建筑設計中虛擬現實技術的運用

朱 暉 魏 萍 王 杰 遲 媛

前言

隨著時代的進步和科技的發展，虛擬現實軟件和硬件也開始邁進建筑設計行業的大門，發揮其特長，給開發商、投資商、設計者等節省了投資和運行費用，保證了建筑物設計本身更加符合客戶的具體要求，充分體現了以人為本的現代社會生活品質的追求。

1 關于虛擬現實

虛擬現實技術事實上也屬于計算機科學技術的一種，它通過在計算機上建立三維模塊或者利用三維仿真技術，通過給客戶佩戴一定的儀器，讓其具有在虛擬環境下移動而帶來的視覺、聽覺、觸覺上的虛擬感受，以顧客和計算機的虛擬環境交互式回饋為目的而開發的軟件。例如，虛擬現實利用到建筑設計中，則可以通過該軟件讓客戶身臨其境地進入設計師的設計方案中，客戶可以通過自己的感覺來判斷設計方案是否符合自己的標準等。虛擬現實利用到航天航空學校時，通過在計算機系統內輸入不同的飛行參數來調整飛行模式，從而達到將從未在天空進行飛行的學生帶入到非常真切的虛擬環境中，如果飛行員操作不當，將身臨其境地聽到、看到、感覺到飛機顛簸或者直沖帶來的壓力，甚至會給飛行員帶來天旋地轉的感受。這是因為在計算機虛擬環境中，可以很好地掌握速度、位移、位置坐標等相對的比例，讓客戶通過佩戴儀器設備，將電子回路的方式傳輸給客戶。

2 應用到建筑設計中的意義

2.1 展示建筑設計立體效果

①虛擬現實軟件技術可以通過給客戶佩戴感覺輸入設備和感覺輸出設備，讓客戶隨時進入到建筑設計師所準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計方案的立體成果，滿足客戶的好奇心。②還可以對客戶不滿意的環鏡或者位置設計進行第一時間跟蹤，馬上根據客戶的描述和意見進行可行性修改和及時調整。③這種虛擬現實軟件技術應用到建筑設計時，不單單可以使客戶享受和看到建筑物里面的虛擬逼真環境，還可以對建筑物以外的環境進行虛擬設計，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境。

2.2 降低投資成本和運行費用

這種虛擬現實的計算機技術被利用到建筑先期時，可以通過讓客戶感受到具體的建筑環境和設施，從而通過論證和演示，在建筑投資的初期，將建筑設計方案中不優的地方重新設計，將不協調的地方進行及時修正，從而有利于節省投資成本和運行費用，避免建筑返工。

2.3 驗證施工方案

隨著虛擬現實計算機技術的不斷推廣和宣傳，它也被逐漸應用到建筑施工的環境下，使我國建筑行業迅速發展而強大，特別是利用虛擬技術來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節利用虛擬仿真技術，還可以促進施工技術的不斷創新。雖然施工技術創新需要走出虛擬，進行真實操作，但也具有較大風險。從某種角度上講，虛擬仿真技術應用到新施工技術中，可以將風險系數降低到最低，節省了施工成本，提高了施工效率。

3 虛擬仿真技術在建筑設計中的實現方法

3.1 虛擬現實硬件系統

其實，虛擬仿真技術并不需要多么復雜的程序，但是如果客戶想要感受到更加逼真的效果，比如說，沉浸感、交互性和創造一定的想象空間的話，就應該聘請專業的操作人員，和配備專業的感覺輸入和輸出設備。這些設備和操作人員可以使客戶享受到身臨其境的感覺，也就是說體現在客戶面前的場景和虛擬環境更加的真切，客戶可以獲得更加靠近事實的畫面作為根據，對設計師所設計的方案進行感受和判斷。因此，傳感交互設備在其中起到了不可低估的作用。

3.2 虛擬技術軟件系統

這種三維模塊的功能在于能夠將建筑物、環境、室內的客觀狀態存在于三維結構、相對位置和比例建構中，且體現場景的色彩、材料、光線等條件。設計師應該根據以下三種步驟進行虛擬空間的設計。①幾何建模。這只是在初步階段，建立一個集合結構。②形象建模。形象建模大部分環境是通過建筑物的本身材質顏色和光線布局利用科學的建構想象架構的。③行為建模。行為建模可以是動態的，主要描述物體的行為和運動狀態而設計的。這里的幾何建模是通過線條的交叉、參差和合并等提出相對位置，但是幾何建模體現不出逼真感。

3.3 虛擬仿真技術的發展前景

設計師可以根據客戶的要求和信息反饋，激發他的創作情緒，進行再設計，然后在與客戶溝通，反反復復的修改過程中，掌握了一般地域客戶的需求方向，并且能不斷領會客戶的意境，為將來的虛擬仿真環境設計帶來一定的經驗儲備。對于建筑工程來講，規劃是至關重要的那種，需要考慮地形地質、氣候氣象等多變的天氣，需要設計者根據能夠得到的有效且準確前提下，再加上一點自己個人的喜好，或者搭配房屋裝修的景色。

4 總結

虛擬現實軟件和硬件在建筑行業上具有很大的發展空間。相對以往的客戶驗證，需要投資商花費巨大的費用，而虛擬現實系統既可以給客戶呈現出建筑物設計者本身的設計意圖，甚至具體到某個位置，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、觸覺方面可謂是已經達到很理想的效果。

[1]趙 琦.虛擬現實技術在建筑設計方面的實踐應用[J].科學技術創新，2017（2）.

[2]黃薇薇.基于虛擬現實技術的建筑空間環境設計研究[J].自動化與儀器儀表，2017（4）.