建筑學(xué)院虛擬現(xiàn)實實驗室建設(shè)研究

方 孫 韡

(湖北工程學(xué)院建筑學(xué)院，湖北 孝感 432000)

1 概述

虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡稱VR技術(shù)，是用計算機產(chǎn)生一個虛擬的三維空間，使用者可以在虛擬的三維空間里體驗感官上的視覺、觸覺、聽覺。使體驗者身臨其境的觀察三維空間里的事物。同樣的，體驗者在現(xiàn)實世界里的動作如身體的移動，頭部觀察的偏轉(zhuǎn)，肢體上的動作等，都可以被虛擬現(xiàn)實的采樣設(shè)備捕捉，進(jìn)入計算機的運算，從而使體驗者與虛擬世界中的物體與事件產(chǎn)生互動。以上兩個方面的相互作用使體驗者身臨其境的在一個虛擬世界中進(jìn)行學(xué)習(xí)，生產(chǎn)和娛樂等活動。

2 虛擬現(xiàn)實的基本構(gòu)架

2.1 計算主機

如圖1所示，在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)構(gòu)架中，計算主機起著接收輸入設(shè)備如動作捕捉器，頭部跟蹤器，位置追蹤器等追蹤器的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后傳輸?shù)斤@示器樹脂頭盔立體眼鏡的輸出設(shè)備上進(jìn)行顯示。計算主機好比數(shù)據(jù)的橋梁，你是數(shù)據(jù)的中心處理單位。

2.2 輸入輸出設(shè)備

在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，使用者與虛擬世界要產(chǎn)生互動，就需要用到輸入輸出設(shè)備。用的輸入設(shè)備有動作捕捉器頭部跟蹤器和位置跟蹤器等。這些輸入設(shè)備可以將人的動作輸入到計算機中，并將其動作轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)和虛擬世界中的物體數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。如動作捕捉器可以將肢體動作轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，肢體動作就可以和虛擬世界進(jìn)行互動。

輸出設(shè)備就是將虛擬現(xiàn)實中的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成人可以接受的圖像聲音等，使人的感官可以感知計算機中的虛擬世界。數(shù)字頭盔，熒幕和立體眼鏡都能讓使用者沉浸在虛擬世界中，是虛擬世界的表現(xiàn)工具。

3 用途

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)具有便捷直觀的使用特點，因此廣泛使用于建筑工程設(shè)計之中。

3.1 直觀地進(jìn)行建筑設(shè)計創(chuàng)作

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)具有直觀的特點，因此，人們可以直觀的在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中進(jìn)行建筑設(shè)計創(chuàng)作。比如在城市設(shè)計中，設(shè)計者可以直觀的感覺城市的尺度和周邊的建筑景觀設(shè)計特點。然后根據(jù)直觀的感受和精確的數(shù)據(jù)進(jìn)行城市設(shè)計。并且可以將設(shè)計者的設(shè)計放置在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中和周邊的環(huán)境進(jìn)行比較，進(jìn)而改進(jìn)自己的設(shè)計。同樣在建筑設(shè)計中，建筑師將自己的設(shè)計與周邊的建筑，場地相融合，在虛擬現(xiàn)實中體驗自己的建筑。將建筑的體量，平面，立面，構(gòu)建，色彩等設(shè)計元素放在虛擬現(xiàn)實中進(jìn)行考慮，進(jìn)而改進(jìn)自己的設(shè)計。

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)對設(shè)計師具有直觀感受，所以在虛擬現(xiàn)實中設(shè)計是未來設(shè)計的一個大的方向，可以使設(shè)計的質(zhì)量大幅的提升。

3.2 直觀地進(jìn)行建筑展示

我國目前對建筑設(shè)計的展示還是停留在二維平面和立體模型上。其局限性在于表現(xiàn)媒體自身的不足，展示不夠細(xì)膩不夠具體，不能有效的展示建筑的全貌。

虛擬現(xiàn)實的加入，可以將建筑放置在一個虛擬的立體空間中，自由的全方位地進(jìn)行展示。觀察者可以像真實的環(huán)境一樣。從建筑的入口進(jìn)入建筑的內(nèi)部空間。不光展示了建筑的外部設(shè)計，也可以從內(nèi)部觀察建筑的各個角度，各個細(xì)部，甚至可以像在真實的環(huán)境中一樣，使用體驗這個建筑。

這個功能的特點是建筑設(shè)計，不僅僅是建筑師的工作，使用者建造者都可以參與進(jìn)來，使建筑設(shè)計更加的客觀。

3.3 建筑設(shè)計的評價

在以往的建筑設(shè)計的評價評比中,專家往往通過圖面的效果來進(jìn)行比較和評價。這種方式受媒體的制約，有時候顯得比較難以抉擇。

有了虛擬現(xiàn)實技術(shù)之后，建筑的評價就可以在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中進(jìn)行。虛擬現(xiàn)實中不僅可以通過直觀的感受進(jìn)行評價，也可以通過各種設(shè)計數(shù)據(jù)的比較，設(shè)計和工程上的參數(shù)進(jìn)行比較。比如，住宅區(qū)規(guī)劃和住宅設(shè)計的評比中，居住區(qū)的景觀，環(huán)境和住宅的室內(nèi)空間不再是單一的評價標(biāo)準(zhǔn)。施工的方便與否，構(gòu)建的質(zhì)量和材料的參數(shù)均可在虛擬現(xiàn)實中得以展示。這樣就可以完整的評價一個設(shè)計的好壞。優(yōu)化居住者的使用體驗，優(yōu)化施工的環(huán)保性能和材料的綠色節(jié)能。

4 意義

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)在建筑信息模型中是一個比較前沿的科技方向。在當(dāng)今一些建筑的設(shè)計施工和使用中存在著許多的失誤和浪費。這些失誤和浪費僅靠加強人的管理不可能完全的控制。但是有了虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),可以在前期進(jìn)行一個三維的模擬和數(shù)據(jù)的分析。系統(tǒng)的控制和分析可以優(yōu)化設(shè)計，提高設(shè)計的準(zhǔn)確性，預(yù)防施工帶來的浪費,提高設(shè)計的質(zhì)量。