建筑設(shè)計中虛擬現(xiàn)實技術(shù)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(fā)展，虛擬現(xiàn)實軟件和硬件也開始邁進建筑設(shè)計行業(yè)的大門，發(fā)揮其特長，給開發(fā)商、投資商、設(shè)計者等節(jié)省了投資和運行費用，保證了建筑物設(shè)計本身更加符合客戶的具體要求，充分體現(xiàn)了以人為本的現(xiàn)代社會生活品質(zhì)的追求。

1 關(guān)于虛擬現(xiàn)實

虛擬現(xiàn)實技術(shù)事實上也屬于計算機科學(xué)技術(shù)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(shù)，通過給客戶佩戴一定的儀器，讓其具有在虛擬環(huán)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(huán)境交互式回饋為目的而開發(fā)的軟件。例如，虛擬現(xiàn)實利用到建筑設(shè)計中，則可以通過該軟件讓客戶身臨其境地進入設(shè)計師的設(shè)計方案中，客戶可以通過自己的感覺來判斷設(shè)計方案是否符合自己的標(biāo)準(zhǔn)等。虛擬現(xiàn)實利用到航天航空學(xué)校時，通過在計算機系統(tǒng)內(nèi)輸入不同的飛行參數(shù)來調(diào)整飛行模式，從而達到將從未在天空進行飛行的學(xué)生帶入到非常真切的虛擬環(huán)境中，如果飛行員操作不當(dāng)，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?xí)o飛行員帶來天旋地轉(zhuǎn)的感受。這是因為在計算機虛擬環(huán)境中，可以很好地掌握速度、位移、位置坐標(biāo)等相對的比例，讓客戶通過佩戴儀器設(shè)備，將電子回路的方式傳輸給客戶。

2 應(yīng)用到建筑設(shè)計中的意義

2.1 展示建筑設(shè)計立體效果

①虛擬現(xiàn)實軟件技術(shù)可以通過給客戶佩戴感覺輸入設(shè)備和感覺輸出設(shè)備，讓客戶隨時進入到建筑設(shè)計師所準(zhǔn)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(shè)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(huán)鏡或者位置設(shè)計進行第一時間跟蹤，馬上根據(jù)客戶的描述和意見進行可行性修改和及時調(diào)整。③這種虛擬現(xiàn)實軟件技術(shù)應(yīng)用到建筑設(shè)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(huán)境，還可以對建筑物以外的環(huán)境進行虛擬設(shè)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(huán)境。

2.2 降低投資成本和運行費用

這種虛擬現(xiàn)實的計算機技術(shù)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(huán)境和設(shè)施，從而通過論證和演示，在建筑投資的初期，將建筑設(shè)計方案中不優(yōu)的地方重新設(shè)計，將不協(xié)調(diào)的地方進行及時修正，從而有利于節(jié)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(xiàn)實計算機技術(shù)的不斷推廣和宣傳，它也被逐漸應(yīng)用到建筑施工的環(huán)境下，使我國建筑行業(yè)迅速發(fā)展而強大，特別是利用虛擬技術(shù)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(huán)節(jié)利用虛擬仿真技術(shù)，還可以促進施工技術(shù)的不斷創(chuàng)新。雖然施工技術(shù)創(chuàng)新需要走出虛擬，進行真實操作，但也具有較大風(fēng)險。從某種角度上講，虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到新施工技術(shù)中，可以將風(fēng)險系數(shù)降低到最低，節(jié)省了施工成本，提高了施工效率。

3 虛擬仿真技術(shù)在建筑設(shè)計中的實現(xiàn)方法

3.1 虛擬現(xiàn)實硬件系統(tǒng)

其實，虛擬仿真技術(shù)并不需要多么復(fù)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(chuàng)造一定的想象空間的話，就應(yīng)該聘請專業(yè)的操作人員，和配備專業(yè)的感覺輸入和輸出設(shè)備。這些設(shè)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(xiàn)在客戶面前的場景和虛擬環(huán)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(jù)，對設(shè)計師所設(shè)計的方案進行感受和判斷。因此，傳感交互設(shè)備在其中起到了不可低估的作用。

3.2 虛擬技術(shù)軟件系統(tǒng)

這種三維模塊的功能在于能夠?qū)⒔ㄖ铩h(huán)境、室內(nèi)的客觀狀態(tài)存在于三維結(jié)構(gòu)、相對位置和比例建構(gòu)中，且體現(xiàn)場景的色彩、材料、光線等條件。設(shè)計師應(yīng)該根據(jù)以下三種步驟進行虛擬空間的設(shè)計。①幾何建模。這只是在初步階段，建立一個集合結(jié)構(gòu)。②形象建模。形象建模大部分環(huán)境是通過建筑物的本身材質(zhì)顏色和光線布局利用科學(xué)的建構(gòu)想象架構(gòu)的。③行為建模。行為建模可以是動態(tài)的，主要描述物體的行為和運動狀態(tài)而設(shè)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(xiàn)不出逼真感。

3.3 虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展前景

設(shè)計師可以根據(jù)客戶的要求和信息反饋，激發(fā)他的創(chuàng)作情緒，進行再設(shè)計，然后在與客戶溝通，反反復(fù)復(fù)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(lǐng)會客戶的意境，為將來的虛擬仿真環(huán)境設(shè)計帶來一定的經(jīng)驗儲備。對于建筑工程來講，規(guī)劃是至關(guān)重要的那種，需要考慮地形地質(zhì)、氣候氣象等多變的天氣，需要設(shè)計者根據(jù)能夠得到的有效且準(zhǔn)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(jié)

虛擬現(xiàn)實軟件和硬件在建筑行業(yè)上具有很大的發(fā)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(xiàn)實系統(tǒng)既可以給客戶呈現(xiàn)出建筑物設(shè)計者本身的設(shè)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(jīng)達到很理想的效果。

[1]趙 琦.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑設(shè)計方面的實踐應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017（2）.

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