VR技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

謝寒宵 葛峰

編者按：現(xiàn)在工程項目施工建設(shè)要想保證施工效率和施工質(zhì)量，最重要的就是積極運用各種新型的施工技術(shù)，為整個工程項目的施工發(fā)展提供重要的基礎(chǔ)。VR、AR通過新穎的人機交互模式，可以為建筑設(shè)計和施工人員提供更真實準確虛擬場景，滿足建筑設(shè)計規(guī)劃發(fā)展需要。在VR、AR技術(shù)支持下，能夠構(gòu)建真實建筑場景，針對整個施工設(shè)計中可能發(fā)生的問題進行提前預(yù)設(shè)，制定相應(yīng)解決方案，運用圖紙和文件進行快速準確表達。建筑工程規(guī)劃可以為備料、施工組織優(yōu)化、施工配合提供重要的參考依據(jù)。

引文

隨著數(shù)字化時代的到來，數(shù)字技術(shù)正在向人們生活中的方方面面推進，在數(shù)字化及信息技術(shù)的高速發(fā)展下誕生的VR技術(shù)（虛擬現(xiàn)實技術(shù)）對建筑行業(yè)的發(fā)展起到了頗為重要的作用。信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，也讓建筑行業(yè)受益頗多。VR技術(shù)就給建筑行業(yè)帶來了前所未有的突破。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑中的應(yīng)用與發(fā)展無疑讓建筑行業(yè)緊跟時代潮流，加速了建筑行業(yè)的信息化發(fā)展。文章介紹了什么是VR技術(shù)，分析了其目前在建筑領(lǐng)域中的發(fā)展?fàn)顩r及前景，以及在建筑設(shè)計、建筑施工及建筑遺產(chǎn)保護中的應(yīng)用。

VR技術(shù)概述

VR的全稱是Virtual Reality，也就是虛擬現(xiàn)實技術(shù)，即通過虛擬達到仿真的目的，它產(chǎn)生作用的途徑就是對現(xiàn)實中的數(shù)據(jù)和信號進行分析，通過計算機來模擬一個虛擬的環(huán)境與空間，讓人們身臨其境。VR技術(shù)有很多的優(yōu)勢、特點。例如：第一點就是它具有多感知性。主要體現(xiàn)在操作者能夠進入到模擬的場景中，就像在真實世界一樣，因為VR技術(shù)所建造的背景與真實世界非常相似，操作者完全投入到計算機所創(chuàng)的三維虛擬實例場景中。在VR技術(shù)下，人們進入虛擬場景就有身臨其境的感覺，人們的聽覺、觸覺等多方位的感知都可以得到很好的滿足，真正做到身臨其境。第二點是它給人帶來的真實感。虛擬現(xiàn)實技術(shù)做到了讓置身其中的人們難以辨別真?zhèn)?，這種真實感會給體驗者帶來絕佳的體會。第三點則是交互性。這是指在體驗過程中，體驗者與虛擬空間中所有事物的互動效果，即操作者做出動作后，虛擬空間中的物體給出的相應(yīng)的反饋，主要體現(xiàn)在操作者在虛擬場景中能夠用身體觸碰模擬的物體，能夠得到觸碰物體的反饋，甚至具有位置的移動、顏色的改變、開關(guān)燈、開關(guān)門等交互性。第四點則是自主性。虛擬環(huán)境中存在的所有物體都是經(jīng)過計算機精密的計算得出的，他們都具備了現(xiàn)實生活中所有物體的運動規(guī)律，都會根據(jù)天氣變化、外力因素等作用而自主產(chǎn)生變化，為虛擬環(huán)境的真實性又增添了一份保障。最后一點是構(gòu)想性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)的載體是虛擬現(xiàn)實仿真平臺，它利用計算機生成模擬環(huán)境，利用多源信息融合的交互式三維動態(tài)視覺效果和實體定位的系統(tǒng)仿真，使用戶沉浸其中，這種空間可以是實際存在，也可以是實際難以實現(xiàn)的，或者根本無法實現(xiàn)的空間，用戶可以通過設(shè)備和工具，能夠直觀而又自然真實地從視覺、聽覺、觸覺感受虛擬的環(huán)境。

VR技術(shù)在使用中的優(yōu)越性

增加展示的直觀性

利用VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)對多維空間進行模仿創(chuàng)造，通過技術(shù)軟件，直觀地給人們呈現(xiàn)出建筑裝飾效果，VR技術(shù)在建筑中的應(yīng)用與傳統(tǒng)的三維技術(shù)相比較呈現(xiàn)的效果更加逼真，更好地呈現(xiàn)出建筑裝飾各節(jié)點，有效地烘托氛圍，給用戶更好的體驗，讓其感受到建筑裝飾的魅力所在。

增強設(shè)計的互動性

按照傳統(tǒng)教學(xué)模式加入裝飾課堂設(shè)計，老師通過課本知識講解具體內(nèi)容，以往通常會利用黑板進行畫圖，為學(xué)生進行具體內(nèi)容講解，相對來說教學(xué)方法比較簡單，但是不能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，課堂教學(xué)中整體比較枯燥，相互間的互動性比較差，整個課堂上由老師進行單純講解。當(dāng)前社會發(fā)展中各項新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，在建筑裝飾教學(xué)中，把信息技術(shù)與課堂教學(xué)相互結(jié)合，教師講課利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以生動形象地展示教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生更好地理解建筑裝飾知識，增加學(xué)生對學(xué)科的認知。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行動態(tài)講解，可以讓學(xué)生了解具體內(nèi)容，同時給學(xué)生傳達老師的思想，在老師引導(dǎo)下讓學(xué)生進入虛擬構(gòu)造中，通過學(xué)生的親身感受，了解當(dāng)前的設(shè)計理念。

使預(yù)算更加精準

在建筑裝飾設(shè)計預(yù)算方面，通過VR信息技術(shù)可以更好地呈現(xiàn)，發(fā)揮技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，讓用戶可以全方位地了解最終圖示效果，讓用戶有更逼真的感受，在VR虛擬技術(shù)中讓用戶真切地看到整體效果是否滿足自身需求，在虛擬空間內(nèi)可以展現(xiàn)設(shè)計所用的材料以及整體建筑結(jié)構(gòu)，明確具體的建筑風(fēng)格情況，在新技術(shù)應(yīng)用中消耗較少的人力、物力資源，而且在很大程度上可以提升預(yù)算準確性，避免了不必要的耗費，整體降低建筑裝飾設(shè)計成本。

使得建筑裝飾設(shè)計的合理性不斷提升

在建筑裝飾設(shè)計教學(xué)中科學(xué)應(yīng)用VR虛擬技術(shù)，把建筑裝飾設(shè)計整體融合，繪圖模式下改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，與現(xiàn)代社會發(fā)展相互接軌，提升建筑裝飾設(shè)計的合理性，不僅可以滿足用戶需求，還使整個設(shè)計變得更加人性化，為建筑裝飾設(shè)計發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

VR技術(shù)在建筑領(lǐng)域的發(fā)展趨勢

VR技術(shù)在建筑領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀

大量研究結(jié)果顯示，由于VR技術(shù)的研發(fā)與制作成本非常的高昂，因此VR技術(shù)在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用其實還沒有完全成熟，目前的應(yīng)用主要是在建筑安全方面較多，例如VR傷害體驗?zāi)M、VR安全互動教學(xué)以及VR安全操作訓(xùn)練。VR傷害體驗?zāi)M是指能夠通過虛擬環(huán)境來模擬施工過程中最容易發(fā)生的一些安全事故，使體驗者能夠近距離地體會施工過程中的危險及隱患，有效地排查此類情況的發(fā)生。VR安全互動教學(xué)是指，通過虛擬工地內(nèi)的實況，對施工地點中的安全設(shè)施進行模擬使用，以防在危險發(fā)生時，難以對安全設(shè)施進行操作并完成自救。VR安全實操訓(xùn)練，顧名思義，就是在虛擬工地環(huán)境中進行安全正規(guī)的操作訓(xùn)練，同時也為施工人員在危險發(fā)生時能夠更好地進行安全自救做了鋪墊。

VR技術(shù)在建筑領(lǐng)域應(yīng)用前景

總的來說，在建筑界，這項技術(shù)的發(fā)展未來是非常可觀的。雖然目前還沒有完全成熟，但是隨著科技的迅速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也被越來越多地應(yīng)用于建筑行業(yè)。比如說，從前設(shè)計師們只是依靠二維的作圖方式進行創(chuàng)作，而且各個方面的設(shè)計師們的溝通途徑是非常閉塞的，二維的圖像限制了設(shè)計師們的溝通交流，有了該技術(shù)的融入，在進行建筑設(shè)計時，設(shè)計師們就能更直觀更立體地對自己的設(shè)計進行分析，并做到與其他專業(yè)設(shè)計師的有效調(diào)解，呈現(xiàn)一個更好的設(shè)計作品。除此之外，該技術(shù)的使用也讓建筑的施工更加高效安全。因此，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑業(yè)中的發(fā)展是非?？捎^且必要的。

VR技術(shù)在建筑裝飾設(shè)計領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

VR技術(shù)在建筑裝飾設(shè)計課堂教學(xué)中的應(yīng)用

在我國建筑裝飾設(shè)計教學(xué)中結(jié)合教育歷史，與當(dāng)前的教育實踐相結(jié)合，努力與現(xiàn)代社會接軌，各項教學(xué)模式逐漸創(chuàng)新發(fā)展。目前建筑裝飾設(shè)計教學(xué)開展多門課程，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中需要學(xué)習(xí)建模和平面設(shè)計等相關(guān)知識，這些知識是建筑裝飾設(shè)計學(xué)習(xí)的重點，作為核心課程，在日常學(xué)習(xí)時會隨著學(xué)生知識儲備的增加難度逐漸增大，知識從二維層面逐漸向三維過渡，整體上是向立體化發(fā)展，逐漸構(gòu)善完善的學(xué)習(xí)體系。

在傳統(tǒng)教育模式下，建筑設(shè)計課程由老師進行專業(yè)設(shè)計，通常為了更直觀地展示，會利用平面圖片來展開教學(xué)，很多學(xué)生觀看平面圖片不能對立體的圖示進行詳細解讀，在學(xué)習(xí)立體知識時難度比較大。所以當(dāng)前教學(xué)中基于新技術(shù)，可以在教學(xué)中把VR技術(shù)與建筑設(shè)計裝飾相互結(jié)合，利用此項新技術(shù)展示設(shè)計中的關(guān)鍵節(jié)點，可以讓學(xué)生更好地理解三維圖示構(gòu)造，制作動畫進行裝飾動態(tài)演繹，觀看完成后學(xué)生可以自己動手設(shè)計，在整個教學(xué)過程中學(xué)生可以更好地掌握難點問題，指導(dǎo)學(xué)生更好更快學(xué)會知識，同時利用知識解決實踐問題，培養(yǎng)學(xué)生能力。在社會現(xiàn)代化發(fā)展中，人們的審美需求逐漸改變，建筑裝飾設(shè)計教學(xué)應(yīng)該與人們的需要相互結(jié)合，教學(xué)中建筑裝飾設(shè)計教學(xué)應(yīng)該基于VR技術(shù)進行改進，在教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會更多的知識，保證課堂教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)生的能力不斷提高，培養(yǎng)專業(yè)人才為學(xué)生后期進入社會打下基礎(chǔ)。在建筑裝飾設(shè)計教學(xué)中利用VR技術(shù)實現(xiàn)課堂的靈活轉(zhuǎn)變，讓學(xué)生自身更直觀地了解建筑裝飾設(shè)計應(yīng)用，同時學(xué)?？梢岳么隧椉夹g(shù)促進教學(xué)工作的開展。

VR技術(shù)在建筑裝飾設(shè)計實訓(xùn)課中的應(yīng)用

建筑裝飾課程教學(xué)中，如果單純通過圖紙、圖片給學(xué)生講解知識，學(xué)生學(xué)習(xí)難度比較大，通常情況下學(xué)生不能徹底了解圖紙問題，在實訓(xùn)課中會出現(xiàn)圖紙反復(fù)修改問題。主要是按照傳統(tǒng)的教學(xué)，利用CAD進行繪制，建筑設(shè)計中各項都通過圖紙展示，很多建筑裝飾的包面比較復(fù)雜，需要對其立面進行分析，在圖紙設(shè)計過程中相互之間關(guān)聯(lián)性比較強，在利用CAD繪圖時，設(shè)計難度比較大，而且學(xué)生自身的能力有一定的局限，因此并不能從整體上保證設(shè)計出的圖紙的質(zhì)量。

利用VR虛擬技術(shù)對施工構(gòu)造課程進行教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)首先需要了解現(xiàn)場整體工作情況，指導(dǎo)學(xué)生進行詳細觀察分析，在學(xué)生基本了解后進行深層次知識學(xué)習(xí)。其次由老師進行演示，然后針對學(xué)生掌握情況進行教學(xué)。最后，需要學(xué)生自身進行參與，在課程教學(xué)中進行實踐設(shè)計，讓學(xué)生掌握知識。但是實際教學(xué)中授課結(jié)合成本的各項因素綜合考慮，一些建筑設(shè)計成本比較高的工藝，需要利用較為簡便的方式進行直觀呈現(xiàn)，很多學(xué)生不能切實地進行設(shè)計操作。此時利用VR虛擬技術(shù)讓學(xué)生進行實際操作，增加學(xué)生對知識的掌握和理解程度，讓學(xué)生在體驗中學(xué)會知識，增加學(xué)生對課堂知識學(xué)習(xí)的熱情，同時達到課堂教學(xué)最佳效果。

VR技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

這項技術(shù)正在建筑界逐步發(fā)展，對于建筑模型本身來說，虛擬現(xiàn)實技術(shù)快速并直觀地為我們傳遞著建筑模型的信息。在進行建筑模型的構(gòu)建時，該技術(shù)為我們實現(xiàn)了兩方面的要求：首先，它做到了參數(shù)化建模;其次，它讓模型在進行調(diào)整修建時，更加地智能便捷。就第一個層面來說，建筑模型在制作時，不僅僅是點、線、面的組合那么簡單，而是各種信息交織在一起，通過復(fù)雜的重組而得來的三維立體模型。這種立體的信息組合，也提供給我們更直觀的信息解讀。利用投影關(guān)系，我們可以選擇任何我們想要了解的面進行操作，這樣就能夠看到建筑模型的剖面效果。同時，它還可以根據(jù)模型中的門窗等預(yù)算出所需要的材料。就模型修改的智能性來說，由于建模的數(shù)據(jù)信息都是相互關(guān)聯(lián)的，我們在對其中一個部分進行修改時，模型的其他部分便會自動地給出相應(yīng)的變化。

VR技術(shù)在建筑遺產(chǎn)保護中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)除了在建筑設(shè)計和建筑施工中發(fā)揮作用外，在遺產(chǎn)保護方面也創(chuàng)造了越來越多的可能性。通過VR技術(shù)來展示建筑遺產(chǎn)，在盡可能地保證了建筑遺產(chǎn)呈現(xiàn)的真實性的同時，還有著許多突出的優(yōu)勢。它能夠減少對建筑遺產(chǎn)的破壞與傷害，這些破壞可能是自然因素造成的，也可能是人為因素造成的。除此之外，當(dāng)人們不便于長途跋涉去欣賞美麗的建筑時，就可以通過該技術(shù)實現(xiàn)這一點。這也就提高了建筑遺產(chǎn)在人們視野中出現(xiàn)的頻率，對建筑遺產(chǎn)的保護與傳承有著極大的好處。

例如：敦煌莫高窟的數(shù)字化呈現(xiàn)為我國建筑文化遺產(chǎn)的數(shù)字化管理做出了表率。隨著年歲越來越長，敦煌莫高窟在風(fēng)沙、地震等自然因素與人們隨意刻畫等人為因素的雙重作用下，遭受了非常嚴重的破壞。隨著信息及技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字化的管理能夠有效防止壁畫、彩雕等文化遺產(chǎn)繼續(xù)遭受嚴重破壞。通過技術(shù)手段，將壁畫、彩雕等文化遺產(chǎn)在虛擬環(huán)境中呈現(xiàn)出來，既便利了人們的觀賞，又避免了敦煌莫高窟持續(xù)受到傷害。

VR技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

這項技術(shù)不僅在建筑設(shè)計方面起到非常重要的作用，在建筑施工方面也做出了重要貢獻。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以模擬出施工現(xiàn)場的操作順序與步驟，讓管理人員更加直觀地進行監(jiān)督指導(dǎo)，及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，確保施工現(xiàn)場一切正常。VR技術(shù)讓施工過程更加細微地出現(xiàn)在人們眼前，這讓操作人員們在施工前就對場地有了一定的了解認知，提高施工效率。人們在置身于施工現(xiàn)場之時，更能夠體會到安全對我們的重要性，更能夠警惕危險的發(fā)生。同時，我們還可以利用VR對建筑構(gòu)件進行測試，更加確保安全性。

上海有間科技VR旗下的工地VR安全體驗館，該體驗館就做到了讓人們真正地身臨其境，模擬了在施工過程中可能發(fā)生的安全事故及應(yīng)對措施，跳脫了從前說教式的安全教育，用更加鮮活的方式讓工地安全問題深入人心。

結(jié)語

綜上所述，VR技術(shù)對于推動建筑行業(yè)的發(fā)展有著舉足輕重的作用，在時代的進步與發(fā)展下，能否把握新技術(shù)、新手段，發(fā)展創(chuàng)新思維，讓建筑行業(yè)與信息技術(shù)的發(fā)展接軌是對于我們的考驗。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用雖然尚未完全成熟，但從其對于建筑設(shè)計、建筑施工以及建筑遺產(chǎn)保護等方面的突出貢獻來看，其在建筑行業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展必然有可期的未來！

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