景園林專業(yè)2名教授和3名博士生參考以往視覺評估研究的相關(guān)指標(biāo)[11-15]確定完成。最終確定理性指標(biāo)、感性指標(biāo)和美景度指標(biāo)共11組形容詞對(表1)，使用7級李克特量表法對每對形容詞進(jìn)行級別區(qū)分，7級分別代表正向形容詞三級：非常(7分)、很(6分)、較(5分)；反向形容詞三級：較(3分)、很(2分)、非常(1分)；中間形容詞：中等(4分)。5種景觀要素設(shè)計(jì)場景問卷的形容詞一致，但出現(xiàn)的順序不同，以免出現(xiàn)慣性思維。

表1 景觀設(shè)計(jì)表現(xiàn)視覺評估標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Visual evaluation standard of landscape design performance

1.3 景觀視覺評估

研究表明不同風(fēng)景評價(jià)者與團(tuán)體之間存在高度一致性[16-17]。對于場景的審美尺度，不同文化背景的評價(jià)者不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著差異，而且青年大學(xué)生對景觀的審美不存在功利性[18]。調(diào)查抽取風(fēng)景園林專業(yè)學(xué)生32名、城鄉(xiāng)規(guī)劃及人文地理專業(yè)學(xué)生42名共74名學(xué)生進(jìn)行調(diào)查評價(jià)。將測試者分成A普通組、B VR組各37名，在多媒體教室中進(jìn)行評估調(diào)查。首先讓全體測試者通過幻燈片瀏覽小游園的平面圖和鳥瞰圖，形成對設(shè)計(jì)場景的整體印象。其次，對A組測試者先播放設(shè)計(jì)場景的漫游動(dòng)畫2遍，再利用幻燈片分別播放5種景觀設(shè)計(jì)要素的效果圖，每張效果圖播放時(shí)間為1 min，期間測試者對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行打分。過程中效果圖不回放，且評價(jià)結(jié)果不予修改，以保證測試者憑借直觀感受對場景進(jìn)行評分。對B組測試者佩戴小米VR一體機(jī)設(shè)備，利用該設(shè)備連接手機(jī)，測試者可以實(shí)現(xiàn)在場景中按設(shè)定的路線進(jìn)行全景漫游瀏覽，漫游路線為單一單向路線。測試者須在設(shè)定好的5個(gè)全景圖測試位置各停留1 min，期間在另一學(xué)生的語音幫助下對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評分。

2 結(jié)果與分析

經(jīng)過有效組織和管理，2組調(diào)查共回收問卷74份，回收率和有效率均為100%。對2組數(shù)據(jù)首先進(jìn)行信度分析，普通組Cronbach's α系數(shù)為0.905，VR組Cronbach's α系數(shù)為0.854。Cronbach's α系數(shù)均>0.7，指標(biāo)之間的一致性較好。對評價(jià)結(jié)果進(jìn)行均值、獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)和逐步回歸分析，研究VR全景圖技術(shù)與傳統(tǒng)媒介在景觀視覺評估中的差異性。

2.1 均值及離散度差異分析

對比2組試驗(yàn)各景觀設(shè)計(jì)要素和場景整體的均值發(fā)現(xiàn)(圖4)，整體上VR組評分結(jié)果普遍高于普通組。各景觀設(shè)計(jì)要素而言：道路與鋪裝方面，VR組在開闊度、色彩搭配、興趣、吸引力和美景度指標(biāo)上得分較明顯高于普通組，其他約等于或略低于普通組。水景方面，除了尺度感與開闊度指標(biāo)，其他指標(biāo)評價(jià)結(jié)果VR組均高于普通組。植物配置方面表現(xiàn)更為明顯，除了秩序感指標(biāo)，VR組指標(biāo)得分均高于普通組，且差距明顯。地形與建筑要素方面呈現(xiàn)相似結(jié)果，2組均值整體差距較小，VR組得分主要在層次感、開闊度及各感性指標(biāo)上高于普通組。整體而言，除了秩序感、協(xié)調(diào)感及尺度感3個(gè)指標(biāo)，VR組在其他指標(biāo)上得分都較明顯高于普通組，且這種差距在感性指標(biāo)(氛圍、興趣、吸引力)方面表現(xiàn)更為明顯。可以認(rèn)為，對于同一個(gè)景觀場景，通過VR全景圖作為展示媒介相比傳統(tǒng)方式可以獲得更高的評價(jià)得分，而且這種差距在感性層面表現(xiàn)更為明顯。

圖4 景觀要素及整體各評價(jià)指標(biāo)(橫坐標(biāo))得分均值(縱坐標(biāo))Fig.4 Average scores of landscape elements and the whole

對美景度指標(biāo)得分進(jìn)行描述性分析，結(jié)果如表2。從均值來看，VR組(5.86)明顯高于普通組(4.43)；VR組極小值為4，普通組為3。普通組得分變異系數(shù)是VR組的2倍以上，說明普通組得分較VR組而言離散度高，評價(jià)分值區(qū)分大，表現(xiàn)更為離散和敏感。

表2 美景度評價(jià)分值描述分析Table 2 Description and analysis of SBE

2.2 獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)分析

為進(jìn)一步研究2組之間的差異性，對2組數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)(表3)。5種景觀要素中，植物場景的2組數(shù)據(jù)差異性表現(xiàn)最明顯，11個(gè)指標(biāo)中8個(gè)指標(biāo)具有顯著差異，其中開闊度、氛圍、興趣和美景度指標(biāo)在0.01水平上顯著差異。說明以植物為主的設(shè)計(jì)場景背景下VR組與普通組的差異性最為明顯。結(jié)合均值可知，差異性體現(xiàn)在VR組評分明顯高于普通組。其次為水景要素，有5個(gè)指標(biāo)具有顯著差異，其中秩序感、質(zhì)感肌理、吸引力和美景度指標(biāo)在0.01水平上顯著差異。道路與鋪裝、地形和建筑3種景觀要素場景的2組差異性相比較弱，且主要體現(xiàn)在感性指標(biāo)(氛圍、興趣、吸引力)和理性指標(biāo)中的開闊度指標(biāo)。整體而言，指標(biāo)開闊度、質(zhì)感肌理、氛圍、興趣、吸引力和美景度在0.01水平上具有明顯差異，層次感在0.05水平上具有明顯差異。結(jié)合各景觀要素輸出結(jié)果，說明感性指標(biāo)仍然是造成2組差異性的主要原因。理性指標(biāo)中的空間指標(biāo)(開闊性和層次感)也存在較明顯差異。2組評分的形態(tài)指標(biāo)差異性最小，色彩指標(biāo)差異性也較弱。差異性均體現(xiàn)在均值得分在VR組高于普通組。

2.3 與美景度的相關(guān)性及逐步回歸分析

為探討2組評價(jià)中對美景度評價(jià)結(jié)果起主要影響作用的指標(biāo)因子，對2組數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表4。普通組中，美景度與吸引力、層次感、色彩搭配、氛圍、興趣5個(gè)指標(biāo)存在極顯著相關(guān)性(P<0.01)，與尺度感、開闊度、協(xié)調(diào)性3個(gè)指標(biāo)存在顯著相關(guān)性(P<0.05)。VR組中，美景度與吸引力、興趣、開闊度、氛圍、尺度感5個(gè)指標(biāo)存在極顯著相關(guān)性(P<0.01)，與色彩搭配存在顯著相關(guān)性(P<0.05)。綜上，2組評價(jià)中，感性指標(biāo)(吸引力、氛圍、興趣)都與美景度評價(jià)有著顯著的相關(guān)性,說明評價(jià)者的主觀喜好程度對場景美景度的評價(jià)起關(guān)鍵作用。相比VR組，普通組中與美景度相關(guān)的理性指標(biāo)更為廣泛和全面，主要表現(xiàn)在空間指標(biāo)(尺度感、層次感、開闊度)和色彩指標(biāo)。VR組中與美景度相關(guān)的理性指標(biāo)主要是空間指標(biāo)。

表3 2組獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)結(jié)果Table 3 T test results of independent samples

表4 2組指標(biāo)與美景度相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis of indications and SBE

對視覺評估指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)指標(biāo)之間存在復(fù)雜線性關(guān)系。這說明指標(biāo)因子間存在多重共線性，而多重共線性易導(dǎo)致自變量與因變量之間的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系失真[19]。逐步回歸(Stepwise Regression)是常用的消除多重共線性、選取“最優(yōu)”回歸方程的方法[20]。以10個(gè)視覺評估指標(biāo)作為自變量，美景度作為因變量進(jìn)行逐步線性回歸分析，結(jié)果見表5。

在模型中，最小容差0.465>0.2，最大VIF值2.153<10，通過容差和VIF值檢驗(yàn)，說明本模型不存在嚴(yán)重共線性問題。顯著性Sig.和t檢驗(yàn)結(jié)果支持此模型的可靠性[21]。通過逐步線性回歸分析，普通組中指標(biāo)吸引力、開闊度、尺度、層次感4個(gè)指標(biāo)進(jìn)入模型，調(diào)整的R2值結(jié)果顯示此4個(gè)指標(biāo)可以解釋美景度的72.1%。VR組中，吸引力和興趣2個(gè)指標(biāo)進(jìn)入模型，調(diào)整的R2值結(jié)果顯示此2個(gè)指標(biāo)可以解釋美景度的66.7%。說明在普通組中，決定評價(jià)者美景度感知的主要是場景的空間指標(biāo)和感性指標(biāo)中的吸引力。在VR組中，決定評價(jià)者美景度感知的主要是感性指標(biāo)。

表5 2組數(shù)據(jù)逐步回歸分析結(jié)果Table 5 The results of stepwise regression analysis

3 結(jié)論與討論

3.1 VR全景圖與傳統(tǒng)媒介的差異性

通過對比VR全景圖和普通效果圖及動(dòng)畫2種視覺評估展示媒介的評價(jià)效果，得出如下主要結(jié)論：1)就同一設(shè)計(jì)場景，VR全景圖作為展示媒介相比傳統(tǒng)媒介可以獲得更高的評價(jià)得分，而且這種差距在感性指標(biāo)層面表現(xiàn)更為明顯；普通組得分較VR組更為離散和敏感。2)2組試驗(yàn)中植物要素的均值差距最為普遍且明顯，其次為水景要素。道路和鋪裝、地形和建筑要素場景差異性較弱。感性指標(biāo)是造成2組差異性的主要原因，其次是理性指標(biāo)中的空間指標(biāo)(開闊性和層次感)。3)2組試驗(yàn)中，感性指標(biāo)(吸引力、氛圍、興趣)和理性指標(biāo)中的空間指標(biāo)都與美景度評價(jià)有著顯著的相關(guān)性。結(jié)合逐步回歸分析結(jié)果，普通組中指標(biāo)吸引力、開闊度、尺度感和層次感是影響美景度評價(jià)的主要因子；VR組中吸引力和興趣是影響美景度的主要因子。

3.2 差異性原因及對策分析

J.L.Moflooh[22]認(rèn)為，人在戶外空間中的行為是不斷尋找目標(biāo)的過程，這個(gè)過程中人的感知神經(jīng)不斷捕捉和分析周圍各種信息尤其是視覺信息，感知過程是瞬間的、潛意識(shí)的。格式塔心理學(xué)認(rèn)為，環(huán)境中人們形成的心理反應(yīng)是瞬間整體感知空間中所有信息后得出的結(jié)果，而這種空間中所有的信息不是簡單的機(jī)械圖片所能反應(yīng)的。傳統(tǒng)媒介表現(xiàn)景觀設(shè)計(jì)方案局部的或特定視角的空間效果，無法向評估者展示設(shè)計(jì)空間的所有角度、節(jié)點(diǎn)等，也無法準(zhǔn)確地描述功能空間之間的連貫性。表現(xiàn)的局限性或?qū)е略u估者對設(shè)計(jì)場景的理解偏差較大，這也是造成其結(jié)果離散和敏感的原因。評估者僅能被動(dòng)接受，亦無法身臨其境的感受景觀設(shè)計(jì)帶來的魅力和樂趣。而運(yùn)用VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅表現(xiàn)出設(shè)計(jì)場景的360°全景效果，為評估者提供完整的、全面的感知信息，還能將其感官盡量調(diào)動(dòng)起來，帶評估者以第1人稱身臨其境的方式感受設(shè)計(jì)方案中的空間和元素，改善原有效果圖依靠評估者想象理解空間的模式。同時(shí)評估者可以根據(jù)設(shè)置的游覽路線，自主選擇不同設(shè)計(jì)空間之間的游覽路線、觀賞角度。這種與設(shè)計(jì)場景的互動(dòng)不僅提高了評估者的參與興趣，更能讓其從不同層面獲取更多的展示信息，更直觀地感受、理解設(shè)計(jì)場景。綜上，VR全景圖的多感知性和場景互動(dòng)性或是導(dǎo)致差異性的主要原因。

基于VR全景圖技術(shù)和傳統(tǒng)媒介之間的差異性，提出以下建議：1)景觀設(shè)計(jì)成果的展現(xiàn)應(yīng)向VR全景圖方向發(fā)展。尤其是在以植物和水景為主的設(shè)計(jì)場景中，在控制成本的基礎(chǔ)上應(yīng)著重考慮使用VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行效果展示。一方面，喚起評估者的參與興趣，讓評估者身臨其境，更好地感受和理解設(shè)計(jì)場景；另一方面，如果涉及到項(xiàng)目匯報(bào)，同樣的設(shè)計(jì)場景采用VR全景圖展現(xiàn)，可以增強(qiáng)客戶的感知度、互動(dòng)性，提高客戶的感性評分和設(shè)計(jì)項(xiàng)目的成功率。2)除了感性因素，不同表現(xiàn)媒介的尺度感、層次感和開闊度等空間指標(biāo)都對美景度評價(jià)有較大影響。在視覺評估中，無論是VR全景圖還是傳統(tǒng)媒介，都應(yīng)重視設(shè)計(jì)場景空間指標(biāo)的設(shè)計(jì)與傳達(dá)。

3.3 研究不足及展望

本研究是VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在景觀中應(yīng)用的淺顯研究，由于內(nèi)容和時(shí)間所限，評估者人數(shù)和測試場景案例數(shù)都比較有限，也未能涉及VR 技術(shù)在景觀領(lǐng)域中更深層次的應(yīng)用，研究結(jié)論的普遍性意義或需要進(jìn)一步加以驗(yàn)證。隨著今后研究的深入，將進(jìn)一步探索VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和傳統(tǒng)媒介在視覺景觀評估中對現(xiàn)實(shí)場景的替代效應(yīng)，繼續(xù)挖掘VR技術(shù)在景觀行業(yè)的應(yīng)用價(jià)值。隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)硬件性能的發(fā)展，相信VR技術(shù)會(huì)在景觀設(shè)計(jì)領(lǐng)域中逐步形成設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)討論、效果展示、方案評價(jià)等一系列重要環(huán)節(jié)的輔助應(yīng)用系統(tǒng)。