VR/AR技術(shù)在建筑設(shè)計及建筑施工中的應(yīng)用

顧春歡

摘 要：VR/AR技術(shù)是現(xiàn)如今建筑設(shè)計與施工中常用的兩種技術(shù)，本文在分別介紹兩種技術(shù)基礎(chǔ)之上，分析其在各個階段的具體應(yīng)用，最后介紹了兩種技術(shù)的應(yīng)用前景，為今后的使用指明了方向。

關(guān)鍵詞：VR/AR；建筑設(shè)計；建筑施工

中圖分類號：TP391.7 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）11-0118-01

1 相關(guān)介紹

1.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)--VR

虛擬現(xiàn)實技術(shù)，為一種隨著多媒體技術(shù)發(fā)展起來的計算機新技術(shù)，其通過三維圖形生產(chǎn)技術(shù)、多傳感器交互技術(shù)與高分辨率現(xiàn)實等，生產(chǎn)三維逼真的虛擬環(huán)境，并綜合利用計算機圖形學、仿真技術(shù)與多媒體技術(shù)、人工智能等，模擬人的視覺、聽覺與觸覺等感覺器官功能，使人可以沉浸在計算機模擬的虛擬環(huán)境中，并通過語言、手勢等自然的方式與其開展實時交互，創(chuàng)建一種人性化的多維信息空間，隨著計算機軟硬件技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用的前景越來越廣闊。

1.2 增強現(xiàn)實技術(shù)--AR

增強現(xiàn)實技術(shù)是在虛擬現(xiàn)實基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的，通過將計算機生產(chǎn)的虛擬物體、場景或者是系統(tǒng)提示信息疊加到真實場景之中，進而實現(xiàn)對于現(xiàn)實世界的增強。增強現(xiàn)實技術(shù)不僅僅將虛擬對象引入到真實環(huán)境中，同時還可以動態(tài)賦予對象位置與姿態(tài)，進而保證虛擬對象與真實場景的一致性，使得增強現(xiàn)實環(huán)境的漫游更貼近人眼睛的觀察習慣，利用這種交互方式顯得更為自然。同時，因為增強現(xiàn)實技術(shù)保留了真實的場景，所以輸出結(jié)果更為真實。增強現(xiàn)實技術(shù)的實現(xiàn)原理可以簡單地描述為，通過攝像機拍攝真實世界場景，得到真實實際的視頻流，通過跟蹤算法，實時對視頻中的每一幀圖像開展處理與計算，計算得出真實世界對于相機的位置與姿態(tài)，并將計算結(jié)果經(jīng)過幾何變換用于注冊虛擬對象在真實場景中的位置與姿態(tài)，產(chǎn)生虛擬場景。再通過視頻融合技術(shù)，將虛擬場景與真實世界的視頻流融合，得到融合結(jié)構(gòu)實時輸出到顯示設(shè)備，增強現(xiàn)實技術(shù)主要應(yīng)用的建筑的設(shè)計階段[1]。

2 VR/AR在建筑設(shè)計階段的運用

2.1 AR與建筑設(shè)計

可視化的設(shè)計為設(shè)計師之間貢獻設(shè)計視角、進行提供設(shè)計的關(guān)鍵，一個更為直觀的可視化平臺對于如今需要有效地處理數(shù)字信息的建筑設(shè)計產(chǎn)業(yè)來說是必不可少的。增強現(xiàn)實作為一種增強的可視化手段，也將在建筑設(shè)計之中占據(jù)一席之地。AR CAD系統(tǒng)是暖通、給排水設(shè)計師通過可視化設(shè)備可以在虛擬的3D空間中多角度的觀察管線進行設(shè)計深化并檢驗CAD圖紙中存在設(shè)計問題。英國倫敦博物館使用AR技術(shù)推出了時光機器的智能手機應(yīng)用，將歷史的圖片與信息疊加到現(xiàn)在的街景上，加深后人對于歷史的文化理解。唐溆平[2]通過例子分析了建造AR數(shù)字城市的可能性，也就是利用三維追蹤技術(shù)，應(yīng)用點云無標記的識別目標物體并在實物上覆蓋各種的數(shù)字信息，并結(jié)合云計算，實時同步學習與映射算法的優(yōu)化進行了信息的傳輸，最后通過移動設(shè)備下載信息實現(xiàn)數(shù)字城市的應(yīng)用。

2.2 VR與建筑設(shè)計

使用VR技術(shù)開展建筑設(shè)計，在建筑設(shè)計階段就可以通過可視化、動態(tài)的方式全方位的展示建筑物所處的地理環(huán)境、建筑物外貌以及建筑物內(nèi)部的構(gòu)造以及各種附屬設(shè)施，進而使人可以在一個虛擬的環(huán)境中，甚至在未來的建筑物中漫游。所以VR技術(shù)是建筑方案設(shè)計裝修效果展示以及方案投標、方案論證與評審的有利工具，對于建筑設(shè)計、房地產(chǎn)業(yè)與建筑裝修業(yè)等領(lǐng)域具有十分廣泛的應(yīng)用前景。利用VR技術(shù)進行建筑物設(shè)計的基本要素包括虛擬場景建模、虛擬場景渲染、虛擬攝影機設(shè)置、運動速度控制以及虛擬觀察者各種動作的模擬（步行、旋轉(zhuǎn)及其它動作）等等。

3 VR/AR在建筑施工階段的運用

3.1 AR與現(xiàn)場施工管理

因為AR可以在施工現(xiàn)場加載虛擬的施工內(nèi)容，使得現(xiàn)場人員從平面化的數(shù)據(jù)提取這種需要較高專業(yè)素養(yǎng)的活動之中解脫出來，就可以在現(xiàn)場施工管理中減少因為施工組織與圖紙誤解或信息傳遞失真所造成的巨大損失，減少施工人員反復讀圖與識圖的時間，輔助施工人員的管理，加強現(xiàn)場施工人員的培訓甚至通過加載明顯的標記信息強調(diào)重要節(jié)點的施工進而有利于現(xiàn)場安全管理。

3.2 VR與建筑施工

建筑工程施工的施工方法及施工組織的選擇和優(yōu)化主要是建立在施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，但是現(xiàn)代的建筑基本都追求獨具一格，建筑工程施工成為不可完全重復的過程，因此這種模式存在一定局限性，使用施工虛擬仿真技術(shù)就可以直觀、科學地展示不同施工方法和施工組織措施的效果，可以定量地完成方案的對比，有助于施工方案的選擇和優(yōu)化，真正實現(xiàn)最優(yōu)施工。施工虛擬現(xiàn)實技術(shù)能使工程技術(shù)人員通過計算機試驗施工。

4 結(jié)語

將VR/AR用于建筑施工的模擬，不僅能夠以三維圖形、影像等形式實時地、動態(tài)地顯示施工方案實施的全過程，且工程技術(shù)人員可以通過軟件方便地選擇觀察角度對施工現(xiàn)場進行實時漫游，以獲得全面的印象，并可以對方案反復進行試驗，有利于對各道工序的協(xié)調(diào)組織。同時，隨著計算機技術(shù)尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進步，VR/AR將會得到更為長足的發(fā)展，必將更為廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域為人類的生產(chǎn)生活帶來全新的體驗。

參考文獻

[1]周思躍，龔振邦.虛擬現(xiàn)實定義的探討[J].計算機仿真，2006（9）：219-222.

[2]唐溆平.建造AR數(shù)字城市的暢想與現(xiàn)實[J].文化月刊旬刊，2013（2）：76-78.