建筑學院虛擬現實實驗室建設研究

方 孫 韡

(湖北工程學院建筑學院，湖北 孝感 432000)

1 概述

虛擬現實技術簡稱VR技術，是用計算機產生一個虛擬的三維空間，使用者可以在虛擬的三維空間里體驗感官上的視覺、觸覺、聽覺。使體驗者身臨其境的觀察三維空間里的事物。同樣的，體驗者在現實世界里的動作如身體的移動，頭部觀察的偏轉，肢體上的動作等，都可以被虛擬現實的采樣設備捕捉，進入計算機的運算，從而使體驗者與虛擬世界中的物體與事件產生互動。以上兩個方面的相互作用使體驗者身臨其境的在一個虛擬世界中進行學習，生產和娛樂等活動。

2 虛擬現實的基本構架

2.1 計算主機

如圖1所示，在虛擬現實系統構架中，計算主機起著接收輸入設備如動作捕捉器，頭部跟蹤器，位置追蹤器等追蹤器的數據，并將數據進行處理，最后傳輸到顯示器樹脂頭盔立體眼鏡的輸出設備上進行顯示。計算主機好比數據的橋梁，你是數據的中心處理單位。

2.2 輸入輸出設備

在虛擬現實系統中，使用者與虛擬世界要產生互動，就需要用到輸入輸出設備。用的輸入設備有動作捕捉器頭部跟蹤器和位置跟蹤器等。這些輸入設備可以將人的動作輸入到計算機中，并將其動作轉換成數據和虛擬世界中的物體數據進行計算。如動作捕捉器可以將肢體動作轉換成數據，肢體動作就可以和虛擬世界進行互動。

輸出設備就是將虛擬現實中的數據，轉換成人可以接受的圖像聲音等，使人的感官可以感知計算機中的虛擬世界。數字頭盔，熒幕和立體眼鏡都能讓使用者沉浸在虛擬世界中，是虛擬世界的表現工具。

3 用途

虛擬現實系統具有便捷直觀的使用特點，因此廣泛使用于建筑工程設計之中。

3.1 直觀地進行建筑設計創作

虛擬現實系統具有直觀的特點，因此，人們可以直觀的在虛擬現實系統中進行建筑設計創作。比如在城市設計中，設計者可以直觀的感覺城市的尺度和周邊的建筑景觀設計特點。然后根據直觀的感受和精確的數據進行城市設計。并且可以將設計者的設計放置在虛擬現實系統中和周邊的環境進行比較，進而改進自己的設計。同樣在建筑設計中，建筑師將自己的設計與周邊的建筑，場地相融合，在虛擬現實中體驗自己的建筑。將建筑的體量，平面，立面，構建，色彩等設計元素放在虛擬現實中進行考慮，進而改進自己的設計。

虛擬現實系統對設計師具有直觀感受，所以在虛擬現實中設計是未來設計的一個大的方向，可以使設計的質量大幅的提升。

3.2 直觀地進行建筑展示

我國目前對建筑設計的展示還是停留在二維平面和立體模型上。其局限性在于表現媒體自身的不足，展示不夠細膩不夠具體，不能有效的展示建筑的全貌。

虛擬現實的加入，可以將建筑放置在一個虛擬的立體空間中，自由的全方位地進行展示。觀察者可以像真實的環境一樣。從建筑的入口進入建筑的內部空間。不光展示了建筑的外部設計，也可以從內部觀察建筑的各個角度，各個細部，甚至可以像在真實的環境中一樣，使用體驗這個建筑。

這個功能的特點是建筑設計，不僅僅是建筑師的工作，使用者建造者都可以參與進來，使建筑設計更加的客觀。

3.3 建筑設計的評價

在以往的建筑設計的評價評比中,專家往往通過圖面的效果來進行比較和評價。這種方式受媒體的制約，有時候顯得比較難以抉擇。

有了虛擬現實技術之后，建筑的評價就可以在虛擬現實環境中進行。虛擬現實中不僅可以通過直觀的感受進行評價，也可以通過各種設計數據的比較，設計和工程上的參數進行比較。比如，住宅區規劃和住宅設計的評比中，居住區的景觀，環境和住宅的室內空間不再是單一的評價標準。施工的方便與否，構建的質量和材料的參數均可在虛擬現實中得以展示。這樣就可以完整的評價一個設計的好壞。優化居住者的使用體驗，優化施工的環保性能和材料的綠色節能。

4 意義

虛擬現實系統在建筑信息模型中是一個比較前沿的科技方向。在當今一些建筑的設計施工和使用中存在著許多的失誤和浪費。這些失誤和浪費僅靠加強人的管理不可能完全的控制。但是有了虛擬現實系統,可以在前期進行一個三維的模擬和數據的分析。系統的控制和分析可以優化設計，提高設計的準確性，預防施工帶來的浪費,提高設計的質量。