建筑設計中虛擬現(xiàn)實技術的運用簡述

戶彥

【摘 要】在建筑設計中虛擬現(xiàn)實技術的具體應用有著極其明顯的優(yōu)勢，尤其是在呈現(xiàn)建筑效果圖方面比較的直觀、全面、立體，更是能夠有極強的身份應用價值表現(xiàn)出。因此，對于虛擬現(xiàn)實技術的研究加強則是作為一位建筑設計工作者極為重要的一項工作。本文就對虛擬現(xiàn)實技術引入建筑設計的發(fā)展過程進行了簡單的介紹，并分析了建筑設計中虛擬現(xiàn)實技術的運用及實現(xiàn)方法，以供參考。

【關鍵詞】建筑設計；虛擬現(xiàn)實技術；運用

隨著網(wǎng)絡的發(fā)達及計算機軟硬件的進展，在建筑設計中應用虛擬現(xiàn)實技術的層面會更廣，而且成長幅度會更大。網(wǎng)絡傳輸?shù)谋憬菖c快速處理，對計算機科技利用來使建筑設計成果呈現(xiàn)，已成為新的趨勢，而且技術日新月異。

一、虛擬現(xiàn)實技術方法

（一）桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。

建立在計算機和工作站基礎之上的虛擬現(xiàn)實環(huán)境系統(tǒng)就是桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，用戶體驗虛擬環(huán)境下的物體模型是以計算機顯示器作為虛擬世界和現(xiàn)實世界的傳輸媒介，并搭配輸入設備用來駕馭該虛擬環(huán)境和操縱虛擬場景下的模型，能夠?qū)μ摂M環(huán)境下的模型對象實現(xiàn)以360度的視角進行旋轉(zhuǎn)和縮放瀏覽。由于具有成本相對較低的優(yōu)勢，桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)更易于普及，使用者僅僅需要借助一臺個人計算機和一些相關的輸入輸出等設備就可以營造一種三維立體空間的場景來加強沉浸的感覺。

（二）沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。

沉浸虛擬現(xiàn)實技術是虛擬現(xiàn)實技術的一種主要形式，它能夠給體驗者營造一個全新的虛擬空間。通過搭配使用先進的虛擬現(xiàn)實設備，可以將用戶的視覺、聽覺和觸覺等融為一體，使體驗者置身于虛擬現(xiàn)實世界中，成為其中的一部分，如同身臨其境一樣。這樣用戶能夠集中精神排除第三方干擾，全神貫注地融入到虛擬現(xiàn)實環(huán)境的學習中。

（三）分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)（DVR）。

分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是通過網(wǎng)絡通訊技術以及虛擬現(xiàn)實技術搭建的資源豐富的網(wǎng)絡虛擬世界，它提供了一種可以通過網(wǎng)絡共享的虛擬空間，打破了空間位置的限制，無論使用者在哪里，都可以使用虛擬環(huán)境進行互聯(lián)網(wǎng)工作，達到虛擬現(xiàn)實資源的網(wǎng)絡共享與學習交流目的。它還能夠為虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提供高效的計算能力，其中某些功能具有一定的分布特性，因此虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)才能穩(wěn)定地運行在分布式環(huán)境中。

二、建筑設計中虛擬現(xiàn)實技術的運用

（一）準確呈現(xiàn)建筑信息

建筑效果圖的表現(xiàn)其實主要就是為了較為全面準確的呈現(xiàn)出相應的建筑設計信息，在這一方面虛擬現(xiàn)實技術能夠發(fā)揮出較強的運用效果，其能夠基于建筑設計結(jié)果中存在的所有建筑信息進行準確的呈現(xiàn)。

（二）直觀立體呈現(xiàn)建筑設計結(jié)果

對于建筑設計結(jié)果的呈現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實技術的應用不僅僅是能夠做到準確的反應，還能夠表現(xiàn)出直觀性和立體性特點，這種直觀立體的呈現(xiàn)建筑效果圖的方式也是該技術手段應用的主要價值所在，也是對于相關建筑信息準確呈現(xiàn)的一個重要補充。

（三）優(yōu)化建筑設計方案

通過對于建筑效果圖的直觀、立體、準確呈現(xiàn)，還能夠便于設計人員進行建筑設計方案的優(yōu)化和完善，在建筑設計工作完成之后，其具體呈現(xiàn)出來的建筑設計效果圖很可能會出現(xiàn)一些問題和缺陷，這些建筑效果圖如果僅僅通過平面圖的方式進行展現(xiàn)的話，很容易造成缺陷的遺留，難以進行優(yōu)化，而采用虛擬現(xiàn)實技術進行呈現(xiàn)的話，就能夠較為直觀地發(fā)現(xiàn)這些問題，并且進行逐步完善。

（四）建筑設計方案的對比

基于當前很多建筑設計工作來說，其最終的建筑設計方案和效果圖很多時候并不是唯一的，這也就涉及到了建筑設計方案的對比工作，而傳統(tǒng)的建筑設計方案對比很難發(fā)現(xiàn)兩者的優(yōu)缺點，也難以做出較為準確的判斷對比，從這一點上來看，虛擬現(xiàn)實技術的應用是極為必要的，其能夠較為高效的發(fā)現(xiàn)兩種不同建筑設計方案的優(yōu)缺點，并且進行系統(tǒng)的對比分析，選擇最佳的設計方案進行施工建設。

（五）建筑空間體驗

建筑效果圖表現(xiàn)中虛擬現(xiàn)實技術的應用在建筑空間的體驗中更是得到了有效地運用，其能夠通過相關VR設備來將建筑效果圖轉(zhuǎn)化為虛擬的建筑空間結(jié)構(gòu)，進而也就能夠給人一種身臨其境的感覺，最大程度上表現(xiàn)出建筑效果圖的細節(jié)，保障建筑設計水平的最大化提升。

三、建筑設計中實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術的方法

（一）三維虛擬環(huán)境空間的建立

用虛擬現(xiàn)實技術構(gòu)建虛擬環(huán)境空間需要對建筑物的平面圖、立面圖和剖面圖等相關信息采集，以便將建筑物的立面、平面和剖面的真實效果反映出。將資料收集好后利用3DSMAX軟件制作建筑的三維模型建模時需注意在使設計要求滿足的前提下，使點和段的數(shù)量盡量減少，以使工作效率增加。可以對模型創(chuàng)建適當?shù)墓鈭鼍昂捅尘?，以便將建筑的特點真實的展現(xiàn)出。

（二）虛擬現(xiàn)實硬件系統(tǒng)

簡單的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的實現(xiàn)并不需要太多復雜的設備，只要能夠使其具有輸入、輸出功能滿足的設備即可，簡單的計算機桌面互動系統(tǒng)就可以對一個簡單的桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)構(gòu)成。但要使虛擬現(xiàn)實技術帶來的沉浸感、交互性、想象性三個特征就需要專業(yè)的信息輸入設備和信息輸出設備充分實現(xiàn)。信息輸入設備包括鍵盤、鼠標等等，信息輸出設備包括高性能顯示器適配器、單通道或多通道投影響儀、偏振片、立體眼鏡等等。借助于傳感設備用戶可以將自己在現(xiàn)實時空的行為通過用戶化身映射給虛擬環(huán)境，反之亦然。

（三）虛擬現(xiàn)實軟件系統(tǒng)

要想讓設計者與用戶或者其他人員對虛擬現(xiàn)實技術所帶來的身臨其境的臨場感與沉浸感真正體驗到，首先就要對一個與客觀世界相符合或者與設計者頭腦預想的設計方案相符合的虛擬三維模型建立，這個三維虛擬場景模型不但能夠使建筑、環(huán)境、室內(nèi)等客觀存在準確的表現(xiàn)出，而且需要對場景的色彩、材質(zhì)、陰影等較真實的反應出。建立可視化三維模型從技術實現(xiàn)上可分為三步：幾何建模，主要建立所需三維場景的幾何構(gòu)形；形象建模，主要對幾何建模的結(jié)果進行材質(zhì)、顏色、光照等處理；行為建模，主要處理物體的運動和行為描述。

四、結(jié)束語

作為一項以計算機技術為基礎的高新技術，虛擬現(xiàn)實技術具有交互性、想象性和沉浸性的特點，強調(diào)人在虛擬現(xiàn)實中的主導作用。建筑設計是技術、藝術和創(chuàng)新相結(jié)合的領域，虛擬現(xiàn)實技術的出現(xiàn)為建筑設計開辟了新思路，將其在建筑設計中應用能夠打破傳統(tǒng)表現(xiàn)模式，虛擬現(xiàn)實和計算機技術的結(jié)合，能夠使設計人員的工作效率和設計質(zhì)量大大提高，縮短設計周期，使投資成本減少。因此，虛擬現(xiàn)實技術應用于建筑設計具有重要的現(xiàn)實意義。

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