虛擬現實技術在未來建筑設計中的運用

董旋　楊溪

摘要：虛擬現實與多媒體、網絡一起被認為是三大最有發展前途的計算機技術。虛擬現實系統最大的特點在于它與用戶的直接交互性。在系統中，用戶可以直接控制對象的各種參數，而系統也可以實時的向用戶反饋對應的信息。虛擬現實技術將對建筑設計、建筑展示、設計檢測產生深遠的影響。

關鍵詞：虛擬現實技術；建筑設計

一、關于虛擬現實

對于虛擬現實，只要稍微對新事物有點興趣的人都不會太陌生。它與多媒體、網絡一起被認為是三大最有發展前途的計算機技術。它的英文名字是“Virtual Reality”，簡稱VR。也有人翻譯成靈境、虛擬空間、人造現實、仿真技術等，但最為通用的還是虎擬現實。

虛擬現實：計算機科學的分支，通過可以響應用戶移動并提供實時感覺回饋的裝置來進行交互式三維建模和三維仿真的技術。虛擬現實軟件使用戶沉浸在通過使用交互設備來仿真的計算機生成的環境中。這種電子交互設備通常以眼球跟蹤器、頭盔、手套、衣服的形式出現。

虛擬現實系統最大的特點在于它與用戶的直接交互性。在系統中，用戶可以直接控制對象的各種參數，而系統也可以實時的向用戶反饋對應的信息。如在飛機駕駛模擬系統中輸入不同的飛行參數，飛機將以不同的方式飛行，系統將對應的視覺、聽覺、觸覺反饋給用戶，若操作不當，飛機墜毀，用戶會感覺天旋地轉，只是有驚無險，它畢竟是電子回路產生的虛擬場景。

二、虛擬現實可能對建筑設計產生的影響

無獨有偶，舍曼和猶金斯將虛擬現實的特征歸納為五個“I，即Intensive、Interactive、Immercive、Illustive、Intuitive。下面我們將對這些特性可能對建筑設計產生的影響展開討論。

（一）Intensive （密集性）

虛擬現實系統可以在單位時間內向用戶提供大量的、多方位的信息。假定我們在虛擬現實中設計建筑物，我們通過電子手套輸入一個建筑中廳的參數，包括尺寸、材料、光線。系統就會實時產生相應的虛擬實境。虛擬現實系統的密集性保證了這種實時反饋，從而加強了感覺的真實性。假使我們對生成的中廳不滿意，重新輸入參數即刻就能產生修改后的中廳。這種實時性就得益于虛擬現實系統強勁的計算能力。雖然我們在用PC機畫建筑效果圖慢得象烏龜，這樣的系統簡直是夢中的奢望，但計算機的發展也是10年前人們始料未及的。《侏羅紀公園》里的恐龍不是已經很逼真了嗎！相對來說，建筑物的計算量比有機體來得少，它的設計會更早地運用虛擬現實方法。

（二）Interactive （交互性）

在虛擬現實中，用戶與計算機通過人機界面實現對等的交流和互動，這種人機界面使用戶更自然、真實地與系統進行交流，并獲得各種感覺刺激，從而實現與虛擬現實里的實體的互動。我們可以把建筑CAD看作是最為簡單的虛擬現實系統，其人機界面就是鍵盤、鼠標和顯示器，剛開始還沒有鼠標，用鍵盤控制CAD指針的移動是件很痛苦的事，有了鼠標就方便多了。而在虛擬現實中設計建筑物，我們完全有理由相信操作是這樣的：我戴上頭盔式顯示器、電子手套，我寫下一些參數，建筑物生成了，我轉動眼球，建筑透視實時變化，就象在現實場景中一樣。我覺得建筑高度太矮了，我甚至只向上一指，這幢建筑就長高了。

這樣的交互性將給建筑設計帶來極大的方便性，這種方便性將給設計方法帶來質的飛躍。CAD使我們甩掉了圖板，但它本質上還是一種抽象的繪圖，而虛擬現實卻使我們在三維空間中建造。設計思想直接作用于異常真實的虛擬建筑，并能得到實時的回饋。我們仿佛回到了搭積木的時代，又仿佛成了上帝。

（三）Immercive （沉浸感）

在虛擬現實中，我們是在虛擬環境內部向外觀察，而不是現在坐在電腦桌前窺探顯示器里邊。我們沉浸其間，所以感覺更真實。從技術角度講，眼球跟蹤器捕獲了眼球運動的信息傳給系統，系統把對應的虛擬場景反饋給用戶，使用戶獲得與現實中相同的視覺影象。這個特性對于建筑形態設計是至關重要的。在傳統設計中，我們很難精確預見建筑建成后的效果，而現在，我們只要在虛擬現實中兜上一圈，就一目了然了，甚至可以把甲方也帶上，從而跨越交流上的障礙。

（四） Illustive （清晰性）

虛擬現實提供的信息是清楚的、詳盡的。我們一旦在虛擬現實中建造好一幢建筑物，相關的數據就會詳細準確地出來，而不是現在的一個個地算，甚至包括造價。

（五）Intuitive （直觀性）

在虛擬現實中，人機界面的富有想象力的設計將使用戶的數據輸入和獲得信息更具人性化。比如在建筑設計中，要改變一幢建筑物的高度，我可以用手向上指，也可以說：“增高10m。”甚至只需抬一下頭。這里分別用到了電子手套、語音識別和眼球跟蹤器。技術的進步帶來了操作的舒適。

從以上的分析可以看出，虛擬現實技術將徹底改變以往建筑設計平立剖模式，代之以建筑師虛擬觀察、修改的模式，在這種模式里，建筑師將“走進”他的設計中，身臨其境地感受建筑的空間、形態、聲光，并實時修改，從而使設計更為完美。

三、結語

無疑，虛擬現實技術將對建筑設計、建筑展示、設計檢測產生深遠的影響。不過，當前它在建筑設計領域里的運用卻遠遠不如航空航天、軍事、核工業、娛樂領域。其主要原因有：高昂的價格、技術的不完善，還沒有開發出完整的虛擬現實建筑設計體系，另外還包括，建筑師觀念的轉變和社會對它的接受程度。但愿它能早日到來。

【作者單位：黃河勘測規劃設計有限公司】