建筑設計中虛擬現實技術的運用淺析

王亮

摘要：虛擬現實技術的應用豐富了原有的建筑設計方法及技術，提升了建筑設計的水平，本文即針對建筑設計中虛擬現實技術的應用進行了探討。

關鍵詞：建筑設計；虛擬現實技術；應用

中圖分類號：TU201.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674—3024（2016）11—243—02

前言

虛擬現實技術在建筑領域還屬于一種比較新型的技術，虛擬現實技術在建筑設計中的應用，促進了我國建筑設計領域更大幅度的發展。

1建筑設計中虛擬現實技術的特點

虛擬現實又稱為靈境技術，是通過使用3 d圖形生成技術、多傳感交互技術以及高分辨率顯示技術，生成一個逼真的三維虛擬環境，使用者只需要戴上特殊的頭盔、數據手套等傳感設備就可以利用鍵盤和鼠標等輸入設備進行對虛擬環境做一個親身的感受。虛擬現實技術具有以下三個特點，即想象性、交互性和沉浸性。想象性是指通過虛擬技術可以將人類的想象力和創造思維最大程度的顯現出來。交互性是指參與模擬者可以通過模擬設備實現人與虛擬世界之間的完整交流互動。沉浸性是指通過模擬，可以讓參與者有更好的投入感，能夠全身心的投入到虛擬的環境當中，感覺身臨其境。虛擬現實技術目前尚未成熟，而按照其功能特點又可以分為四種類型，即分布式虛擬現實系統、沉浸性虛擬現實系統、桌面虛擬現實系統和增強式的虛擬現實系統。

2建筑設計中虛擬現實技術的意義

2.1節省投資和運行費用

項目的投資可以分為人力投資、材料投資以及其他金錢投資，而采用虛擬現實技術可以進行對工程過程中不協調的部分加以修改，對各專業負責項目進行調配處理，通過模擬演示論證，發現設計中不合理的地方在進行修正，這樣就會避免出現返工情況的發生。在很大程度上節約了工程的成本投資。

2.2實現項目的技術論證

建筑行業與其他行業有所不同，它與人們的生活緊密相關，直接影響到人們的生活環境水平、人們生命安全等方面。而在當今社會中，一些大型的建筑場館在施工過程中，都會遇到經濟問題。而前期設計中遇到的一些問題，也可能導致整個工程項目的失誤。在竣工后，建筑的功能性以及安全性能否達到要求，都需要大量的投資來進行檢查。而僅僅依靠人為的控制，不僅效率低，也很難對其進行準確的控制。因此在進行大型的建筑物時，我們一定要在前期進行一個三維成像的模擬，通過一些數據的分析，可以更好的將成本以及安全系數等問題加以控制，并取得利益的最大化，節省資源。

2.3進行施工方案的驗證

通過不斷地實踐證明，我國的高層建筑施工水平有了很大的提高，施工的新技術不斷出現，雖然這些技術有較大的風險但是利用虛擬現實技術的先期演示和技術避免了大的風險，提高了成功率。

2.4實現建筑設計的改善

建筑設計需要一個科學、嚴謹的過程，在對建筑體進行科學設計時要不斷的對其可行性進行分析，并加以修改，以免在施工過程中由于設計而出現工程問題。通過虛擬現實系統可以為我國在建筑設計時進行評價，如果分析過程中發現設計中出現的缺陷，也可以使用系統模擬出不同的解決方案，這在一定程度上也可以降低成本，完善設計方案。

3建筑設計中虛擬現實技術的實現方法

虛擬現實技術是一項難度較高的技術，同時在當下的建筑設計領域中，也是一項比較高端的技術。然而，虛擬現實技術在建筑設計的應用能夠更有效的顯示設計效果、節省投資和運行成本，甚至可以幫助架構師提供沒有過的驗證施工方案。所以，一旦虛擬現實技術應用于建筑設計，就代表對于我們國家的建筑建設是邁出了歷史性的一步。

3.1虛擬現實硬件系統

簡單的虛擬現實系統不需要太多復雜的設備來實現，只要有輸入和輸出設備的功能。簡單的電腦桌面互動系統可以形成一個簡單的桌面虛擬現實系統，但要完全實現虛擬現實技術的顯示身臨其境、互動和想象力的優勢，必須有一個專業的信息輸入設備和輸出設備，借助傳感設備，用戶可以將用戶行為通過化身真正體現，用戶和虛擬環境交互發揮了關鍵作用。防偽跟蹤測量功能的實現用戶行為尺度范圍的更精確的采樣，和及時的投影到虛擬空間，虛擬空間的實時信息反饋給用戶，這樣用戶的虛擬空間除了身臨其境的感覺，也有觸覺的感受。這對于建筑設計很有幫助。

3.2虛擬現實軟件系統

要想讓設計者與用戶或者其他人員真正體驗到虛擬現實技術所帶來的身臨其境的臨場感與沉浸感，首先就要建立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，這個3 d虛擬場景模型不僅能準確地顯示了建筑、環境、內部等客觀存在，并且需要真正的反映了場景的顏色、材質、光照等。建立了三維模型的可視化技術實現可分為三個步驟：（幾何建模，主要是建立三維場景的幾何配置。形象建模，主要對建模結果進行材料、色彩、照明等處理。行為建模，主要處理對象的運動和行為描述。幾何建模主要是指三維空間對象和窮人，設置操作和旋轉，平移、縮放等幾何變換，產生設計師希望得到過程越復雜，幾何建模的三維模型可視化的三維模型。幾何建模主要是指三維空間對象經并、交、差等設置操作和旋轉，平移、縮放等幾何變換，產生設計師希望得到過程越復雜，幾何建模的三維模型可視化的三維模型。目前可以幾何建模軟件有很多，如3 ds Max、AUTOCAD，SKECHUP，REVIT，等等，這些軟件模型能通用互換，但是更一般的模型基本上是技術基于風格，即在現場三維形式是由一系列的三角形表面3 d的形式，分享更多細致的網格更密集，形狀看起來更真實，但也相應的減少了計算速度，軟件系統和硬件系統有效地合作，使虛擬現實技術在建筑設計中發揮了更大作用。

4建筑設計中虛擬現實技術的應用

4.1實時多方案比較

一般在建筑設計中，都會提出多種設計方案，建筑形象有多種的設計思想，并通過建模形式顯示，首選優勢互補，以確定最終的設計。通過虛擬現實技術可以實現實時切換不同的設計方案，在同一個地方或觀察點感覺不同的建筑設計，以實現不同設計思想之間的比較，為確定最終的方案設計提供參考。此外，通過比較技術不僅可以實時更多的方案比較，還可以進行建筑設計修改，并實時的將建筑設計修改前后的狀態進行比較。

4.2實現遠距離瀏覽

在建筑設計中，設計師與工程單位持續溝通，最后達成協議，以及虛擬現實技術的使用將溝通變得更加方便快捷，它可以實現通過網絡傳輸和瀏覽的角色設計，以實現遠程通信。此外，如果一些建筑模擬軟件輸出格式不支持傳輸，還可以轉換格式進行傳輸。

4.3建筑物的信息展示

原始的建筑設計方式，如2 d和3 d意味著盡管可以反映部分的結構的屬性和設計信息，但只有從一個特定角度簡單的建筑設計，人們從外部形狀的建筑設計方案有一個簡單直觀的理解，結合虛擬現實技術和建筑設計使建筑更具活力，人們可能通過漫游和其他形式體驗身臨其境的感覺，更深刻的理解建筑。這樣的建筑設計不僅使更多的居民和管理者參與項目決策，提高設計師和用戶之間的交流溝通，使得建筑設計更加實用，更能滿足客戶的需求。

5虛擬現實技術在建筑設計的發展

建筑物的設計是受一系列因素所影響的，包括設計師的知識和生活經驗，也限制了其設計經驗和思考空間，同樣的建筑設計，不同的設計師在設計外觀和藝術審美等多方面也是不一樣的，但是使用虛擬現實技術可以在3 d的形式由用戶可以觸摸的聲響和視覺感官，一方面可以使設計者更有效地發揮設計靈感，也可以讓客戶在身臨其境中提出自己的一些觀點和意見，為設計工作提供方便，也節省時間和人力資源，提高建設是優化設計的目的。對于任何建設項目，規劃是非常重要的，需要考慮地形、地質、氣候、天氣、等等很多因素，但在當前數據庫中使用規劃工作有很多缺陷，比如存儲和查詢的規劃信息系統并不完善，低程度的輔助性能規劃技術的集成系統，它的主要形式仍然停留在2 d圖像，和高度的數字化但低水平的可視化的層面。

6結語

虛擬現實技術在建筑設計中的應用有著十分重大的意義，虛擬現實技術是一項比較復雜的技術，需要從虛擬現實技術的多個方面進行研究，進而增強建筑設計的效果。