虚拟现实技术在建筑设计前期的应用研究

虚拟现实技术在建筑设计前期的应用研究

朱畅彭旺

联创新锐设计顾问（武汉）有限公司武汉430000

摘要：以计算机和信息技术为依托的数字时代使人们的生活和工作方式发生了巨大变化，随着社会经济的快速发展，信息技术也迅速渗透到各个领域。虚拟现实技术是一种新兴的、综合性的信息技术，它是在计算机图形学、计算机仿真、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等多学科交叉融合的基础上发展起来的综合集成技术。它为人类提供了一种新的人－机界面模式，建立三维虚拟空间，并将人的视觉、听觉、触觉等感知功能融入环境体验，给人以身临其境的感觉。虚拟现实技术在方案设计与演示、项目技术论证等方面具有突出的优势，城市规划和建筑设计也因此成为虚拟现实技术应用最为广泛的领域之一。基于此，本文主要对虚拟现实技术在建筑设计前期的应用进行分析探讨。

关键词：虚拟现实技术；建筑设计前期；应用研究

1、前言

随着社会经济的不断发展，建筑工程项目也在不断进步，建筑工程项目本身也需要得到更好的优化，尤其是从建筑设计的具体方法和手段来看，需要进一步发展创新。显然，传统的建筑设计方法已经不能够满足现代建筑事业的相关发展需求，随着计算机技术和科学技术的不断进步，虚拟现实技术应运而生，成为了当前建筑设计中一种极具有使用价值的技术手段。

2、虚拟现实技术在建筑设计中的具体应用

2.1构建虚拟的三维环境空间

想要利用虚拟现实技术构建出虚拟的环境空间，首先就要能够对与建筑物有关的数据信息进行采集，例如建筑物的平面图、立面图以及剖面图等，这样就能够使得建筑物的各方面内容以图像的方式更加真实的呈现出来，使得建筑的空间关系与空间参照物更加的直观。之后，还要应用3DSMAX对建筑三维模型进行制作。在建模的过程中，要在满足设计要求基础上，尽量减少模型的点、段数。在对其视觉进行设计时，也不需要其有极高的精度，从而避免工作效率的降低。伺候，则需要对适当的光场景及背景进行创设，使得建筑三维模型更加的真实。光线对于三维虚拟环境的作用也极为重要，若缺少光线，就不能使得建筑所具有的通透感与形状呈现的中真实性。因此，对于设计人员来说，就要对真实的光线和虚拟光线进行明确的区分，掌握光线变化对于场景的影响，使用3DS－MAX软件使得虚拟光线能够真实的呈现出来。因为材质的设计对于视觉效果也有着一定的影响。所以，在对其进行材质设计的过程中，就要对可能影响视觉效果的多种因素进行考虑。并且，要能够有效的模拟多种视觉效果的，从而保证虚拟场景真实性的增强。

2.2互动优化设计以及方案的选择

在建筑设计过程中应用虚拟现实技术，能够使建筑设计的互动性提升。在对其进行设计的过程中，相关的设计人员要利用虚拟现实技术所具有的交互系统功能，对于计算机系统所具有的软件优势进行充分的应用，同时与自然条件、经济条件以及社会背景等结合，对客户对于设计的实际需求，对于多种设计方案进行制定后，通过有效的对比分析，及时的对于相关数据进行调整，并对部分特定局部开展修改工作，把修改以后的方案和之前的方案进行对比，确保其能够满足客户的实际需求。其次，在对设计进行不断深化的过程中，通过对于虚拟现实技术的应用，能够避免有关专业间发生较大的设计冲突，优化空间设计工作。此外，将虚拟现实技术应用在建筑设计过程中，也能够实现对于网络路径的应用，加强与同行业之间的沟通交流，学习先进的经验技术，保证设计方案科学性的提升。

2.3充分展示建筑物整体的信息

当前，在进行建筑设计的过程中，很多设计方法是无法将建筑信息全面的呈现出来的。但在对虚拟现实技术进行建筑设计的过程中，由于其所依托的是计算机技术，因此通过计算机的应用，能够将真实性较强的虚拟建筑物展现在人们眼前，使得人们产生一种置身于建筑中的感受。而利用虚拟现实技术，不论是谁都可以清楚建筑模型的设计内容，使得用户与设计人员间的沟通也更加的便利，用户也能够更加有效的参与到建筑设计工作中。

2.4虚拟仿真技术的发展前景

设计师可以根据客户的要求和信息反馈，激发他的创作情绪，进行再设计，然后在与客户沟通，反反复复的修改过程中，掌握了一般地域客户的需求方向，并且能不断领会客户的意境，为将来的虚拟仿真环境设计带来一定的经验储备。对于建筑工程来讲，规划是至关重要的那种，需要考虑地形地质、气候气象等多变的天气，需要设计者根据能够得到的有效且准确前提下，再加上一点自己个人的喜好，或者搭配房屋装修的景色。结束语

3、虚拟现实技术的工程应用实例

3．1古建筑的虚拟重建

联合国教科文组织在1992年就提出“世界记忆工程”（MemoryoftheWorld）项目，在世界范围内推动文化遗产数字化，探索用新的方法和思路来解决文化遗产的保管和利用问题。传统文物建筑的复原过去主要是依靠研究者的文物建筑历史知识及图纸的表达，建筑实体的修复则是依靠施工人员的技术和经验，因而不可避免地带有设计者的主观想象成分。在数字时代，面对同样的问题和信息资源，可以通过计算机虚拟技术使复原的过程更为科学和客观。

以湖北赤壁古镇民居为例，当地有一些始建于明清时期的传统建筑，以砖木结构为主并具有文物建筑的保护价值。这些传统建筑在过去大部分具有集商住为一体的综合功能，沿纵深方向呈狭长的建筑布局，为配合商业空间的需要及增加室内光线，多采用亮瓦及采光斗采光，从而也成为当地传统民居的特色之一。但现存的传统建筑由于保护意识不够，维修资金有限，破坏较严重，给古建研究和修复带来了很多困难。针对上述问题，在当地调研过程中，我们多方面收集资料，包括书籍、图片、影象等，以便了解古镇的发展历史及当地生产生活方式对民居形式的影响。在此基础上对重要建筑现场勘测并绘制草图，作为古建复原的基础资料。完成了基础图纸的绘制，可通过计算机虚拟现实技术将其复原，建立三维虚拟环境空间以便更为直观地展示建筑。建立三维虚拟环境空间的具体过程如下。

（1）通过数据采集建立模型数据库。采集建筑物的平、立、剖面图，采集能充分反映建筑物立面效果和空间关系的实景图象，包括空间参照物、周围建筑物。结合地理信息系统（GIS），将资料数字化，通过实地拍摄采集素材，以塑造丰富真实的景观。

（2）场景建模，赋以相应材质。

（3）动画设置与三维环境的生成：包括路径的设置、动画的调节和实时渲染。通过上述过程可虚拟重建古建筑，从而提高文物修复的精度和展示的逼真性。近期，由北京清华城市规划设计研究院和清华伟景行数字展示科技有限公司合作的“再现圆明园”项目，综合运用数据库、三维模型、虚拟现实、地理信息系统技术，通过数字化复原圆明园22个景区，55个时空单元的三维场景，将空间与时间通过计算机虚拟现实技术融合，实现网上虚拟游园，将圆明园这一文化遗产以生动、直观的方式展现在公众面前。

2．25D模型工程管理

利用计算机虚拟技术，将传统的三维模型与时间、成本相结合，形成五维（5D）模型，从而高效、全面地管理工程项目。国外在这方面已有广泛应用，如：世界500强企业日本鹿岛建设集团坚持在设计前期利用5D模型对拟建工程进行模拟，从中发现设计的失误和施工重点。该公司在英国牛津的Accordia住宅项目，在模拟过程中的一个设计漏洞的发现就为此工程节约了25万英镑。由此可见虚拟现实技术在工程实践应用中的重要性。

4、结语

综上，建筑设计水平提升的关键一环在于合理的运用各种合适的技术手段，虚拟现实技术的应用就能对建筑设计效果和水平进行有效的提升，使得建筑工程项目的设计结果得到更好的运用，在今后的建筑设计领域虚拟现实技术必将起到重要的作用。

参考文献：

[1]陈沛俊.虚拟现实技术与建筑设计的关系分析[J].住宅与房地产，2017（32）：83.

[2]张亚斌，赵希，曹颖，翟建宇.虚拟现实技术进展及其在建筑行业中的应用案例[J].建筑技艺，2017（09）：78-81.