虛擬現實技術在建筑環境設計中的應用研究

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。而且，虛擬現實技術以其獨特的生動性、交互性、功能性以及真實性等特點來進一步展現出虛擬現實技術作為未來科技發展方向的重要意義，不僅能夠使得建筑環境設計表現的更加深刻，而且還能夠充分的激發出未來建筑設計的發展前景。

隨著科學技術的不斷發展，計算機科學對于人類生活的影響不斷加深，尤其是最近十分火爆的“虛擬現實”技術更是給人們的體驗帶來全新的認知，并且逐漸改變人們對于交互系統的體驗方式。所謂的虛擬現實技術，就是通過計算機的大量運算的高新技術集成，可以看成是未來對社會生活影響最為重大的科學技術之一。通過虛擬現實技術能夠與建筑環境設計的技術進行融合，從而創造出一個比真實環境還要真實的虛擬系統，在這個系統中，建筑師能夠通過虛擬現實技術來創造出具有可視、可感、可知等技術的三維虛擬世界。從而展現出建筑行業發展的新趨勢。

虛擬現實技術應用效果影響

虛擬現實技術與網絡技術相同，之所以能夠得到迅速發展的原因在于，虛擬現實技術通過綜合性的計算機信息處理，集成了計算機圖形、多媒體、人工智能、傳感器與互聯網之間共同協作的綜合處理系統，并且能夠為人們創造出一個虛擬的體驗世界，使得人們的感知能力由真實走向虛擬。因為虛擬的三維空間具有非常強悍的表現力，所以對于人機交互的操作系統就更能夠使人感受到身臨其境的感覺。在建筑環境設計技術方面應用虛擬現實技術，不僅能夠為建筑進行規劃與輔助的功能，而且還能夠使設計時時刻保持準確的預知自己的設計。虛擬現實技術的強大功能遠不止與此，由于其具有交互式三維體驗，所以通過虛擬現實技術的感知要遠遠強于傳統的表現方式。通過嶄新的信息交互方式，能夠使人親身的感受到三維空間的技術與魅力，進一步通過三維場景的實時調整，信息系統的不斷完善、集成多媒體技術等交互體驗能夠使得設計師針對建筑環境設計的各種方案都做到了如指掌，并且通過虛擬現實技術還能夠進行有效推敲。簡而言之，虛擬現實技術能夠使得建筑環境設計進入到全新的環境設計領域。

建筑環境模型與虛擬現實技術

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。

虛擬現實技術在建筑環境設計中的應用

1.硬件系統

虛擬現實技術的硬件系統并不太復雜，只要能夠滿足設備的信息的輸入與輸出功能即可，通過計算機的桌面系統進行互動就能夠構建出建議的虛擬現實系統，但是如果想要進一步滿足虛擬現實技術的全部功能，即虛擬現實技術所具備的沉浸感等就必須要配備專業的虛擬現實設備。包括鍵盤、鼠標、數據手套、方向盤反饋器、手柄等外設。對于信息的輸出部分的硬件則需要更高性能的顯示器適配器、多通道投影儀、偏振片以及立體眼鏡。通過傳感設備能夠使用戶對于虛擬環境產生各種映射反應，而且用戶化身能夠在虛擬現實環境下對于自身的體驗進行疊加，從而產生雙重交互的功能。通過方位跟蹤器能夠確保用戶在使用虛擬現實環境下對于用戶的移動范圍進行精確的測量，從而避免用戶在使用的過程中出現各碰撞的危險。虛擬現實技術主要是根據幾何體的碰撞檢測算法來確定虛擬空間的測量信息，然后實時反饋給用戶，從而保證用戶對于虛擬空間進行身切實的體驗之外，還能夠具有良好的觸覺感知效果，這樣更加有助于建筑環境設計方案的實現。

2.軟件系統

如果光有硬件系統是無法滿足設計者或者用戶等人員真正完成虛擬現實技術體驗的，只有通過建設一個與現實世界相符合的虛擬模型就能夠進行準確的三維體驗，從而較為真實的構建出建筑、環境、室內等真實存在的事物。通過三維模型的建立，能夠更加真實的還原出虛擬現實空間內部的色彩、光影、材質等方面的特點。建設虛擬現實技術的軟件系統能夠分為三個部分，第一步是通過幾何模型的建立來構建出三維場景的幾何模型，從而實現用戶體驗基礎。第二步就是通過物理模型的構件來確定幾何模型的結構材質等，還能夠調整顏色、光照等外界影響因素。第三部就是建立行為模型，從而對于物體的運動和行為進行描述。

結束語：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。

（作者單位：河北科技大學）

作者簡介：劉壯（1988-），男，籍貫：河北，專業：工業設計工程，研究方向：建筑環境設計。