VR與AR技術在建筑室內(nèi)設計中的應用探討

劉建村

【摘要】：虛擬現(xiàn)實以及增強現(xiàn)實問世以前，建筑設計幾乎被CAD技術統(tǒng)攬，該技術能夠有效縮短建筑設計工期，提高設計精確度，降低建筑成本。然而，在現(xiàn)階段建筑建造中，不僅有建筑規(guī)劃，還有系統(tǒng)設計，系統(tǒng)實施，運行管理及維護等等，運用CAD技術就很難滿足。AR（虛擬現(xiàn)實）技術與VR（增強現(xiàn)實）技術的出現(xiàn)就使得這些問題得以擺脫，二者的真實性體驗，讓建筑模型在設計方法、設計觀念上都發(fā)生了翻天覆地的變化。同時，隨著現(xiàn)代社會的飛速發(fā)展，VR與AR技術在生活中的運用愈加廣泛。

【關鍵詞】：虛擬現(xiàn)實；增強現(xiàn)實；室內(nèi)設計；應用

VR與AR是現(xiàn)代信息技術模擬生成的一個立體數(shù)字空間，通過VR與AR，能夠模擬出讓人在感官上有身臨其境感覺的場景。同時，當人處于虛擬現(xiàn)實世界中時，人的觀察不會受到類似二維、三維電影的視角限制，同時空間內(nèi)的事物也能夠讓人體驗到完整的五感。VR與AR技術在建筑室內(nèi)設計中的運用，使得工程師對室內(nèi)設計能夠有更加充分的把控，通過最真實的反應逐漸改善設計思路，使得室內(nèi)設計更加人性化。

一、VR技術在建筑室內(nèi)設計中的應用

（一）VR技術特點與VR系統(tǒng)

1.VR技術的特點

（1）臨場感

VR技術在創(chuàng)造場景上十分逼真，當用戶處于VR技術下的場景中，能夠增加對該場景的感知程度。如果將這種技術運用與建筑領域，那么，除了設計師能夠根據(jù)場景設計作調(diào)整，客戶根據(jù)VR技術呈現(xiàn)的虛擬現(xiàn)實，能夠提前感受到設計師的設計方向，并與設計師做溝通。

（2）交互性

身處于VR技術下的虛擬現(xiàn)實中，利用傳感設備，能夠充分實現(xiàn)人與虛擬環(huán)境中事物的交互。VR技術能夠?qū)⑵渲心M的對象反映到人的五感當中，例如，人用手觸摸到虛擬世界中的水時，手就會有觸摸到水的感覺，如果人在其中拿起一個物體，那么隨之人也能夠感受到這個物體的重量，并且如果該技術運用到圖書館中，當讀者翻頁或者挪動書本時，虛擬世界中的書本也會跟著翻頁或移動。

（3）想象性

VR系統(tǒng)能夠展現(xiàn)出現(xiàn)實中不能夠展現(xiàn)出來的畫面，除了展現(xiàn)奇異的想象環(huán)境以外，它還能夠展現(xiàn)過去和未來，例如，當用戶利用該技術對室內(nèi)設計進行查看時，他面前如果有一張書桌，那么他不僅能夠感受到現(xiàn)階段使用書桌時自己的感受，還能夠通過虛擬現(xiàn)實感受到兩年或者三年以后自己使用書桌的感受。幫助客戶可以更好地做房屋室內(nèi)設計評估。

2.VR技術系統(tǒng)

VR技術系統(tǒng)在構(gòu)成上包括硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)，其中硬件系統(tǒng)又有計算機、跟蹤器、傳感手套、三維立體聲音生成器等等，這些硬件系統(tǒng)的存在目的是為了讓用戶在嗅覺、視覺、觸覺上能夠有更加主觀的感受。軟件系統(tǒng)包括基礎建模軟件、模型驅(qū)動軟件、功能編程軟件?；A建模軟件根據(jù)原始數(shù)據(jù)形成一個模型數(shù)據(jù)庫，后續(xù)的模型建立都需要以這個模型數(shù)據(jù)庫為基礎。模型驅(qū)動軟件可以將虛擬模型按要求驅(qū)動，功能編程軟件能夠讓場景轉(zhuǎn)換流暢，動畫自動運行等，能夠滿足用戶的體驗需求。

（二）VR技術在建筑室內(nèi)設計中的應用

1.利用VR技術做室內(nèi)環(huán)境分析

建筑中高層建筑氣流分布對用戶的居住體驗有一定影響，當兩個高層建筑距離近，兩棟建筑之間就會有氣流通過，同時風速增加，風速過高會導致環(huán)境污染，妨礙行人，也會影響周邊環(huán)境的結(jié)構(gòu)，引起局部溫度較低，導致建筑物的屋頂表面損傷，引發(fā)一系列安全問題。應用虛擬現(xiàn)實技術，可以模擬建筑模型，根據(jù)實際的環(huán)境氣候，建立空氣流動模型，實時動態(tài)建筑模型的變化，從而改變空氣流動和強度的方向，達到建筑設計的理想效果。計算機可以對數(shù)據(jù)值進行實時統(tǒng)計，有利于優(yōu)化設計方案，科學合理地優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，從而提高通風條件。

2.利用VR技術比較建筑設計

虛擬現(xiàn)實技術著重于設計元素的比較和編輯的實時性能。通過更改設計元素，它可以適應當前的體系結(jié)構(gòu)設計需求，并且可以對任何體系結(jié)構(gòu)設計元素進行實時的比較和修改。建筑高度控制是一個重要的環(huán)節(jié)，一般建筑高度控制的設計，需要考慮不同地區(qū)的差異，也需要考慮景觀保護，要將文化遺跡和自然景觀納入到保護范圍中去。對于不同的建筑方案，VR技術的應用能夠讓這些方案之間實現(xiàn)實時變換，也可以對建筑物的高度進行實時的修改。能使建筑師更好地實現(xiàn)多方案的分析與比較，從而對設計方案作更直觀、更科學的選取。

（三）VR技術運用與建筑室內(nèi)設計的應用前景

在未來，VR技術預計會走向分布式VR技術，這種技術是對相對獨立的傳統(tǒng)計算機的界限突破，是人類的信息服務方法更加直觀逼真。在異地工程項目設計中，分布式VR系統(tǒng)是很有必要采用的，這樣一來，不同地點的設計師能夠?qū)ν还こ套龇抡嫣接?，通過這種仿真探討實現(xiàn)復雜的工程仿真。

二、AR技術在建筑室內(nèi)設計中的應用

（一）增強現(xiàn)實（AR）概述

增強現(xiàn)實是借助三維顯示技術、交互技術、多傳感技術等，將計算機當中的信息傳遞成虛擬的現(xiàn)實環(huán)境，當真實環(huán)境與虛擬環(huán)境充分同步以后，或者兩種環(huán)境疊加一起，讓用戶增強對真實環(huán)境的理解。和虛擬現(xiàn)實相比，增強現(xiàn)實的現(xiàn)實感更加強烈，但是他的建模工作量比起虛擬現(xiàn)實又要小，因此廣泛應用于現(xiàn)代化各種領域當中，例如，在工業(yè)硬體安裝與維修領域中，就利用頭盔顯示器把機器內(nèi)部結(jié)構(gòu)通過AR技術呈現(xiàn)，緊接著就可以通過看到的畫面解決一些技術上的難題。

（二）增強現(xiàn)實在建筑室內(nèi)設計中的應用現(xiàn)狀

在建筑室內(nèi)設計中，增強現(xiàn)實能夠?qū)κ覂?nèi)設計實現(xiàn)建模，它可以將設計出的建筑模型配合以運動的人流，為設計師直觀地表達建筑落地后的狀態(tài)。同時，在模型建立以后，人可以自如選擇進入其中或離開，同時還能實現(xiàn)場景的放大縮小，是一種超越了傳統(tǒng)的全方位虛擬體驗。

在建筑室內(nèi)設計中，它可以自動提取模型的大小、形狀等，在建模設計中，直接掃描就可以提取場景?？梢哉f，就目前來說，增強現(xiàn)實對建筑室內(nèi)設計的應用十分有利。

（三）增強現(xiàn)實在建筑室內(nèi)設計中的應用前景

目前，城市中舉辦的各種建筑展覽里，展示建筑通過圖紙、照片等體現(xiàn)出來，如果要利用建筑模型展示則加大了工作難度，但是不利用模型又不能夠較好地表現(xiàn)場景，即便圖紙、照片以及動畫如何生動，都不能夠讓人產(chǎn)生身臨其境的感受。而AR技術就能夠做到這一點，參觀者在AR制造的場景中可以自由走動，同時能夠充分感受到建筑結(jié)構(gòu)、顏色等等，不僅有利于節(jié)約模型成本，表現(xiàn)形式也更加生動。通過時間與空間的結(jié)合，虛擬模型能夠有更加生動的表現(xiàn)，它能夠?qū)斍暗氖┕せ剡M度展示出來，同時通過這個展示，還能夠進一步推算出工期究竟會延遲還是提前。

結(jié)束語：

AR與VR技術是新型的科學技術，虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實在各領域中都具有著較大程度的運用。就建筑室內(nèi)設計上看，虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實兩種新技術也可以結(jié)合運用，通過虛擬現(xiàn)實給人身臨其境的感覺，再借助增強現(xiàn)實使人產(chǎn)生更加直觀的感受。在現(xiàn)代化領域中，AR與VR技術前景廣闊，在未來極有可能帶動生產(chǎn)經(jīng)營模式的革新。當虛擬與現(xiàn)實相互重疊時，人類社會的嶄新一頁必將展開。

參考文獻：

[1]李剛.建筑室內(nèi)設計中虛擬現(xiàn)實技術的應用[J].科技經(jīng)濟市場，2017，（07）：19-20.

[2]祁長興，劉峻杭.虛擬現(xiàn)實在室內(nèi)設計中的實際應用[J].軟件工程，2017，20（04）：1-3.

[3]蔚建元.VR技術在建筑室內(nèi)設計中的應用探討[J].居業(yè)，2016，（08）：54-55.

[4]吳起國.虛擬現(xiàn)實——增強現(xiàn)實（AR）在建筑室內(nèi)設計中的應用[J].現(xiàn)代科技，2017，（05）：23-26