曾田

（山東建筑大學(xué)）

1 計算機仿真技術(shù)的概述

1.1 計算機仿真技術(shù)的概念和重要性

計算機仿真技術(shù)就是利用數(shù)字化系統(tǒng)和物理模型將自然因素的情況模擬到計算機中，并且通過系統(tǒng)來進行變量的控制分析，這種技術(shù)是運用信息技術(shù)和計算機的技術(shù)來對虛擬環(huán)境進行構(gòu)建。簡單來說計算機仿真技術(shù)就是筆種技術(shù)的共同結(jié)合下對于系統(tǒng)模型的實驗技術(shù)。

計算機仿真技術(shù)自從研究出來，就受到人們的廣泛關(guān)注。它不僅可以將抽象化的事物轉(zhuǎn)換為模型，應(yīng)用到交通、航空、軍事、能源等各個領(lǐng)域，而且還可以在建筑工程設(shè)計當(dāng)中降低工程的成本，減少安全風(fēng)險，保證工程設(shè)計的順利進行。計算機仿真技術(shù)應(yīng)用到建筑工程設(shè)計中不僅僅是對建筑的本身進行模擬，還能夠?qū)τ谡w的環(huán)境進行真實的再現(xiàn)和預(yù)測，借助虛擬與現(xiàn)實的結(jié)合，將整體建設(shè)設(shè)計的空間性充分的展現(xiàn)出來，讓建筑設(shè)計的空間體驗?zāi)軌蚋泳邆潇`活性和交互性，給人以身臨其境的感覺，并對整體的工程設(shè)計進行的評估和篩選，對于細節(jié)進行推敲和調(diào)整，最終得到物理學(xué)和美學(xué)都最佳的設(shè)計形式。同時計算機仿真技術(shù)對于提高設(shè)計的質(zhì)量和減少施工的工期也都有著重要的意義。這種方式對提高工程的經(jīng)濟效益，為建筑的施工都定好了良好的基礎(chǔ)。

1.2 計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用特征

人們在建筑設(shè)計當(dāng)中所獲取的經(jīng)驗都是通過傳統(tǒng)的施工方法和組織得到的，經(jīng)驗豐富，對于施工有一定的幫助，但是也存在有非常多的局限。在這種情況下，建筑工程通常會存在有建筑風(fēng)格和設(shè)計表現(xiàn)千篇一律，另外還對于施工過程中的成本消耗難以控制。隨著計算機仿真技術(shù)的發(fā)展，人們將這項技術(shù)融入到建筑設(shè)計的領(lǐng)域中，大大地改善了這個領(lǐng)域中存在的很多問題。計算機仿真技術(shù)的交互性和仿真性能夠依照建設(shè)工程的要求來建立虛擬的三維模型，并且對于施工的全過程進行模擬，這個模擬的過程是可以直接用肉眼觀察。工作人員能夠清晰的了解各種構(gòu)件的使用效果以及在實際使用中的重要性，從多種模擬嘗試中得出正確的安全施工的參數(shù)。計算機仿真技術(shù)能夠通過技術(shù)核算降低建筑的成本，同時可以避免系統(tǒng)受到外界的干擾。而且許多的項目實施在建筑中直接進行測試會有非常大的風(fēng)險，而運用計算機仿真技術(shù)則能夠弱化危險系數(shù)，從而保證測試系統(tǒng)的安全性。而且運用計算機仿真技術(shù)能夠提高建筑設(shè)計的效率，而且對于建筑設(shè)計中的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及參數(shù)設(shè)置都能夠進行詳細的分析和優(yōu)化，提高建筑設(shè)計的效果。

2 計算機仿真技術(shù)在建筑設(shè)計中的適用性和局限性

計算機仿真技術(shù)所建立的虛擬環(huán)境都是應(yīng)用詳細的數(shù)據(jù)來建立的數(shù)字模型，在設(shè)計中需要遵循真實的三維場景要求而對整體建筑的設(shè)計進行再現(xiàn)，傳統(tǒng)的透視設(shè)計圖不能夠?qū)⒃O(shè)計的材質(zhì)和多維的細節(jié)進行全面的展現(xiàn)，會造成想象的差距，但是計算機仿真技術(shù)都是用最直接最真實的方式來表達，可以令人獲得更為全面的信息，而且發(fā)現(xiàn)問題只需要通過計算機系數(shù)進行更改，其它相應(yīng)的地方都會隨即進行全面的更改，大大加快了設(shè)計方案更改的速度和質(zhì)量，提高了方案設(shè)計和修正的效率。但是建筑設(shè)計在計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用中仍然對于一些系數(shù)不能真實的表現(xiàn)，比如太陽輻射、人工照明、熱工等技術(shù)參數(shù)，而這些技術(shù)參數(shù)卻在建筑設(shè)計中也占有重要的位置，也是建筑設(shè)計是否合理的重要指標(biāo)，這些也都影響著計算機仿真技術(shù)與真實體驗的差距。計算機仿真技術(shù)對于許多建筑設(shè)計中復(fù)雜結(jié)構(gòu)的模型仍然難以作到全面的展現(xiàn)，對于一些已有的建筑重新進行設(shè)計時要進行虛擬重建就必須運用不同的技術(shù)來結(jié)合，比如三維掃描的重建和二維圖像的貼圖建模方式。

3 計算機仿真技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

計算機仿真技術(shù)在建筑工程中占據(jù)一定的優(yōu)勢，所以其在建筑行業(yè)中具有比較好的發(fā)展前景。目前我們可以看到在春晚舞臺上的VR仿真技術(shù)、三維仿真技術(shù)、Multigen實時交互技術(shù)，以及3Dsmax虛擬仿真技術(shù)，這些都是計算機仿真技術(shù)的表現(xiàn)形式。

3.1 三維仿真技術(shù)的應(yīng)用

在計算機的仿真技術(shù)中，三維仿真技術(shù)也是計算機技術(shù)在各種高科技的融合下模擬出能夠有多種感知能力環(huán)境的一個過程，在這種模擬的仿真環(huán)境中一般要運用到實施交互技術(shù)、無縫編輯生物模塊技術(shù)以及粒子系統(tǒng)技術(shù)等。三維仿真技術(shù)的特點是超具想象力，交互性非常強，表現(xiàn)非常真實。在建筑設(shè)計項目中就能夠根據(jù)建筑的實際情況對模型的設(shè)計尺寸、大小等進行隨意的更改，同時這種技術(shù)非常安全可靠，能受影響的因素非常少。在三維系統(tǒng)中，模擬的場景一般都需要許多不同元素的支持。

整個過程包括：

①首先提出建筑設(shè)計的方案，并對設(shè)計圖的各個細節(jié)進行審核和更改，并且確定好設(shè)計方案的使用情況。

②通過運用現(xiàn)代化的技術(shù)，對于設(shè)計圖中各個分鏡頭、腳本以及概念圖都進行全面的設(shè)置，利用好衛(wèi)星圖的定位系統(tǒng)來對建筑設(shè)計的位置進行明確。

③利用仿真技術(shù)做好三維模型的構(gòu)建，這個步驟是構(gòu)建仿真模型的基礎(chǔ)，需要做好細節(jié)的處理。

④將三維模型進行導(dǎo)出，并且配上構(gòu)圖音效的設(shè)置，此時的三維系統(tǒng)仿真模型就設(shè)置好了，已經(jīng)可以投入使用。

3.2 實時交互技術(shù)

計算機仿真技術(shù)中的實時交互技術(shù)是視景仿真技術(shù)的一種，能夠?qū)τ谝暰斑M行相應(yīng)的模擬，還可以用于整體環(huán)境的創(chuàng)建中。因為其特點是高效、優(yōu)化性強、功能強大，能夠?qū)θS數(shù)據(jù)庫進行模擬，在城市建設(shè)、模擬訓(xùn)練、科學(xué)研究等方面都有著重要的突破，在建筑工程的設(shè)計方面更是有著非常重要的作用。因為仿真技術(shù)運用計算機的中心控制系統(tǒng)來對場景中的大量實景進行模擬，比如建筑工程中的道路、路燈、花草樹木等都進行模擬展示，而且對于細節(jié)的演示都非常到位，比如草地的展示就是先描繪出整體的輪廓，然后運用UV坐標(biāo)加紋理投影的技術(shù)方法來映射草地的圖案到模型當(dāng)中，讓畫面更為真實形象。

3.3 3DS虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用

3DS虛擬仿真技術(shù)是現(xiàn)實與虛擬的結(jié)合，結(jié)合了信息技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)、數(shù)模與計算技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域中相關(guān)專業(yè)的技術(shù)作為基礎(chǔ)，并以計算機以及多種伏爾泰的物理效應(yīng)的設(shè)備作為工具和系統(tǒng)模型，對實際的或者設(shè)想的系統(tǒng)進行動態(tài)試驗研究的綜合學(xué)科[1]。一般會涉及到虛擬仿真角色模擬、場景的創(chuàng)建、三維動畫的制作、交互技術(shù)的實現(xiàn)等，其特點是直觀性和互動性強，而且具有設(shè)計優(yōu)化功能和可預(yù)測性，能夠運用成熟的模擬效果，真實的在建筑工程將整體建設(shè)進行全面的展現(xiàn)，使用虛擬的交互接口設(shè)備來對整體工程進行多維信息空間的仿真建模，強調(diào)出三維圖形的立體情況，在設(shè)計中還能夠利用現(xiàn)代技術(shù)的精確性和高效性，用來解決建筑設(shè)計中的通風(fēng)、采光、遮陽以及再生能源的利用問題等，在整體設(shè)計中還能夠幫助建筑師以動態(tài)觀察和多媒體等不同的形式來進行感知，還可以激發(fā)設(shè)計師有更新的創(chuàng)想。

4 結(jié)語

計算機仿真技術(shù)在建筑工程設(shè)計當(dāng)中能夠大大減少傳統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜程度，對于整體的建筑工程設(shè)計行業(yè)的發(fā)展也都有著非常重要的意義，相信在未來的發(fā)展中，建筑工程設(shè)計會對計算機仿真技術(shù)進行更深入的探索和研究，從而為整體的行業(yè)提供更為優(yōu)質(zhì)的技術(shù)支撐，從而推進行業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。