建筑設計中虛擬現實技術的應用淺述

[摘要]本文主要研究關于建設環境設計等方面應用到虛擬現實技術的可行性，以及虛擬現實技術對于建筑環境設計中的主要影響。通過對于建筑表層進行虛擬現實技術的應用與研究，進一步討論了關于虛擬現實技術應用到建筑環境設計的工作中，其主要的設計思路以及創作過程。進一步刺激虛擬現實技術的發展方向。進一步增強虛擬現實技術的創新思維，從而不斷拓展創作思慮，進一步提高建筑環境設計的質量。

[關鍵詞]虛擬現實技術；計算機；建筑設計；應用

1、虛擬現實技術應用對建筑效果呈現的影響

當今，建筑學已形成一套完整的理論體系，設計人員茌進行建筑設計的時候需要充分利用建筑學理論來設計好的建筑方案。在計算機技術還沒有出現之前，建筑設計主要是將圖紙作為設計平臺，對于三維平面圖也只能通過二維草圖來描繪，建筑的立體結構不能完全在圖紙上反映出來，在對設計進行評定和審核的時候也只能通過圖紙來進行。隨著科學技術和計算機技術的發展，建筑學領域傳統的設計理念和手法、建筑技能都發生了較大的變化，在建筑設計方面，傳統的圖紙、三角板、繪圖筆等建筑設計工具逐漸被以計算機為主的設計軟件取代，大大提高了建筑設計工作效率，降低了設計人員的工作強度。

2、建筑空間模型與虛擬現實技術的結合

虛擬現實技術能夠模擬出真實的物體，也可以創造出抽象的模型。比如房屋、家具、家電等物品或者分子結構、細胞結構等。這些物體都是我們世界中真實存在的，并且能夠通過各種各樣的工具與設備來被人類所接收，從而能夠進一步感受到我們的世界。在虛擬現實技術中，建筑師能夠將本來不存在的物體進行重構，而且也能夠隨心所欲的按照自己的設計來進行調節，包括各種各樣的家具材料、環境設計等。通過虛擬現實技術來確定建筑的尺寸與實際的設計，從而保證建筑建成之后與設計完全一致，從而避免出現偏差的情況。而且通過虛擬現實技術進行的設計能夠隨時改變視角與光線下所呈現出的不同景象，建筑師也能夠通過這樣的模型構建選擇出自己滿意的方案，如果不滿意還可以隨時進行修改。

3、虛擬現實技術在建筑設計中的實際應用

3.1硬件與軟件系統

3.1.1虛擬現實技術的硬件系統方面

簡單的虛擬現實系統不涉及負責的硬件設備配置，系統主要有輸入和輸出兩種對應的設備即可，比如，計算機顯示器的桌面互動系統就類似一個簡單的虛擬現實系統。但要想使虛擬現實技術能夠在真實感、互動性、創造力三個方面有所突破，就必須配備專業的信息輸入和輸出設備。信息輸入設備包括電腦鍵盤、鼠標、手寫輸入板等。信息輸出設備則指電腦顯示器、多種通道形式的投影設備、3D眼鏡等。借助傳感設備可以將用戶實際的動作行為通過映射的形式傳給虛擬環境。用戶化身可以將用戶自己和虛擬環境進行實時的互動和交互。

3.1.2虛擬現實技術的軟件系統方面

虛擬現實技術的軟件是指通過一種計算機程序，能夠實踐建筑設計與用戶都能看得見的一種虛擬環境。在這個虛擬環境中，用戶可以有置身其中的感覺，這就要求有一個軟件可以方便設計者建立一個與現實環境一直或者與設計設及用戶預想的一樣的虛擬三維模型設計。這個模型不僅可以準確的表現真實環境中的地形，建筑物，環境配套，室內布局等，還要非常真是的反映出將來的實際場景中色彩搭配、材料材質、光照陰影等。對三維模型的大件，主要分為三個步驟：模型的幾何構造搭建。根據實際場景的建設比例建立虛擬標準尺寸幾何結構；模型的外觀美化。對幾何構造進行虛擬的施工，具體有材料建模，建筑物上色，光照處理等；模型的行為模擬。對虛擬模型進行一些逼近真實的動態模型塑造。這些模型的建造都可以通用，使整體模型看起來非常逼真。

3.2建筑虛擬三維空間模型

模擬建筑環境空間首先要建立建筑三維模型，但我們通過顯示器觀察它時卻只能是一個角度，一個側面；如何能夠表現建筑的整體環境空間呢？以前主要采用瀏覽動畫的方式，如建立一個樣條曲線作為瀏覽路徑，將模擬“人眼”的攝像機架設在這條路徑上以求得一種進入建筑環境空間的動態變化。但這種動畫的可操作性、人機交互性較差。因此如何模擬真正意義上的三維建筑環境空間是現代建筑表現的一個議題。

這里利用3DStudioMAX軟件中VRML語言輸出功能可以實現以鼠標導航的三維建筑虛擬空間。3DStudioMAX軟件中VRML選項是可以用來建立可被網絡瀏覽器瀏覽的三維場景文件，同時可以為場景中的三維物體指定活動控件和觸發器。如可以將建筑場景中的電視機設置為觸發器，當瀏覽到電視機前，用鼠標點觸電視機，場景會自動播放已設置好的一段瀏覽動畫，使建筑三維虛擬環境更豐富有趣。

4、模擬建筑建設全過程三維視覺展示

在一般的計算機輔助設計技術的應用中，往往只能呈現出建筑的二維空間或三維空間狀態.僅能夠表達出建筑物的部分參數信息.且所提供的信息只是單一的某種尺度.這種模擬表達方式太過單調.很難使設計人員以及其他管理人員對設計進行全面直觀的了解。而采用虛擬現實技術則可以很好的解決這一問題。虛擬現實技術能夠模擬出一套完整的建筑物模型.其中包含了建筑物的所有信息與參數.能夠給人一種現實生活中看到的建筑物的感覺。這就為設計人員、用戶、管理人員等相關人員了解建筑設計方案提供了很大的幫助.極大的提高了建筑設計的質量與水平。

結語：

虛擬現實技術發展到現在這樣的階段，已經不再是科技方面的幻想，而是能夠真正為我們人類社會帶來巨大進步的影響力，可以說虛擬現實技術通過應用到社會各界以及各個領域之間的關系來取得明顯的社會經濟效益。伴隨著虛擬現實技術與建筑環境設計與技術的不斷結合，能夠為建筑設計提供更加創新的設計方法與方式，也必然對于建筑設計領域的發展起到改革的作用。