建筑設(shè)計(jì)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用

朱 暉 魏 萍 王 杰 遲 媛

前言

隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)軟件和硬件也開(kāi)始邁進(jìn)建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的大門，發(fā)揮其特長(zhǎng)，給開(kāi)發(fā)商、投資商、設(shè)計(jì)者等節(jié)省了投資和運(yùn)行費(fèi)用，保證了建筑物設(shè)計(jì)本身更加符合客戶的具體要求，充分體現(xiàn)了以人為本的現(xiàn)代社會(huì)生活品質(zhì)的追求。

1 關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)事實(shí)上也屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的一種，它通過(guò)在計(jì)算機(jī)上建立三維模塊或者利用三維仿真技術(shù)，通過(guò)給客戶佩戴一定的儀器，讓其具有在虛擬環(huán)境下移動(dòng)而帶來(lái)的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)上的虛擬感受，以顧客和計(jì)算機(jī)的虛擬環(huán)境交互式回饋為目的而開(kāi)發(fā)的軟件。例如，虛擬現(xiàn)實(shí)利用到建筑設(shè)計(jì)中，則可以通過(guò)該軟件讓客戶身臨其境地進(jìn)入設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)方案中，客戶可以通過(guò)自己的感覺(jué)來(lái)判斷設(shè)計(jì)方案是否符合自己的標(biāo)準(zhǔn)等。虛擬現(xiàn)實(shí)利用到航天航空學(xué)校時(shí)，通過(guò)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)輸入不同的飛行參數(shù)來(lái)調(diào)整飛行模式，從而達(dá)到將從未在天空進(jìn)行飛行的學(xué)生帶入到非常真切的虛擬環(huán)境中，如果飛行員操作不當(dāng)，將身臨其境地聽(tīng)到、看到、感覺(jué)到飛機(jī)顛簸或者直沖帶來(lái)的壓力，甚至?xí)o飛行員帶來(lái)天旋地轉(zhuǎn)的感受。這是因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中，可以很好地掌握速度、位移、位置坐標(biāo)等相對(duì)的比例，讓客戶通過(guò)佩戴儀器設(shè)備，將電子回路的方式傳輸給客戶。

2 應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)中的意義

2.1 展示建筑設(shè)計(jì)立體效果

①虛擬現(xiàn)實(shí)軟件技術(shù)可以通過(guò)給客戶佩戴感覺(jué)輸入設(shè)備和感覺(jué)輸出設(shè)備，讓客戶隨時(shí)進(jìn)入到建筑設(shè)計(jì)師所準(zhǔn)備的立體建筑物中的任何位置上，可以最大限度地向客戶展示和宣傳設(shè)計(jì)方案的立體成果，滿足客戶的好奇心。②還可以對(duì)客戶不滿意的環(huán)鏡或者位置設(shè)計(jì)進(jìn)行第一時(shí)間跟蹤，馬上根據(jù)客戶的描述和意見(jiàn)進(jìn)行可行性修改和及時(shí)調(diào)整。③這種虛擬現(xiàn)實(shí)軟件技術(shù)應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)時(shí)，不單單可以使客戶享受和看到建筑物里面的虛擬逼真環(huán)境，還可以對(duì)建筑物以外的環(huán)境進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)，包括建筑物附近的地形，覆蓋在建筑物外面地表面的草坪、和周圍便利的交通橋梁等等虛擬環(huán)境。

2.2 降低投資成本和運(yùn)行費(fèi)用

這種虛擬現(xiàn)實(shí)的計(jì)算機(jī)技術(shù)被利用到建筑先期時(shí)，可以通過(guò)讓客戶感受到具體的建筑環(huán)境和設(shè)施，從而通過(guò)論證和演示，在建筑投資的初期，將建筑設(shè)計(jì)方案中不優(yōu)的地方重新設(shè)計(jì)，將不協(xié)調(diào)的地方進(jìn)行及時(shí)修正，從而有利于節(jié)省投資成本和運(yùn)行費(fèi)用，避免建筑返工。

2.3 驗(yàn)證施工方案

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷推廣和宣傳，它也被逐漸應(yīng)用到建筑施工的環(huán)境下，使我國(guó)建筑行業(yè)迅速發(fā)展而強(qiáng)大，特別是利用虛擬技術(shù)來(lái)提升建筑施工水平方面，收獲也很明顯，而且在建筑施工的主要環(huán)節(jié)利用虛擬仿真技術(shù)，還可以促進(jìn)施工技術(shù)的不斷創(chuàng)新。雖然施工技術(shù)創(chuàng)新需要走出虛擬，進(jìn)行真實(shí)操作，但也具有較大風(fēng)險(xiǎn)。從某種角度上講，虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到新施工技術(shù)中，可以將風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)降低到最低，節(jié)省了施工成本，提高了施工效率。

3 虛擬仿真技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的實(shí)現(xiàn)方法

3.1 虛擬現(xiàn)實(shí)硬件系統(tǒng)

其實(shí)，虛擬仿真技術(shù)并不需要多么復(fù)雜的程序，但是如果客戶想要感受到更加逼真的效果，比如說(shuō)，沉浸感、交互性和創(chuàng)造一定的想象空間的話，就應(yīng)該聘請(qǐng)專業(yè)的操作人員，和配備專業(yè)的感覺(jué)輸入和輸出設(shè)備。這些設(shè)備和操作人員可以使客戶享受到身臨其境的感覺(jué)，也就是說(shuō)體現(xiàn)在客戶面前的場(chǎng)景和虛擬環(huán)境更加的真切，客戶可以獲得更加靠近事實(shí)的畫面作為根據(jù)，對(duì)設(shè)計(jì)師所設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行感受和判斷。因此，傳感交互設(shè)備在其中起到了不可低估的作用。

3.2 虛擬技術(shù)軟件系統(tǒng)

這種三維模塊的功能在于能夠?qū)⒔ㄖ?、環(huán)境、室內(nèi)的客觀狀態(tài)存在于三維結(jié)構(gòu)、相對(duì)位置和比例建構(gòu)中，且體現(xiàn)場(chǎng)景的色彩、材料、光線等條件。設(shè)計(jì)師應(yīng)該根據(jù)以下三種步驟進(jìn)行虛擬空間的設(shè)計(jì)。①幾何建模。這只是在初步階段，建立一個(gè)集合結(jié)構(gòu)。②形象建模。形象建模大部分環(huán)境是通過(guò)建筑物的本身材質(zhì)顏色和光線布局利用科學(xué)的建構(gòu)想象架構(gòu)的。③行為建模。行為建?？梢允莿?dòng)態(tài)的，主要描述物體的行為和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而設(shè)計(jì)的。這里的幾何建模是通過(guò)線條的交叉、參差和合并等提出相對(duì)位置，但是幾何建模體現(xiàn)不出逼真感。

3.3 虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展前景

設(shè)計(jì)師可以根據(jù)客戶的要求和信息反饋，激發(fā)他的創(chuàng)作情緒，進(jìn)行再設(shè)計(jì)，然后在與客戶溝通，反反復(fù)復(fù)的修改過(guò)程中，掌握了一般地域客戶的需求方向，并且能不斷領(lǐng)會(huì)客戶的意境，為將來(lái)的虛擬仿真環(huán)境設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)備。對(duì)于建筑工程來(lái)講，規(guī)劃是至關(guān)重要的那種，需要考慮地形地質(zhì)、氣候氣象等多變的天氣，需要設(shè)計(jì)者根據(jù)能夠得到的有效且準(zhǔn)確前提下，再加上一點(diǎn)自己個(gè)人的喜好，或者搭配房屋裝修的景色。

4 總結(jié)

虛擬現(xiàn)實(shí)軟件和硬件在建筑行業(yè)上具有很大的發(fā)展空間。相對(duì)以往的客戶驗(yàn)證，需要投資商花費(fèi)巨大的費(fèi)用，而虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)既可以給客戶呈現(xiàn)出建筑物設(shè)計(jì)者本身的設(shè)計(jì)意圖，甚至具體到某個(gè)位置，又可以向客戶模擬出建筑物以外的建筑情況，在客戶的看、聽(tīng)、觸覺(jué)方面可謂是已經(jīng)達(dá)到很理想的效果。

[1]趙 琦.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)方面的實(shí)踐應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017（2）.

[2]黃薇薇.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的建筑空間環(huán)境設(shè)計(jì)研究[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2017（4）.