建筑设计中虚拟现实技术的运用浅析

王亮

摘要：虚拟现实技术的应用丰富了原有的建筑设计方法及技术，提升了建筑设计的水平，本文即针对建筑设计中虚拟现实技术的应用进行了探讨。

关键词：建筑设计；虚拟现实技术；应用

中图分类号：TU201.4 文献标识码：A 文章编号：1674—3024（2016）11—243—02

前言

虚拟现实技术在建筑领域还属于一种比较新型的技术，虚拟现实技术在建筑设计中的应用，促进了我国建筑设计领域更大幅度的发展。

1建筑设计中虚拟现实技术的特点

虚拟现实又称为灵境技术，是通过使用3 d图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨率显示技术，生成一个逼真的三维虚拟环境，使用者只需要戴上特殊的头盔、数据手套等传感设备就可以利用键盘和鼠标等输入设备进行对虚拟环境做一个亲身的感受。虚拟现实技术具有以下三个特点，即想象性、交互性和沉浸性。想象性是指通过虚拟技术可以将人类的想象力和创造思维最大程度的显现出来。交互性是指参与模拟者可以通过模拟设备实现人与虚拟世界之间的完整交流互动。沉浸性是指通过模拟，可以让参与者有更好的投入感，能够全身心的投入到虚拟的环境当中，感觉身临其境。虚拟现实技术目前尚未成熟，而按照其功能特点又可以分为四种类型，即分布式虚拟现实系统、沉浸性虚拟现实系统、桌面虚拟现实系统和增强式的虚拟现实系统。

2建筑设计中虚拟现实技术的意义

2.1节省投资和运行费用

项目的投资可以分为人力投资、材料投资以及其他金钱投资，而采用虚拟现实技术可以进行对工程过程中不协调的部分加以修改，对各专业负责项目进行调配处理，通过模拟演示论证，发现设计中不合理的地方在进行修正，这样就会避免出现返工情况的发生。在很大程度上节约了工程的成本投资。

2.2实现项目的技术论证

建筑行业与其他行业有所不同，它与人们的生活紧密相关，直接影响到人们的生活环境水平、人们生命安全等方面。而在当今社会中，一些大型的建筑场馆在施工过程中，都会遇到经济问题。而前期设计中遇到的一些问题，也可能导致整个工程项目的失误。在竣工后，建筑的功能性以及安全性能否达到要求，都需要大量的投资来进行检查。而仅仅依靠人为的控制，不仅效率低，也很难对其进行准确的控制。因此在进行大型的建筑物时，我们一定要在前期进行一个三维成像的模拟，通过一些数据的分析，可以更好的将成本以及安全系数等问题加以控制，并取得利益的最大化，节省资源。

2.3进行施工方案的验证

通过不断地实践证明，我国的高层建筑施工水平有了很大的提高，施工的新技术不断出现，虽然这些技术有较大的风险但是利用虚拟现实技术的先期演示和技术避免了大的风险，提高了成功率。

2.4实现建筑设计的改善

建筑设计需要一个科学、严谨的过程，在对建筑体进行科学设计时要不断的对其可行性进行分析，并加以修改，以免在施工过程中由于设计而出现工程问题。通过虚拟现实系统可以为我国在建筑设计时进行评价，如果分析过程中发现设计中出现的缺陷，也可以使用系统模拟出不同的解决方案，这在一定程度上也可以降低成本，完善设计方案。

3建筑设计中虚拟现实技术的实现方法

虚拟现实技术是一项难度较高的技术，同时在当下的建筑设计领域中，也是一项比较高端的技术。然而，虚拟现实技术在建筑设计的应用能够更有效的显示设计效果、节省投资和运行成本，甚至可以帮助架构师提供没有过的验证施工方案。所以，一旦虚拟现实技术应用于建筑设计，就代表对于我们国家的建筑建设是迈出了历史性的一步。

3.1虚拟现实硬件系统

简单的虚拟现实系统不需要太多复杂的设备来实现，只要有输入和输出设备的功能。简单的电脑桌面互动系统可以形成一个简单的桌面虚拟现实系统，但要完全实现虚拟现实技术的显示身临其境、互动和想象力的优势，必须有一个专业的信息输入设备和输出设备，借助传感设备，用户可以将用户行为通过化身真正体现，用户和虚拟环境交互发挥了关键作用。防伪跟踪测量功能的实现用户行为尺度范围的更精确的采样，和及时的投影到虚拟空间，虚拟空间的实时信息反馈给用户，这样用户的虚拟空间除了身临其境的感觉，也有触觉的感受。这对于建筑设计很有帮助。

3.2虚拟现实软件系统

要想让设计者与用户或者其他人员真正体验到虚拟现实技术所带来的身临其境的临场感与沉浸感，首先就要建立一个与客观世界相符合或者与设计者头脑预想的设计方案相符合的虚拟三维模型，这个3 d虚拟场景模型不仅能准确地显示了建筑、环境、内部等客观存在，并且需要真正的反映了场景的颜色、材质、光照等。建立了三维模型的可视化技术实现可分为三个步骤：（几何建模，主要是建立三维场景的几何配置。形象建模，主要对建模结果进行材料、色彩、照明等处理。行为建模，主要处理对象的运动和行为描述。几何建模主要是指三维空间对象和穷人，设置操作和旋转，平移、缩放等几何变换，产生设计师希望得到过程越复杂，几何建模的三维模型可视化的三维模型。几何建模主要是指三维空间对象经并、交、差等设置操作和旋转，平移、缩放等几何变换，产生设计师希望得到过程越复杂，几何建模的三维模型可视化的三维模型。目前可以几何建模软件有很多，如3 ds Max、AUTOCAD，SKECHUP，REVIT，等等，这些软件模型能通用互换，但是更一般的模型基本上是技术基于风格，即在现场三维形式是由一系列的三角形表面3 d的形式，分享更多细致的网格更密集，形状看起来更真实，但也相应的减少了计算速度，软件系统和硬件系统有效地合作，使虚拟现实技术在建筑设计中发挥了更大作用。

4建筑设计中虚拟现实技术的应用

4.1实时多方案比较

一般在建筑设计中，都会提出多种设计方案，建筑形象有多种的设计思想，并通过建模形式显示，首选优势互补，以确定最终的设计。通过虚拟现实技术可以实现实时切换不同的设计方案，在同一个地方或观察点感觉不同的建筑设计，以实现不同设计思想之间的比较，为确定最终的方案设计提供参考。此外，通过比较技术不仅可以实时更多的方案比较，还可以进行建筑设计修改，并实时的将建筑设计修改前后的状态进行比较。

4.2实现远距离浏览

在建筑设计中，设计师与工程单位持续沟通，最后达成协议，以及虚拟现实技术的使用将沟通变得更加方便快捷，它可以实现通过网络传输和浏览的角色设计，以实现远程通信。此外，如果一些建筑模拟软件输出格式不支持传输，还可以转换格式进行传输。

4.3建筑物的信息展示

原始的建筑设计方式，如2 d和3 d意味着尽管可以反映部分的结构的属性和设计信息，但只有从一个特定角度简单的建筑设计，人们从外部形状的建筑设计方案有一个简单直观的理解，结合虚拟现实技术和建筑设计使建筑更具活力，人们可能通过漫游和其他形式体验身临其境的感觉，更深刻的理解建筑。这样的建筑设计不仅使更多的居民和管理者参与项目决策，提高设计师和用户之间的交流沟通，使得建筑设计更加实用，更能满足客户的需求。

5虚拟现实技术在建筑设计的发展

建筑物的设计是受一系列因素所影响的，包括设计师的知识和生活经验，也限制了其设计经验和思考空间，同样的建筑设计，不同的设计师在设计外观和艺术审美等多方面也是不一样的，但是使用虚拟现实技术可以在3 d的形式由用户可以触摸的声响和视觉感官，一方面可以使设计者更有效地发挥设计灵感，也可以让客户在身临其境中提出自己的一些观点和意见，为设计工作提供方便，也节省时间和人力资源，提高建设是优化设计的目的。对于任何建设项目，规划是非常重要的，需要考虑地形、地质、气候、天气、等等很多因素，但在当前数据库中使用规划工作有很多缺陷，比如存储和查询的规划信息系统并不完善，低程度的辅助性能规划技术的集成系统，它的主要形式仍然停留在2 d图像，和高度的数字化但低水平的可视化的层面。

6结语

虚拟现实技术在建筑设计中的应用有着十分重大的意义，虚拟现实技术是一项比较复杂的技术，需要从虚拟现实技术的多个方面进行研究，进而增强建筑设计的效果。