鄭州信和嘉程建筑設(shè)計有限公司，河南 鄭州 450000

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑設(shè)計方面的應(yīng)用作用

1.1 展示建筑信息

在傳統(tǒng)筑工程設(shè)計模式中，受到技術(shù)限制，雖然設(shè)計人員可以通過繪制二維平面工程圖紙等方法，展示部分工程設(shè)計信息與建筑結(jié)構(gòu)屬性特征，但卻面臨著信息展示角度單一、立體化程度不足的問題，難以保證工程設(shè)計理念及意圖的正確傳達(dá)。在這一工程背景下，不但時常出現(xiàn)工程設(shè)計方案與建設(shè)需求相違背的問題，同時，也不利于后續(xù)技術(shù)交底及各項施工活動的開展。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)計人員可選擇基于已知工程信息與設(shè)計數(shù)據(jù)，構(gòu)建三維建筑模型、營造虛擬空間。工程參與各方可以浸入至虛擬空間中，直觀了解建筑工程的主體結(jié)構(gòu)、室內(nèi)外環(huán)境以及空間布局等建筑信息，再將其與工程建設(shè)需求相比對。例如，建設(shè)單位運(yùn)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，正確了解工程設(shè)計理念意圖及具體信息，與設(shè)計方對各項設(shè)計細(xì)節(jié)進(jìn)行溝通、探討，在保證工程設(shè)計方案合理、可行的基礎(chǔ)上，避免因設(shè)計成果理解錯誤而產(chǎn)生的施工糾紛等問題的出現(xiàn)。

1.2 遠(yuǎn)距離瀏覽

在傳統(tǒng)建筑工程設(shè)計模式中，設(shè)計方與企業(yè)之間普遍存在溝通頻率過低的問題，如若選擇開展遠(yuǎn)程設(shè)計溝通工作，所繪制二維平面工程圖紙的立體化程度不足且二維平面圖紙表達(dá)專業(yè)化、抽象化程度很高，設(shè)計方與企業(yè)缺乏探討工程設(shè)計細(xì)節(jié)的基礎(chǔ)條件。如若選擇開展線下設(shè)計溝通工作，則受到空間與時間因素的限制。針對這一問題，對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，可選擇構(gòu)建三維建筑模型，并采用網(wǎng)頁展示、營造虛擬空間等方式，為遠(yuǎn)程設(shè)計溝通工作的開展提供基礎(chǔ)條件［1］。

1.3 設(shè)計方案對比

建筑工程涉及范圍廣，多學(xué)科、多領(lǐng)域，設(shè)計方案十分復(fù)雜，而在傳統(tǒng)工程設(shè)計模式下，受到人為因素限制，設(shè)計人員難以做到對整體建筑設(shè)計情況的全面、有效把控，往往存在各詳細(xì)設(shè)計階段工作交接不完全、成果不完善等問題，進(jìn)而在后續(xù)工程施工階段中，引發(fā)各類施工問題的出現(xiàn)，導(dǎo)致工程實際施工質(zhì)量與預(yù)期質(zhì)量產(chǎn)生出入。借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，設(shè)計人員可以沉浸至所營造虛擬空間中，將各項建筑信息、環(huán)境情況與設(shè)計方案進(jìn)行對照分析，及時發(fā)現(xiàn)并解決所存在工程設(shè)計問題。同時，也可以對多項工程設(shè)計方案進(jìn)行對比分析、技術(shù)論證，從中選擇與工程建設(shè)需求相符、可行性較高的計劃作為最終方案、明確設(shè)計思路。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑設(shè)計方面的實踐方法

2.1 構(gòu)建建筑信息模型

對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)提前根據(jù)已知工程信息與建筑設(shè)計信息，針對性構(gòu)建三維建筑信息模型，為虛擬空間的營造提供基礎(chǔ)條件。同時，所構(gòu)建三維建筑信息模型的合理與否、完整程度，也將直接影響到虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑設(shè)計方面中的應(yīng)用效能。在模型構(gòu)建過程中，應(yīng)注重以下要點(diǎn)：

（1）模型參數(shù)化。與二維平面圖紙相比，所構(gòu)建三維建筑信息模型并非為點(diǎn)、線、面等基礎(chǔ)要素的簡單堆砌，而是根據(jù)工程設(shè)計方案，搭建虛擬化、立體化的建筑主體結(jié)構(gòu)框架，并在相應(yīng)位置展示門窗、墻梁等建筑部位構(gòu)件的設(shè)計信息，對各處建筑部位進(jìn)行有機(jī)組合搭建，進(jìn)而形成的虛擬建筑模型。因此，在模型構(gòu)建過程中，重點(diǎn)突出三維建筑信息模型的參數(shù)化特征，明確標(biāo)注建筑各部位的設(shè)計參數(shù)［2］。

（2）修改自動化。建筑工程設(shè)計工作涉及諸多專業(yè)領(lǐng)域，且不同專業(yè)之間有著較為緊密的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。如果某一項設(shè)計參數(shù)存在誤差，都可能引發(fā)一系列問題的出現(xiàn)，導(dǎo)致其他設(shè)計參數(shù)出現(xiàn)變化，進(jìn)而使得整體工程設(shè)計方案發(fā)生改變。因此，在構(gòu)建三維建筑信息模型時，應(yīng)選擇構(gòu)建配套數(shù)據(jù)庫，持續(xù)采集、分析相關(guān)工程信息與實時設(shè)計參數(shù)。隨后，根據(jù)不同設(shè)計參數(shù)與專業(yè)之間的關(guān)聯(lián)情況，對相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行變更調(diào)整，并在三維建筑模型中反映具體修改情況。如此，可以有效預(yù)防各專業(yè)之間設(shè)計碰撞問題的出現(xiàn)。

2.2 虛擬現(xiàn)實硬件系統(tǒng)

目前來看，多數(shù)企業(yè)所構(gòu)建虛擬現(xiàn)實硬件系統(tǒng)主要由傳感手套、三維立體聲音生成裝置、頭盔顯示器、立體顯示系統(tǒng)等加以組成，可將其分為聽覺系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、虛擬環(huán)境系統(tǒng)等若干子系統(tǒng)。在工作人員沉浸虛擬空間時，各項子系統(tǒng)將根據(jù)環(huán)境情況與行為軌跡，實時向工作人員提供視覺、聽覺、觸覺等方面的感觀反饋。具體來講，在虛擬現(xiàn)實硬件系統(tǒng)實現(xiàn)過程中，將開發(fā)重點(diǎn)傾向于體現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)想象性、沉浸感以及交互性三項基本特征，構(gòu)建桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、確保所配置硬件設(shè)備具有穩(wěn)定的輸出/輸出使用功能，可以向工作人員實時反饋虛擬環(huán)境內(nèi)建筑信息與對象特征。

2.3 虛擬現(xiàn)實軟件系統(tǒng)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)軟件系統(tǒng)主要由功能編程軟件、三維建模軟件以及模型驅(qū)動系統(tǒng)等加以組成。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，三維建模軟件將在所倒入工程信息及設(shè)計數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，構(gòu)建起立體可視化的三維建筑信息模型與配套數(shù)據(jù)庫。模型驅(qū)動系統(tǒng)負(fù)責(zé)執(zhí)行工作人員下達(dá)的各項操作指令，保持三維建筑模型處于驅(qū)動狀態(tài)，可調(diào)節(jié)部分建筑部位信息，或是實時顯示工程設(shè)計方案變更情況。而功能編程軟件負(fù)責(zé)根據(jù)工作人員的使用需求，運(yùn)行各項軟件使用功能，包括營造虛擬空間、動畫運(yùn)行停止、場景轉(zhuǎn)換等等。

同時，對虛擬現(xiàn)實軟件系統(tǒng)的構(gòu)建，應(yīng)確保系統(tǒng)可以在已知信息基礎(chǔ)上，構(gòu)建起相對穩(wěn)定的、與現(xiàn)實世界情況基本符合、可以直觀化展現(xiàn)工程設(shè)計方案細(xì)節(jié)與理念的虛擬三維模型。確保工作人員在沉浸至所營造虛擬空間時，可以真實感受到虛擬場景的光照、色彩、建筑格局、構(gòu)件造型結(jié)構(gòu)等具體系統(tǒng)。以三維建筑模型為例，具體構(gòu)建過程為：前期準(zhǔn)備階段，項目的模型交付標(biāo)準(zhǔn)及各專業(yè)的“族”庫建立等等；建筑方案模型階段，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書相關(guān)設(shè)計條件，搭建完整的設(shè)計方案模型；技術(shù)方案模型階段，根據(jù)確定的方案模型，結(jié)構(gòu)、設(shè)備等搭建各專業(yè)的技術(shù)方案模型。

3 結(jié)語

總而言之，隨著5G 網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，定會加速建筑行業(yè)技術(shù)迭代，各建筑企業(yè)逐漸加大對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用力度，并取得諸多顯著成果，對提高工程設(shè)計質(zhì)量、設(shè)計過程控制、直觀呈現(xiàn)建筑設(shè)計效果有著重要的現(xiàn)實意義。因此，為充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用效能，企業(yè)應(yīng)深入了解技術(shù)在建筑設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用價值，明確技術(shù)實踐要點(diǎn)，持續(xù)探索與建筑設(shè)計需求相貼合的技術(shù)應(yīng)用模式。