虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在未來建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

董旋　楊溪

摘要：虛擬現(xiàn)實(shí)與多媒體、網(wǎng)絡(luò)一起被認(rèn)為是三大最有發(fā)展前途的計(jì)算機(jī)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)最大的特點(diǎn)在于它與用戶的直接交互性。在系統(tǒng)中，用戶可以直接控制對象的各種參數(shù)，而系統(tǒng)也可以實(shí)時(shí)的向用戶反饋對應(yīng)的信息。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將對建筑設(shè)計(jì)、建筑展示、設(shè)計(jì)檢測產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；建筑設(shè)計(jì)

一、關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)

對于虛擬現(xiàn)實(shí)，只要稍微對新事物有點(diǎn)興趣的人都不會太陌生。它與多媒體、網(wǎng)絡(luò)一起被認(rèn)為是三大最有發(fā)展前途的計(jì)算機(jī)技術(shù)。它的英文名字是“Virtual Reality”，簡稱VR。也有人翻譯成靈境、虛擬空間、人造現(xiàn)實(shí)、仿真技術(shù)等，但最為通用的還是虎擬現(xiàn)實(shí)。

虛擬現(xiàn)實(shí)：計(jì)算機(jī)科學(xué)的分支，通過可以響應(yīng)用戶移動并提供實(shí)時(shí)感覺回饋的裝置來進(jìn)行交互式三維建模和三維仿真的技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)軟件使用戶沉浸在通過使用交互設(shè)備來仿真的計(jì)算機(jī)生成的環(huán)境中。這種電子交互設(shè)備通常以眼球跟蹤器、頭盔、手套、衣服的形式出現(xiàn)。

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)最大的特點(diǎn)在于它與用戶的直接交互性。在系統(tǒng)中，用戶可以直接控制對象的各種參數(shù)，而系統(tǒng)也可以實(shí)時(shí)的向用戶反饋對應(yīng)的信息。如在飛機(jī)駕駛模擬系統(tǒng)中輸入不同的飛行參數(shù)，飛機(jī)將以不同的方式飛行，系統(tǒng)將對應(yīng)的視覺、聽覺、觸覺反饋給用戶，若操作不當(dāng)，飛機(jī)墜毀，用戶會感覺天旋地轉(zhuǎn)，只是有驚無險(xiǎn)，它畢竟是電子回路產(chǎn)生的虛擬場景。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)可能對建筑設(shè)計(jì)產(chǎn)生的影響

無獨(dú)有偶，舍曼和猶金斯將虛擬現(xiàn)實(shí)的特征歸納為五個(gè)“I，即Intensive、Interactive、Immercive、Illustive、Intuitive。下面我們將對這些特性可能對建筑設(shè)計(jì)產(chǎn)生的影響展開討論。

（一）Intensive （密集性）

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以在單位時(shí)間內(nèi)向用戶提供大量的、多方位的信息。假定我們在虛擬現(xiàn)實(shí)中設(shè)計(jì)建筑物，我們通過電子手套輸入一個(gè)建筑中廳的參數(shù)，包括尺寸、材料、光線。系統(tǒng)就會實(shí)時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的虛擬實(shí)境。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的密集性保證了這種實(shí)時(shí)反饋，從而加強(qiáng)了感覺的真實(shí)性。假使我們對生成的中廳不滿意，重新輸入?yún)?shù)即刻就能產(chǎn)生修改后的中廳。這種實(shí)時(shí)性就得益于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)強(qiáng)勁的計(jì)算能力。雖然我們在用PC機(jī)畫建筑效果圖慢得象烏龜，這樣的系統(tǒng)簡直是夢中的奢望，但計(jì)算機(jī)的發(fā)展也是10年前人們始料未及的?！顿_紀(jì)公園》里的恐龍不是已經(jīng)很逼真了嗎！相對來說，建筑物的計(jì)算量比有機(jī)體來得少，它的設(shè)計(jì)會更早地運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)方法。

（二）Interactive （交互性）

在虛擬現(xiàn)實(shí)中，用戶與計(jì)算機(jī)通過人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)對等的交流和互動，這種人機(jī)界面使用戶更自然、真實(shí)地與系統(tǒng)進(jìn)行交流，并獲得各種感覺刺激，從而實(shí)現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實(shí)里的實(shí)體的互動。我們可以把建筑CAD看作是最為簡單的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，其人機(jī)界面就是鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器，剛開始還沒有鼠標(biāo)，用鍵盤控制CAD指針的移動是件很痛苦的事，有了鼠標(biāo)就方便多了。而在虛擬現(xiàn)實(shí)中設(shè)計(jì)建筑物，我們完全有理由相信操作是這樣的：我戴上頭盔式顯示器、電子手套，我寫下一些參數(shù)，建筑物生成了，我轉(zhuǎn)動眼球，建筑透視實(shí)時(shí)變化，就象在現(xiàn)實(shí)場景中一樣。我覺得建筑高度太矮了，我甚至只向上一指，這幢建筑就長高了。

這樣的交互性將給建筑設(shè)計(jì)帶來極大的方便性，這種方便性將給設(shè)計(jì)方法帶來質(zhì)的飛躍。CAD使我們甩掉了圖板，但它本質(zhì)上還是一種抽象的繪圖，而虛擬現(xiàn)實(shí)卻使我們在三維空間中建造。設(shè)計(jì)思想直接作用于異常真實(shí)的虛擬建筑，并能得到實(shí)時(shí)的回饋。我們仿佛回到了搭積木的時(shí)代，又仿佛成了上帝。

（三）Immercive （沉浸感）

在虛擬現(xiàn)實(shí)中，我們是在虛擬環(huán)境內(nèi)部向外觀察，而不是現(xiàn)在坐在電腦桌前窺探顯示器里邊。我們沉浸其間，所以感覺更真實(shí)。從技術(shù)角度講，眼球跟蹤器捕獲了眼球運(yùn)動的信息傳給系統(tǒng)，系統(tǒng)把對應(yīng)的虛擬場景反饋給用戶，使用戶獲得與現(xiàn)實(shí)中相同的視覺影象。這個(gè)特性對于建筑形態(tài)設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們很難精確預(yù)見建筑建成后的效果，而現(xiàn)在，我們只要在虛擬現(xiàn)實(shí)中兜上一圈，就一目了然了，甚至可以把甲方也帶上，從而跨越交流上的障礙。

（四） Illustive （清晰性）

虛擬現(xiàn)實(shí)提供的信息是清楚的、詳盡的。我們一旦在虛擬現(xiàn)實(shí)中建造好一幢建筑物，相關(guān)的數(shù)據(jù)就會詳細(xì)準(zhǔn)確地出來，而不是現(xiàn)在的一個(gè)個(gè)地算，甚至包括造價(jià)。

（五）Intuitive （直觀性）

在虛擬現(xiàn)實(shí)中，人機(jī)界面的富有想象力的設(shè)計(jì)將使用戶的數(shù)據(jù)輸入和獲得信息更具人性化。比如在建筑設(shè)計(jì)中，要改變一幢建筑物的高度，我可以用手向上指，也可以說：“增高10m。”甚至只需抬一下頭。這里分別用到了電子手套、語音識別和眼球跟蹤器。技術(shù)的進(jìn)步帶來了操作的舒適。

從以上的分析可以看出，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將徹底改變以往建筑設(shè)計(jì)平立剖模式，代之以建筑師虛擬觀察、修改的模式，在這種模式里，建筑師將“走進(jìn)”他的設(shè)計(jì)中，身臨其境地感受建筑的空間、形態(tài)、聲光，并實(shí)時(shí)修改，從而使設(shè)計(jì)更為完美。

三、結(jié)語

無疑，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將對建筑設(shè)計(jì)、建筑展示、設(shè)計(jì)檢測產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。不過，當(dāng)前它在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域里的運(yùn)用卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如航空航天、軍事、核工業(yè)、娛樂領(lǐng)域。其主要原因有：高昂的價(jià)格、技術(shù)的不完善，還沒有開發(fā)出完整的虛擬現(xiàn)實(shí)建筑設(shè)計(jì)體系，另外還包括，建筑師觀念的轉(zhuǎn)變和社會對它的接受程度。但愿它能早日到來。

【作者單位：黃河勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司】