虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑環(huán)境設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

本文主要研究關(guān)于建設(shè)環(huán)境設(shè)計(jì)等方面應(yīng)用到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的可行性，以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)于建筑環(huán)境設(shè)計(jì)中的主要影響。通過(guò)對(duì)于建筑表層進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用與研究，進(jìn)一步討論了關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到建筑環(huán)境設(shè)計(jì)的工作中，其主要的設(shè)計(jì)思路以及創(chuàng)作過(guò)程。進(jìn)一步刺激虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展方向。進(jìn)一步增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的創(chuàng)新思維，從而不斷拓展創(chuàng)作思慮，進(jìn)一步提高建筑環(huán)境設(shè)計(jì)的質(zhì)量。而且，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以其獨(dú)特的生動(dòng)性、交互性、功能性以及真實(shí)性等特點(diǎn)來(lái)進(jìn)一步展現(xiàn)出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為未來(lái)科技發(fā)展方向的重要意義，不僅能夠使得建筑環(huán)境設(shè)計(jì)表現(xiàn)的更加深刻，而且還能夠充分的激發(fā)出未來(lái)建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展前景。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)科學(xué)對(duì)于人類(lèi)生活的影響不斷加深，尤其是最近十分火爆的“虛擬現(xiàn)實(shí)”技術(shù)更是給人們的體驗(yàn)帶來(lái)全新的認(rèn)知，并且逐漸改變?nèi)藗儗?duì)于交互系統(tǒng)的體驗(yàn)方式。所謂的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，就是通過(guò)計(jì)算機(jī)的大量運(yùn)算的高新技術(shù)集成，可以看成是未來(lái)對(duì)社會(huì)生活影響最為重大的科學(xué)技術(shù)之一。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠與建筑環(huán)境設(shè)計(jì)的技術(shù)進(jìn)行融合，從而創(chuàng)造出一個(gè)比真實(shí)環(huán)境還要真實(shí)的虛擬系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中，建筑師能夠通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)創(chuàng)造出具有可視、可感、可知等技術(shù)的三維虛擬世界。從而展現(xiàn)出建筑行業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用效果影響

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相同，之所以能夠得到迅速發(fā)展的原因在于，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)綜合性的計(jì)算機(jī)信息處理，集成了計(jì)算機(jī)圖形、多媒體、人工智能、傳感器與互聯(lián)網(wǎng)之間共同協(xié)作的綜合處理系統(tǒng)，并且能夠?yàn)槿藗儎?chuàng)造出一個(gè)虛擬的體驗(yàn)世界，使得人們的感知能力由真實(shí)走向虛擬。因?yàn)樘摂M的三維空間具有非常強(qiáng)悍的表現(xiàn)力，所以對(duì)于人機(jī)交互的操作系統(tǒng)就更能夠使人感受到身臨其境的感覺(jué)。在建筑環(huán)境設(shè)計(jì)技術(shù)方面應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不僅能夠?yàn)榻ㄖM(jìn)行規(guī)劃與輔助的功能，而且還能夠使設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)刻保持準(zhǔn)確的預(yù)知自己的設(shè)計(jì)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的強(qiáng)大功能遠(yuǎn)不止與此，由于其具有交互式三維體驗(yàn)，所以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的感知要遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于傳統(tǒng)的表現(xiàn)方式。通過(guò)嶄新的信息交互方式，能夠使人親身的感受到三維空間的技術(shù)與魅力，進(jìn)一步通過(guò)三維場(chǎng)景的實(shí)時(shí)調(diào)整，信息系統(tǒng)的不斷完善、集成多媒體技術(shù)等交互體驗(yàn)?zāi)軌蚴沟迷O(shè)計(jì)師針對(duì)建筑環(huán)境設(shè)計(jì)的各種方案都做到了如指掌，并且通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還能夠進(jìn)行有效推敲。簡(jiǎn)而言之，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠使得建筑環(huán)境設(shè)計(jì)進(jìn)入到全新的環(huán)境設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

建筑環(huán)境模型與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠模擬出真實(shí)的物體，也可以創(chuàng)造出抽象的模型。比如房屋、家具、家電等物品或者分子結(jié)構(gòu)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)等。這些物體都是我們世界中真實(shí)存在的，并且能夠通過(guò)各種各樣的工具與設(shè)備來(lái)被人類(lèi)所接收，從而能夠進(jìn)一步感受到我們的世界。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，建筑師能夠?qū)⒈緛?lái)不存在的物體進(jìn)行重構(gòu)，而且也能夠隨心所欲的按照自己的設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括各種各樣的家具材料、環(huán)境設(shè)計(jì)等。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)確定建筑的尺寸與實(shí)際的設(shè)計(jì)，從而保證建筑建成之后與設(shè)計(jì)完全一致，從而避免出現(xiàn)偏差的情況。而且通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行的設(shè)計(jì)能夠隨時(shí)改變視角與光線下所呈現(xiàn)出的不同景象，建筑師也能夠通過(guò)這樣的模型構(gòu)建選擇出自己滿意的方案，如果不滿意還可以隨時(shí)進(jìn)行修改。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑環(huán)境設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1.硬件系統(tǒng)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的硬件系統(tǒng)并不太復(fù)雜，只要能夠滿足設(shè)備的信息的輸入與輸出功能即可，通過(guò)計(jì)算機(jī)的桌面系統(tǒng)進(jìn)行互動(dòng)就能夠構(gòu)建出建議的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，但是如果想要進(jìn)一步滿足虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的全部功能，即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所具備的沉浸感等就必須要配備專(zhuān)業(yè)的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備。包括鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)手套、方向盤(pán)反饋器、手柄等外設(shè)。對(duì)于信息的輸出部分的硬件則需要更高性能的顯示器適配器、多通道投影儀、偏振片以及立體眼鏡。通過(guò)傳感設(shè)備能夠使用戶對(duì)于虛擬環(huán)境產(chǎn)生各種映射反應(yīng)，而且用戶化身能夠在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下對(duì)于自身的體驗(yàn)進(jìn)行疊加，從而產(chǎn)生雙重交互的功能。通過(guò)方位跟蹤器能夠確保用戶在使用虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下對(duì)于用戶的移動(dòng)范圍進(jìn)行精確的測(cè)量，從而避免用戶在使用的過(guò)程中出現(xiàn)各碰撞的危險(xiǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要是根據(jù)幾何體的碰撞檢測(cè)算法來(lái)確定虛擬空間的測(cè)量信息，然后實(shí)時(shí)反饋給用戶，從而保證用戶對(duì)于虛擬空間進(jìn)行身切實(shí)的體驗(yàn)之外，還能夠具有良好的觸覺(jué)感知效果，這樣更加有助于建筑環(huán)境設(shè)計(jì)方案的實(shí)現(xiàn)。

2.軟件系統(tǒng)

如果光有硬件系統(tǒng)是無(wú)法滿足設(shè)計(jì)者或者用戶等人員真正完成虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)體驗(yàn)的，只有通過(guò)建設(shè)一個(gè)與現(xiàn)實(shí)世界相符合的虛擬模型就能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的三維體驗(yàn)，從而較為真實(shí)的構(gòu)建出建筑、環(huán)境、室內(nèi)等真實(shí)存在的事物。通過(guò)三維模型的建立，能夠更加真實(shí)的還原出虛擬現(xiàn)實(shí)空間內(nèi)部的色彩、光影、材質(zhì)等方面的特點(diǎn)。建設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的軟件系統(tǒng)能夠分為三個(gè)部分，第一步是通過(guò)幾何模型的建立來(lái)構(gòu)建出三維場(chǎng)景的幾何模型，從而實(shí)現(xiàn)用戶體驗(yàn)基礎(chǔ)。第二步就是通過(guò)物理模型的構(gòu)件來(lái)確定幾何模型的結(jié)構(gòu)材質(zhì)等，還能夠調(diào)整顏色、光照等外界影響因素。第三部就是建立行為模型，從而對(duì)于物體的運(yùn)動(dòng)和行為進(jìn)行描述。

結(jié)束語(yǔ)：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在這樣的階段，已經(jīng)不再是科技方面的幻想，而是能夠真正為我們?nèi)祟?lèi)社會(huì)帶來(lái)巨大進(jìn)步的影響力，可以說(shuō)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)應(yīng)用到社會(huì)各界以及各個(gè)領(lǐng)域之間的關(guān)系來(lái)取得明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。伴隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與建筑環(huán)境設(shè)計(jì)與技術(shù)的不斷結(jié)合，能夠?yàn)榻ㄖO(shè)計(jì)提供更加創(chuàng)新的設(shè)計(jì)方法與方式，也必然對(duì)于建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展起到改革的作用。

（作者單位：河北科技大學(xué)）

作者簡(jiǎn)介：劉壯（1988-），男，籍貫：河北，專(zhuān)業(yè)：工業(yè)設(shè)計(jì)工程，研究方向：建筑環(huán)境設(shè)計(jì)。