趙凱 李鵬喆 邵佳倪 于奚 王丹丹

摘要：近年來(lái)，中國(guó)的建筑行業(yè)，新的建筑設(shè)計(jì)理念和表現(xiàn)手法的飛速發(fā)展不斷涌現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是其中之一，并發(fā)揮了重要作用。一方面，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)、專業(yè)設(shè)備和工具創(chuàng)造了一個(gè)虛擬環(huán)境，使人們能夠投入其中，給人們提供虛擬和真實(shí)的體驗(yàn);另一方面，使用各種圖形軟件進(jìn)行建筑和規(guī)劃設(shè)計(jì)，提高了設(shè)計(jì)者的創(chuàng)作水平和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用水平。本文將介紹虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的相關(guān)概念及其在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用。

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual ?Reality ， 簡(jiǎn)稱VR）， 是一種全新的人機(jī)交互技術(shù)， 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)生成一個(gè)多源信息融合交互的三維動(dòng)態(tài)場(chǎng)景和實(shí)體行為系統(tǒng)仿真環(huán)境。隨著感應(yīng)頭盔，手套，數(shù)據(jù)等專業(yè)設(shè)備，用戶可以進(jìn)入虛擬空間，實(shí)時(shí)感知和操作虛擬世界中各種對(duì)象，通過(guò)視覺(jué)，觸覺(jué)，聽覺(jué)來(lái)獲取身臨其境的感受。它超越了多媒體和動(dòng)畫技術(shù)的視覺(jué)和聽覺(jué)體驗(yàn)，是將計(jì)算機(jī)信息技術(shù)結(jié)合在建筑規(guī)劃和設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展方向。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可分為兩大類：一是基于圖像的全景技術(shù)，二是基于三維多邊形技術(shù)的VRML 3D技術(shù)。

2、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的意義

2.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可用于顯示建筑領(lǐng)域的設(shè)計(jì)成果。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以將設(shè)計(jì)結(jié)果以全景視圖的形式反映出來(lái)。人們不僅可以觀察未來(lái)建筑的外觀，還可以感受到建筑周圍的景觀、橋梁、地形等。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以不斷調(diào)整在設(shè)計(jì)過(guò)程中的參數(shù)信息，建筑設(shè)計(jì)方案的內(nèi)容，以確保最終的設(shè)計(jì)結(jié)果滿足用戶的實(shí)際需求。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以在施工前集成多個(gè)信息，以節(jié)約施工成本，避免風(fēng)險(xiǎn)事件，提高經(jīng)濟(jì)效益和施工效率。

2.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)于文化遺產(chǎn)、城市規(guī)劃和房地產(chǎn)展示的保護(hù)和利用以及建筑設(shè)計(jì)理念的提高也具有積極和深遠(yuǎn)的意義。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)，為設(shè)計(jì)者提供了由CAD平面圖繪制及垂直圖形的新高層次設(shè)計(jì)方法，建模后的主處理，動(dòng)畫設(shè)計(jì)方法，非線性編輯等生產(chǎn)技術(shù)的渲染模式，讓客戶體驗(yàn)全新的設(shè)計(jì)理念，它為國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用提供了有益的探索。

3、在建筑領(lǐng)域中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1變抽象為直觀

城市的規(guī)劃和建筑的設(shè)計(jì)非常重要。它對(duì)周邊經(jīng)濟(jì)、人民生活和文化交流都有深遠(yuǎn)的影響。21世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代。科學(xué)技術(shù)促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力的不斷提高，社會(huì)分工越來(lái)越細(xì)致。出于這個(gè)原因，越來(lái)越多的人進(jìn)入城市工作，生活在城市的規(guī)模，城市越來(lái)越大。在建設(shè)新興城市之前，要充分考慮城市建筑的規(guī)劃設(shè)計(jì)，科學(xué)合理地進(jìn)行城市體系規(guī)劃，確保城市在后期發(fā)展過(guò)程中具有更大的潛力?？茖W(xué)的建筑規(guī)劃可以幫助城市在原有的基礎(chǔ)上獲得更多的資源和優(yōu)勢(shì)，從而更好地發(fā)展。規(guī)劃及建筑的模型建立是非常重要的，并對(duì)人們有著非常重要的意義。信息技術(shù)在某種程度上可以被看作是數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析。借助龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)和復(fù)雜的計(jì)算方法，可以對(duì)建筑模型規(guī)劃的各個(gè)方面進(jìn)行全面的計(jì)算。作為一個(gè)建筑設(shè)計(jì)師，他也可以發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)和彌補(bǔ)自己的弱點(diǎn)，發(fā)揮建筑的先天優(yōu)勢(shì)，避免了在氣候，地理，文化，經(jīng)濟(jì)等方面建設(shè)的不足。然而，通過(guò)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，建筑設(shè)計(jì)結(jié)果呈現(xiàn)出一系列的定量數(shù)字，對(duì)于非專業(yè)人員來(lái)說(shuō)，基于數(shù)字樣本的體系結(jié)構(gòu)的未來(lái)可視化是困難的。因此，當(dāng)務(wù)之急是要讓人們可以通過(guò)肉眼直觀的觀察和感受抽象的建筑架構(gòu)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能有效地滿足人們的需求，直觀地呈現(xiàn)未來(lái)建筑的發(fā)展，并賦予人們特定的視覺(jué)感受。此外，人們還可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)建筑設(shè)計(jì)中的缺陷進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，以彌補(bǔ)這些不足，使建筑設(shè)計(jì)更加完善。

3.2建筑的合理規(guī)劃

建筑結(jié)構(gòu)規(guī)劃是一個(gè)高度專業(yè)化，系統(tǒng)化和強(qiáng)大的工程，城市的基本框架是大量不同類型的建筑物，構(gòu)筑物組成的。大量的建筑投資需要上萬(wàn)的成本。因此，在建設(shè)前，要考慮建筑群體的合理性，分析單個(gè)建筑的科學(xué)性，研究地方建筑與城市整體的比例關(guān)系，協(xié)調(diào)二者的關(guān)系。城市或建筑物的設(shè)計(jì)，它的最終目標(biāo)是要為人民服務(wù)。為此，人們作為主體需要通過(guò)直覺(jué)和現(xiàn)實(shí)需求來(lái)判斷施工方案，并從中選擇最佳的設(shè)計(jì)方案。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的最大方便是給人一種直觀的感覺(jué)。人們可以觀察到未來(lái)城市的外觀或建筑不同的角度的建設(shè)。經(jīng)過(guò)多次比較和修改，最終確定了城市建設(shè)的合理性。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于建筑領(lǐng)域之前，人們?cè)谶x擇施工方案后往往會(huì)因個(gè)人失誤而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，若借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，大大避免了這一缺點(diǎn)。它帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。例如，德國(guó)有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬大型商業(yè)銀行。該銀行位于德國(guó)Frankfor 中心，而通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不僅表現(xiàn)出了銀行的具體形狀，還對(duì)應(yīng)設(shè)置了詳實(shí)的參數(shù)信息。通過(guò)對(duì)參數(shù)信息的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了銀行變更的形狀和功能，直到達(dá)到滿意的標(biāo)準(zhǔn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在銀行、德國(guó)政府和大眾設(shè)計(jì)中的應(yīng)用受到高度重視。在施工過(guò)程中，根據(jù)地圖，避免在施工過(guò)程中各種事件的未知的風(fēng)險(xiǎn)，極大地保證了工程的質(zhì)量和效率。

4、總結(jié)

在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，人們似乎處于一個(gè)完全真實(shí)的環(huán)境空間，使建筑設(shè)計(jì)能夠突破平面、立面、剖面的僵硬模式，進(jìn)入一個(gè)更加直觀生動(dòng)的層次。然而，由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展時(shí)間較短，在技術(shù)和應(yīng)用上還存在許多問(wèn)題，這些不足主要體現(xiàn)在對(duì)硬件和軟件設(shè)備的高要求、建筑設(shè)計(jì)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的高價(jià)格和集成等方面。但是，我國(guó)的城市化進(jìn)程正在不斷加快，城市覆蓋面將變得越來(lái)越大。城市建設(shè)離不開高效、環(huán)保、節(jié)能的建筑事業(yè)支撐，而要做到環(huán)保節(jié)能，必然需要應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以不斷優(yōu)化建筑的設(shè)計(jì)規(guī)劃。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在未來(lái)將成為建筑事業(yè)不可或缺的重要組成部分，并隨著技術(shù)的不斷成熟、進(jìn)步，在建筑事業(yè)中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，切實(shí)促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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項(xiàng)目資助：本項(xiàng)目為大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目（201910232094、201910232035）結(jié)題成果。

通訊作者：王丹丹。