虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑外觀表現(xiàn)中的運(yùn)用探討

周霏

（新疆應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 伊犁 833200）

建筑因?yàn)槿藗兊纳嫘枰霈F(xiàn)，但是發(fā)展到今天，建筑的意義不僅是人們居住的地點(diǎn)，它象征了不同地區(qū)的不同文化和意識(shí)形態(tài)取向，一個(gè)出色的建筑除了具有這些意義，其審美性和實(shí)用性也非常重要，現(xiàn)代建筑在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，也要重點(diǎn)考慮這兩方面。過去的建筑設(shè)計(jì)，效果圖和最終效果往往會(huì)存在很大差距，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被廣泛應(yīng)用建筑領(lǐng)域后，可以使建筑師更直觀地感受到建筑完成后的色彩效果、空間布局，以及建筑的整體感和細(xì)節(jié)內(nèi)容。

1 概念界定

1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念及特點(diǎn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又被稱為“虛擬環(huán)境”以及“靈境技術(shù)”“賽伯空間”等。這個(gè)概念在1989年被正式提出。被運(yùn)用到傳媒、軍事、建筑等各個(gè)領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的內(nèi)核是計(jì)算機(jī)技術(shù)。通過復(fù)原人在真實(shí)的世界中所具有的對(duì)視覺、聽覺、觸覺等真實(shí)感覺，生成以假亂真的數(shù)字化世界，給人一種身臨其境之感。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有三個(gè)非常顯著的特點(diǎn)，沉浸性、交互性和想象性。第一，沉浸式。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)之所以被稱為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，就是因?yàn)樗鼛Ыo人的真實(shí)感，雖然是虛擬的世界，卻能給人身處其中的沉浸式感覺。第二，交互性。這里的點(diǎn)交互性指的不是人與人之間親切友好的交流，而是人與機(jī)器之間的交流，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠使虛擬世界的參與者通過電子設(shè)備與虛擬世界展開自然簡(jiǎn)便的交流。第三，想象性，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在一定程度上激發(fā)了人的想象，推動(dòng)了人的創(chuàng)造力，虛擬世界對(duì)現(xiàn)實(shí)世界任何一個(gè)細(xì)節(jié)的復(fù)原都需要經(jīng)過精密的設(shè)計(jì)和大膽的想象。

1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用及系統(tǒng)分類

虛擬現(xiàn)實(shí)的概念從提出到今天已經(jīng)超過了30年，現(xiàn)代社會(huì)網(wǎng)絡(luò)科技發(fā)展迅速，30年的時(shí)間，虛擬現(xiàn)實(shí)早已在我們的生活中應(yīng)用廣泛。虛擬現(xiàn)實(shí)出現(xiàn)之始，大多只被作為一種能給處理圖像的高級(jí)裝置或技術(shù)用在我國(guó)的軍事、醫(yī)療等非常重要的場(chǎng)合。隨著網(wǎng)絡(luò)科技的向前發(fā)展，技術(shù)越來越成熟，虛擬現(xiàn)實(shí)也從特定領(lǐng)域走進(jìn)了大眾視野。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)生的虛擬世界是由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的并存在于計(jì)算機(jī)內(nèi)部的虛擬世界一般分為兩種情況，一種是曾經(jīng)存在而被摧毀的數(shù)字復(fù)原，也可以是設(shè)計(jì)完成還未付諸施工的建筑再現(xiàn)。

隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，以及人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展速率也明顯加快，而且顯露出了向多樣化方向發(fā)展的趨勢(shì)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)既包含通過高檔可視化工作站、高檔頭盔式顯示器等高級(jí)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)實(shí)模擬的技術(shù)，也包含那些與自然交互或者逼真體驗(yàn)存在較大相關(guān)性的技術(shù)。一般情況下，將虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分為以下幾類，第一類是桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，這類系統(tǒng)借助個(gè)人計(jì)算機(jī)裝置使用鍵盤等輸入設(shè)備就能夠針對(duì)虛擬世界進(jìn)行操控，具有使用成本低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，多用于游戲、設(shè)計(jì)領(lǐng)域。第二類是沉浸虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，這類系統(tǒng)在營(yíng)造一個(gè)封閉空間的基礎(chǔ)上，體驗(yàn)者的視覺與聽覺完全集中于封閉空間內(nèi)，使其產(chǎn)生一種身處其間的感受。第三類是分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，這類系統(tǒng)不僅需要虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的支持，還需要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的知識(shí)，系統(tǒng)將這兩種技術(shù)進(jìn)行了合理融合，使得不同的體驗(yàn)者能夠進(jìn)入同一個(gè)空間，就像一些短視頻平臺(tái)，不同的用戶可以進(jìn)入同一個(gè)直播間。第四類是增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，這類系統(tǒng)能夠給參與者更好的體驗(yàn)感，進(jìn)入這個(gè)系統(tǒng)后，參與者可以針對(duì)環(huán)境中的事物進(jìn)行改變，例如，可以改變房間一些設(shè)施的顏色，對(duì)房間進(jìn)行裝飾，在這個(gè)系統(tǒng)中真實(shí)環(huán)境與虛擬環(huán)境進(jìn)行了巧妙的結(jié)合，最終營(yíng)造出超出前面幾種系統(tǒng)的超強(qiáng)現(xiàn)實(shí)感。

2 在建筑本身外觀中的運(yùn)用

2.1 在色彩元素上的運(yùn)用

色彩是建筑設(shè)計(jì)的重要元素之一，能夠?qū)ㄖ鸬窖b飾作用，使得建筑外觀具有一定的審美性，色彩的運(yùn)用是否適宜對(duì)我們的生活往往能夠產(chǎn)生直接的影響。首先，建筑的色彩會(huì)對(duì)人的情緒產(chǎn)生影響，例如，明亮的紅色會(huì)使人感到振奮與熱烈；奶白色等較為柔和的中間色會(huì)使人感到溫柔；藍(lán)色等冷色調(diào)則會(huì)使人感到清爽。建筑設(shè)計(jì)師往往會(huì)根據(jù)建筑的用途，使用者的情緒需要設(shè)計(jì)建筑的顏色。但是，由情緒需要而產(chǎn)生的色彩的選擇與搭配并不是這樣簡(jiǎn)單，除了這些簡(jiǎn)單的冷暖色調(diào)劃分，不同的顏色搭配也會(huì)帶給人不同的感受，建筑圖紙上的色彩，落實(shí)到具體的施工上，前后色彩、感覺都可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較大的差異，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過電子設(shè)備讓人感受不同顏色搭配帶給人的不同感覺，最終選出最符合人情感需要的建筑顏色設(shè)計(jì)。其次，建筑的審美性非常重要，雖然很多設(shè)計(jì)師會(huì)被建筑的實(shí)用性放在審美性的前面，但是，一個(gè)美觀的建筑不僅具有很大的觀賞價(jià)值，而且還能夠給人帶來一個(gè)好的心情，設(shè)計(jì)師可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將漆多個(gè)版本的設(shè)計(jì)進(jìn)行虛擬對(duì)比，選出最具有觀賞價(jià)值的一版。單純的圖紙想要還原建筑周邊的環(huán)境是非常困難的，或者說根本沒有可能性，建筑并不是獨(dú)立存在的，它需要與周圍的環(huán)境融為一體，因此，虛擬現(xiàn)實(shí)能夠?qū)⒔ㄖ€原的“真實(shí)”的環(huán)境中，使得建筑與環(huán)境相和諧。

2.2 在空間元素上的運(yùn)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑空間設(shè)計(jì)上的運(yùn)用，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

（1）模型的構(gòu)建。設(shè)計(jì)師在對(duì)空間環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以有效構(gòu)建出相應(yīng)的模型，為了保證所建立的虛擬環(huán)境更加真實(shí)，需要聯(lián)合實(shí)際，所以在設(shè)計(jì)空間環(huán)境的時(shí)候需要考慮到模型所具有專業(yè)技術(shù)要素和內(nèi)容，例如，構(gòu)建三維場(chǎng)景，并且設(shè)置立體的聲音。在對(duì)地形模型發(fā)布構(gòu)建的時(shí)候，需要考慮地形地勢(shì)在現(xiàn)實(shí)中的情況，如果地勢(shì)較為平坦而且地形的變化較小，那么便可以只是借助幾何平面的形式對(duì)建筑內(nèi)容進(jìn)行展示，如果地形的變化幅度較大，那么在實(shí)際制作模型的時(shí)候，需要借助灰度圖像來對(duì)模型進(jìn)行處理，在構(gòu)建建筑模型的時(shí)候，需要根據(jù)相應(yīng)的比例，對(duì)建筑空間環(huán)境的底線輪廓進(jìn)一步進(jìn)行勾勒，并且通過縱向拉升的方式，讓建筑的概貌得以有效的呈現(xiàn)，同時(shí)，還需要對(duì)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)進(jìn)行進(jìn)一步的添加。在構(gòu)建模型后可以借助動(dòng)態(tài)瀏覽的方式，讓三維景觀呈現(xiàn)得更加淋漓盡致，使得用戶在體驗(yàn)的過程中有著身臨其境之感。

（2）提高模型的顯示精度。在對(duì)建筑景觀進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，為了使得設(shè)計(jì)者能夠看到更加真實(shí)的建筑，呈現(xiàn)更加細(xì)致的景觀設(shè)計(jì)，必須針對(duì)各個(gè)景觀的位置關(guān)系進(jìn)行慎重考慮，計(jì)算機(jī)技術(shù)能精確地計(jì)算出各個(gè)景觀的具體坐標(biāo)，并且通過紋理效果使得建筑的材質(zhì)與真實(shí)景觀中的建筑材質(zhì)看上去別無二致，最終得到具有高度仿真效果的景觀模型。設(shè)計(jì)者還能使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使得景觀變得更具真實(shí)性，使得建筑景觀的具體位置以及具體參數(shù)都具有較高的精確度?，F(xiàn)階段，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)相關(guān)軟件，可以在建筑的具體建設(shè)地點(diǎn)采集重要參數(shù)，然后完成數(shù)據(jù)導(dǎo)入，使得這些軟件生成的最終設(shè)計(jì)模型能夠達(dá)到更加真實(shí)的效果。一個(gè)設(shè)計(jì)的精妙與獨(dú)到之處也會(huì)通過準(zhǔn)確而真實(shí)的模型模擬得到顯現(xiàn)與強(qiáng)調(diào)，使得設(shè)計(jì)者與客戶在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的最終抉擇時(shí)，不會(huì)因?yàn)榻ㄖＰ痛嬖诘恼`差，做出錯(cuò)誤的判斷。

（3）植物建模。植物作為建筑的主要組成部分，要加入建筑的空間設(shè)計(jì)中。設(shè)計(jì)者會(huì)建立相應(yīng)的植物建筑模型，使其與整個(gè)建筑融為一體。使用簡(jiǎn)單的PS技術(shù)能夠完成植物模型的粘貼工作。在該技術(shù)的支持下，設(shè)計(jì)師能夠看到不同的植株，以及將相同植株放在不同位置的具體效果，進(jìn)而選擇出較為適合建筑的植物設(shè)計(jì)。但是，使用PS技術(shù)也存在一些明顯的弊端，當(dāng)設(shè)計(jì)師想選擇體積較大的植物進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，就需要以各種角度粘貼植株，獲得大量的照片，才能看出具體的效果。這種模式會(huì)使得客戶的體驗(yàn)感變差，只有體積較小的植物才適合使用這種方法進(jìn)行植物建模，并且植物的仿真度還需要進(jìn)一步提升。設(shè)計(jì)者使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制成植物模型的時(shí)候，選擇能夠顯示較大視域的成像較大，并將植物的分布位置進(jìn)行拉近處理。這樣可以使得植物雖然身處于高大的建筑身邊，其特點(diǎn)也能得到一定凸顯，還可以在完成整個(gè)建筑設(shè)計(jì)后，使用建筑渲染軟件對(duì)其進(jìn)行渲染，使得客戶與設(shè)計(jì)者都能夠獲得更好的觀感。

2.3 建筑周圍景觀外觀的運(yùn)用

（1）宏觀條件下的多視角表現(xiàn)。古往今來，世界各國(guó)都不乏優(yōu)秀的建筑，很多著名的城市甚至因?yàn)榻ㄖ?，因此，很多建筑的設(shè)計(jì)，要考慮的不僅僅是小范圍內(nèi)與環(huán)境的和諧，而是與整個(gè)城市的空間布局的關(guān)系，這時(shí)候如果還使用建筑圖紙，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且效果非常差。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠帶人走進(jìn)這座城市，從各個(gè)視角，對(duì)建筑進(jìn)行觀賞與考察。這里敘述的視角僅僅是從建筑外觀角度出發(fā)的視角，每個(gè)城市都有每個(gè)城市的文化，一個(gè)建筑在空間布局和外觀上與城市相融合的前提下，如果這個(gè)建筑所展現(xiàn)出來的文化氛圍與城市格格不入，那么，這個(gè)建筑的設(shè)計(jì)，也是一個(gè)失敗的設(shè)計(jì)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不但能夠讓人感覺到城市宏觀條件下的空間布局，還能感受到城市的文化氣氛，最終通過這種氛圍感受，建筑設(shè)計(jì)師才能夠設(shè)計(jì)出在宏觀上無論是整體的空間布局設(shè)計(jì)，還是整體上的文化氛圍都與城市水乳交融的建筑設(shè)計(jì)，無論這個(gè)建筑是否出色，是否具有高度的審美價(jià)值，它在一定意義上都是這個(gè)城市的一種象征。

（2）微觀條件下的極度細(xì)致表現(xiàn)。平面的設(shè)計(jì)圖，很難表達(dá)出完整的三維建筑設(shè)計(jì)，很多看似三維的圖像，也都存在其盲點(diǎn)，這些建筑圖的細(xì)節(jié)很難被展現(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)圖紙上。因此，一個(gè)建筑設(shè)計(jì)圖完成后，往往需要大量的解說展示工作，用來對(duì)那些模糊的細(xì)節(jié)，也就是無法在圖像上清晰地展示的細(xì)節(jié)進(jìn)行解釋說明。有些圖像甚至需要設(shè)計(jì)者來講解設(shè)計(jì)的核心思想和主要思路。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠提供建筑的虛擬景觀，使觀看者能夠全視角去感受建筑本身。不僅可以省略大多數(shù)解說工作，還可以使人全面而細(xì)致地感受建筑本身。再者，一個(gè)建筑，除了其本身，最重要的就是能和周圍的環(huán)境融為一體，這里不是指簡(jiǎn)單的視覺審美的融為一體，即在環(huán)境中不顯突兀，甚至能夠使得這片空間比起之前更具審美性，而是審美與使用二者共進(jìn)的融為一體。建筑最終都是要投入使用的，建筑周圍的一些小景觀，如小花園、噴泉、石像、小路、綠植等都可以看作這個(gè)建筑的一部分，這些也都是建筑的細(xì)節(jié)問題，如果沒有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的支持，這些景觀如果要詳細(xì)地體現(xiàn)在圖紙上，并且將環(huán)境與建筑的融合也作為建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的圖紙表現(xiàn)，并將這些圖紙?jiān)O(shè)計(jì)展示給這個(gè)建筑相關(guān)的其他人員，難度極大。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?qū)⑦@些小細(xì)節(jié)和建筑的主體共同還原，帶給人更加真實(shí)的感受。這些小景觀既參與了周圍的環(huán)境的組成，又參與了建筑的構(gòu)成，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，這種能將周圍環(huán)境或者成為建筑附屬，與建筑整體同時(shí)呈現(xiàn)的極度細(xì)節(jié)表現(xiàn)無論對(duì)于建筑主體本身的外觀設(shè)計(jì)，還是對(duì)周遭附屬體的外觀設(shè)計(jì)，都能發(fā)揮極大的價(jià)值。

3 結(jié)語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過復(fù)原人在真實(shí)的世界中所具有的對(duì)視覺、聽覺、觸覺等真實(shí)感覺，生成以假亂真的數(shù)字化世界，給人一種身臨其境之感。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分為沉浸虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑外觀表現(xiàn)上主要用于建筑的色彩設(shè)計(jì)、空間表現(xiàn)，以及建筑周圍景觀的設(shè)計(jì)與展現(xiàn)。