虛擬現實技術在未來建筑設計中的運用

汪明慧

濟寧華園建筑設計院有限責任公司

摘要：當下時代，計算機技術得到了迅猛發展，在社會各個領域當中都發揮了不可替代的作用，它為社會進步所做出的巨大貢獻是無法替代的。其中，在建筑行業中應用也十分普遍，為建筑行業中方方面面的工作都提供了有力的支持。建筑行業設計人員通過利用計算機虛擬現實技術從而精確的完成建筑設計等過程中復雜的數據處理工作，能有效降低計算工作的復雜程度，并且能夠緩解工作人員的工作壓力，也提高了工作效率，保障了建筑設計工作高效高質量的完成。利用虛擬現實技術，將真實的建筑模型模擬成虛擬的三維結構，使得設計圖樣更加的立體真實，審核過程也更加的直觀。本文結合虛擬現實技術的特點及分類，并研究其在建筑設計中所起到的重要作用，進一步分析它在未來建筑設計中的應用。

關鍵詞：虛擬現實技術;未來建筑設計;運用

一、虛擬現實技術的主要特點及分類

虛擬現實技術是一種高級的虛擬技術，它通過運用三維圖像生成技術、高分辨現實技術以及多傳感交互技術，從而生成一種對現實的模擬環境，可以讓人產生身臨其境的真實感受。當使用者帶上專業的頭盔以及手套等傳感類設備，然后利用鍵盤和鼠標等輸入設備來親身體驗到這種特殊的模擬環境，讓人感覺似乎置身其中。虛擬現實技術主要是具有三個明顯特點：一是想象性。想象性的意思就是指通過利用虛擬現實技術，人們能夠將自身最大潛能的想象力以及創造力充分發揮施展出來，創造更多的可能性。二是交互性。交互性表達的是人與模擬環境之間的交互關系，就是指參與模擬設計的模擬者可以通過一定的模擬儀器設備來實現與虛擬世界的交流與互動。三是沉浸性。通過模擬，能夠更好地促使參與者更好地投入到虛擬環境當中，讓其更有仿佛置身于虛擬世界，這指的就是沉浸性。

虛擬現實技術仍處在不斷發展的階段，還未完全成熟，因而根據其自身的功能特點可以簡單分為四類，其中包含分布式虛擬現實系統、桌面虛擬現實系統、沉浸性虛擬現實系統以及增強式的虛擬現實系統。

二、虛擬現實技術在建筑設計中的重要作用

（一）完整展示建筑物的整體信息

早先的建筑設計方式一般主要是分為二維、三維設計等方式，這些設計方式在一定程度上能夠體現出建筑物的相關部分屬性和信息，但人們只能是很局限的從某一種角度來了解建筑信息，只能是依靠建筑外在的形狀和表現來對建筑進行簡單的了解，并不能進行深層次全面的剖析。而通過將虛擬現實技術運用到建筑設計當中，可以使建筑物更加形象，從而人們能夠體驗模擬的環境，更加刺激人們的想象力，更加有利于深刻的理解建筑物。除了設計者能夠深層次的了解建筑物，越來越多的住戶們通過該虛擬現實技術，也能夠對設計者所涉及的建筑物，并有可能參與到設計過程的決策當中，加強住戶與設計者之間的溝通交流，從而使得設計更加符合住戶的使用要求。

（二）可進行遠距離的瀏覽

在建筑物的初期設計過程當中，為了更好地使建筑物設計方案更好地符合實際施工條件，雙方之間需要不斷進行溝通來達成共同意見，而虛擬現實技術就可以很好地實現了兩者之間的溝通。通過利用虛擬現實技術，憑借網絡來實現設計的傳輸以及瀏覽作用，使得遠程溝通交流更加的方便快捷。并且，盡管不同的建筑模擬軟件在傳輸過程不盡相同，但可通過格式轉化，同樣可以實現遠程傳輸。

（三）實時多方案比較

在設計人員進行建筑設計時，一般情況下都會提出多種不同的設計方案，會具有不同的設計理念和構想，需要進一步通過建模的方式來進行展示，然后選擇最優的方案，并互相補充，最后才能達到最優的方案結果。但是，在建筑設計過程中使用虛擬現實技術后，在設計過程中就能隨時的在不同的設計方案之中來回轉換，可以在任一的位置或觀察位置實時切換來觀察不同的建筑設計方案，進行方案之間的對比選擇，從而為最優方案設計提供有效的參考。除此之外，運用虛擬現實技術可以隨時修改建筑設計，并能夠有效進行修改前后的方案對比，得出最佳結果。

（四）節省投資和運行費用

使用虛擬現實技術能夠將整體設計計劃進行不斷的演示和論證，從而在這一過程中更好的發現其中潛在的各種問題以及設計過程中的不合理環節內容，以便于設計師對其進行更好的完善和優化，另外在造價管理上也能避免資金的浪費。這種演示論證的過程能夠充分找出這一設計過程中存在的各種問題，進而更具針對性的進行解決，防止在后期施工過程中發現問題再次進行解決而造成的資金浪費。

三、虛擬現實技術在未來建筑設計中的運用

（一）建立三維虛擬環境空間

建立三維虛擬環境空間的首要任務就是要收集有關建筑物的所有信息。通過利用虛擬現實技術來構建虛擬環境空間，要保證建筑物信息的完整，比如建筑物平面圖、立面圖等三維平面圖等，這樣才能保證構建出符合 建筑物真實狀況的虛擬環境空間。在收集所有建筑物有關信息后，利用3DSMAX制作軟件首先需要根據建筑物信息構建出三維模型，并且針對光場景和背景進行調節，適合的背景才能更好地展示出建筑物的所有特點。建筑物的形狀以及它的通透感強度主要就是通過線的使用從而展現出來的，因而，在構建三維虛擬環境空間的過程中，線是最為其中很重要的一個組成元素。只有通過熟悉掌握了解真實場景與虛擬環境的光線之間的差異，以及光線的變化對于環境所產生的影響程度，才能夠將虛擬環境表現的更加真實。建筑物的材料顏色以及質地、粗糙度等方面是否能夠真實的模擬出來，這也是很重要的方面，只有將所有特征完美的模擬出來，才能構建出最真實的建筑三維模擬環境空間。

（二）硬件系統

在構件一般的虛擬現實系統的過程中，不需要很多復雜的設備，一般只要包含普通的能具有輸入以及輸出功能的簡單設備，一般情況下在計算機的桌面互動系統中，就能完成一個桌面虛擬現實系統。如果設計者為了將虛擬現實系統的三大特征—想象性、交互性以及沉浸性淋漓盡致的體現出來，那些普通的設備就不能夠達到要求的結果了，而是需要配備專業的輸入和輸出設備，比如鍵盤、鼠標等專業輸入設備，以及立體眼鏡、高性能的顯示器以及專業的投影儀等高級輸出設備。這些專業的傳感設備可以將用戶的真實行為動作準確的映射到虛擬環境空間去，而虛擬空間則依靠精確的算法以及傳感器的力反饋技術將信息同樣反饋給用戶。

（三）軟件系統

通過利用相關的專業系統，可以成功構建出一個既與真實世界相符合，又能夠滿足設計者所設想的建筑方案的虛擬三維模型，目的就是希望設計者以及用戶能夠真實的感受到虛擬空間場景所帶來的真實感與臨場感。而通過軟件系統所構建出的三維模擬空間能夠真實的表現出建筑以及其周圍的環境，并且能夠精準的捕捉到場景色彩以及陰影的真實變化，使得虛擬空間場景更加具有真實感。構建三維虛擬建筑模型首先要建立建筑場景的相關幾何結構，然后在幾何結構的基礎上對其材質、顏色以及陰影等采取處理措施，并進一步處理相關的物體運動行為。

四、結語：

綜上所述，虛擬現實技術在建筑設計中的有效應用已是大勢所趨，在整個行業的發展中有著較大的優勢。合理的利用虛擬現實技術可以有效提升整個主設計的有效性，避免其在設計過程中的無用設計，同時對于各種先進的技術以及設備還可以進行模擬，提高其在具體工程施工中的適用性，進而綜合提升建筑質量，不斷推動我國建筑工程技術的發展和應用。

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