浅析虚拟现实技术对建筑设计的影响

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【摘 要】虚拟实境（VR）是近几年来国内外科技界关注的一个热点，发展迅速。虚拟现实技术是一项新兴的电子技术，虽然有很多不完善的地方。但虚拟现实技术在建筑设计领域有着广阔前景。

【关键词】虚拟实境 虚拟现实技术 建筑设计

虚拟实境（也称虚拟现实）是计算机与使用者之间的一种更为理想的人-机界面模式。使用者通过头戴一个头盔，手上戴着传感手套，就像在一个虚拟世界中，在虚拟环境中漫游，并可以操作其中的“物体”。

一、虚拟实境

（一）虚拟实境（也称虚拟现实）的定义

英国学者Jelena Petric和Tom Maver 曾经试定义虚拟实境相关名词，包括：1.真实的（Real），就是真实存在的、非想象的、实事上有的；2.虚拟的（Virtual），相对而言，和实际存在的物体有区别，是想象之产物；3.虚拟实境（ Virtual Reality）：曾经存在、目前存在，或未来将存在于真实建筑造型或功能中之电子模拟；在这里加了时间的因素。4.Real Virtual：从来不存在。称其为不存在，是它为虚拟的，想象的。

（二）虚拟实境的特点

虚拟实境应具有以下特点。一是通过计算机生成一个非常形象的足以让我们认为是真实的一个人类视觉的虚幻的世界。我们不仅可以看到而且可以听到、还能摸到及闻到这个虚拟世界中发生的一切。这种感觉很真实，至于我们能在这个虚幻的世界中而感觉不到是虚拟的。这就是虚拟实境的第一个特点，即浸没感（Immersion）或临场参与感。一般来说，虚拟系统的输出设备应尽可能面向使用者的感觉器官以保证良好的浸没感。使用者在虚拟的环境中可以通过跟踪使用者的身体的运动来完成，与虚拟物体的接触通过戴在手上的传感装置检测来实现。

虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型是不一样的，它是一个动态的世界，一个开放的环境，它可以对使用者的指令作出响应。比如你可以拿起一根尺子就可以在虚拟现实中画图一样，你甚至可以用虚拟的手感触到虚拟物体存在，虚拟现实环境可以通过控制与监视装置影响或被使用者影响，这是VR的第二个特征，即交互性（Interaction）。

所以，虚拟现实是人们可以通过视觉、听觉、触觉等感受到设计者思想的一个高级界面。

二、虚拟现实技术的概念及其在建筑设计中的应用

虚拟现实技术这一名词是由美国VPL公司创建人拉尼尔（Jargon Lanier）在20世纪80年代初提出的，也称灵境技术或人工环境。作为一项尖端科技，虚拟现实集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机生成的高技术模拟系统，它最早源于美国军方的作战模拟系统，90年代初逐渐为各界所关注。

建筑活动具有实际操作性，所以，建筑业主都希望在设计时能比较形象化地知道建成是什么样子的，而设计者也希望在设计的过程中，就能真实地表现建筑建成以后的样子。

计算机运用ALV（Advance Lighting Visualization）语言，可以给设计者提供一个逼真的环境。目前Lightscape， 3DS MAX等这类软件就能够建立复杂的数据模型并完成光线效果的模拟。但是这些都是静态的。如果进一步把场地及环境的信息输人计算机，使用计算机处理之后，把这些因素合成在一起，就能得到比传统画图方式要真实得多的仿真效果。

建筑设计及教学中虚拟现实系统的应用可以使设计者感受时间与空间的转变，输人不同的变量参数能够预测不同种类的情况。例如变化室内光线、温度、及其他一些物理环境，通过虚拟现实系统可以使设计者和参观人进行交流和评价。

（一）设计方法

传统的建筑设计基本上是采用二维的绘图和简单的实体模型来表达三维的空间，但是真实的建筑是三维及其环境组成的。所以这种方法一直制约着建筑师和建筑学的发展。

使用计算机技术在虚拟空间中建立的三维数据模型，可以从各个角度观看、研究，而且可以快速、真实地表达各设计要素，如材质、光线、高度、比例等，有利于设计者进行推敲和修改。

（二）设计成果

传统的设计成果主要是以图纸来以及实体模型、动画来表达。而计算机的应用则创造了新的成果形式：模拟空间数据。这种方式所传递的信息大大多于传统方式，同时具有传递快捷、保存方便等优势。

计算机技术的发展和应用，使得三维方式的成果表达将占据越来越重要的地位，目前在一些发达国家的建筑行业，已经尝试利用计算机来制作三维线框模型来绘制建筑施工图，虽然这种方法的在实施过程中还有许多问题，主要就是与多年来建立的建筑制图的规范和标准之间存在矛盾。但是也可以考虑建立一些电子化的三维标准。

（三）设计环境

建筑设计不只是一个简单的平面体现，而是系统化三维甚至加上时间因素的一个过程。从设计开始的资料收集到设计的深人、表达和成果的展示、存贮，因为应用了信息技术，而变得更加连贯和系统。设计者之间，以及设计者与业主、设计者与公众、设计与施工之间可以更好地交流和沟通，大大提高工作效率和质量。

三、结语

而在信息时代，信息传递的手段大大增加，建筑设计也必然走入这个信息高速发展的环境。“空间”不再局限在传统的城市广场、公园、街道等，还包括电脑空间、网络空间、虚拟空间等。这种交往方式的改变，要求我们必须重新定义以往所熟知的建筑设计观念。

作者简介：

王娟，女，汉族，1982.03.31―，籍贯：陕西绥德，工作单位：榆林职业技术学院，助教，硕士研究生，研究方向：建筑设计。