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虚拟现实技术在建筑设计中的作用与实现方法

时间:2015-03-16 来源:未知 作者:小韩 本文字数:2620字
论文摘要

  计算机辅助设计技术经过长时间的发展,已经成为各个领域中不可替代的重要技术,其在建筑行业中的应用也有很长一段时间,其优势也以各种方式显现出来,它帮助设计人员准确的完成建筑设计、画图、计算及其它繁琐的数据处理等工作,从而减轻了设计人员的设计压力,降低工作强度,使得整体的设计周期都有所缩短,设计精度及设计效果都有所提升,在对建筑设计方案进行审核时,也更加的直观,修改也更加的方便,无形中便节省了设计成本,还能够使建筑设计工作者有更多的时间进行创新型思考,促进建筑设计创新,虚拟现实技术就是这样的一种综合、全面的建筑设计方法,它能够真实的模拟虚拟三维环境,具有更为突出的交互性、构想性与沉浸感。

  1 虚拟现实技术在建筑设计中的作用

  建筑设计是一项非常复杂的工作,它不仅要对建筑物的外在空间形象进行设计与创造,不要同时考虑到用户的使用情况,以及建筑物的整体格局等等,要想对建筑设计进行创新和提高质量,就要对规划、设计、施工等等多个环节进行准确的把握,整个设计建造过程都必需十分严谨,不允许出现偏差,而应用传统建筑设计方法想要实现这此要求,要花费大量的人力和物力才能完成。而计算机技术与建筑设计的结合,使得原有的工作内容操作起来更为方便快捷,准确度也更高,虚拟现实技术就是一项较好的建筑辅助设计系统,其应用可以将建筑设计方案通过计算机的形式进行仿真,建筑设计内容以虚拟的方式展现在人们面前,使得人们可以更为真实的感知建筑设计的效果,从而更好的判断建筑设计的优劣。虚拟现实技术应用于建筑设计领域,通常有以下几点作用:

  1.1 展示建筑物的整体信息。原有的建筑设计方式,如二维、三维手段等,虽然能够体现建筑物的部分属性及设计信息,但是也只是从某一种角度简单的传递建筑设计情况,人们只能从外在图形及表现对建筑设计方案有一个简单的直观了解,而虚拟现实技术与建筑设计的结合,使得建筑物更具生命力,人们可能通过漫游等形式,体验身临其境的感觉,使得对建筑物的理解更加深刻、贴切。这样使建筑设计不仅仅是设计者的事,更多的住户以及管理者参与到方案决策中来,增强了设计者与使用者之间的沟通,使得设计方案更具有实用性,也更满足用户的要求。

  1.2 远距离的浏览。在进行建筑设计时,设计人员要与工程单位进行不间断的沟通,最终达成共识,而虚拟现实技术的使用将沟通变得更为方便快捷,它可以通过网络实现设计作用的传输与浏览,从而实现远程交流。此外,如果某些建筑模拟软件的输出格式不支持传输,还可以转换格式。

  1.3 实时多方案比较。在进行建筑方案设计时,通常都会提出多种设计方案,对建筑物的设计形象有多种构想,并通过建模的形式进行展示,从而择优选择,优势互补,再确定最终的设计思路。而通过虚拟现实技术,可以实现不同设计方案之间的实时切换,在同一位置或观察点感受不同建筑设计方案,从而实现不同设计想法间的对比,为最终的设计方案确定提供参考。此外,通过该技术不仅可以进行实时多方案比较,还可以进行建筑设计修改,并实时的将建筑设计修改前后的状态进行比较。

  2 虚拟现实技术在建筑设计中的实现方法

  虚拟现实技术在建筑设计中的实现分为硬件系统与软件系统两部分。

  2.1 虚拟现实硬件系统。简单的虚拟现实系统并不需要太多复杂的设备来实现,只要能够满足具有输入、输出功能的设备即可,简单的计算机桌面互动系统就可以构成一个简单的桌面虚拟现实系统。但要充分实现虚拟现实技术带来的沉浸感、交互性、想象性三个特征就需要专业的信息输入设备和信息输出设备。信息输入设备包括键盘、鼠标等等,信息输出设备包括高性能显示器适配器、单通道或多通道投影响仪、偏振片、立体眼镜等等。借助于传感设备用户可以将自己在现实时空的行为通过用户化身映射给虚拟环境,反之亦然。用户化身在用户与虚拟环境的交互作用过程中起到了桥梁般的中间作用。方位跟踪器所具备的测量功能实现了对用户行为尺度范围的较精确的采样并映射给虚拟空间,虚拟空间基于几何体求交的碰撞检测算法及基于传感器的力反馈技术又可将虚拟空间的测量信息实时地反馈给用户,因此用户对虚拟空间的感受除了身临其境的视觉感受外,还有具备力反馈的触觉感知,这对于在建筑设计方案的虚拟设计是非常有帮助的。

  2.2 虚拟现实软件系统。要想让设计者与用户或者其他人员真正体验到虚拟现实技术所带来的身临其境的临场感与沉浸感,首先就要建立一个与客观世界相符合或者与设计者头脑预想的设计方案相符合的虚拟三维模型,这个三维虚拟场景模型不但能够准确的表现出建筑、环境、室内等客观存在,而且需要较真实的反应出场景的色彩、材质、阴影等。建立可视化三维模型从技术实现上可分为三步:几何建模,主要建立所需三维场景的几何构形;形象建模,主要对几何建模的结果进行材质、颜色、光照等处理;行为建模,主要处理物体的运动和行为描述。几何建模主要是指三维空间的物体经并、交、差等集合运算和旋转、平移、缩放等几何变换,产生设计者所希望得到的较为复杂的立体模型的过程,几何建模的可视化三维模型的基础,目前可以进行几何建模的软件已经有很多,如 3DSMAX,AUTOCAD,SKECHUP,REVIT 等等,这些软件建立的模型基本上都可以通用互换,但比较通用的模型基本上都是基于风格技术,即场景中的立体形体都是由若干个三角形面组成的,三维形体分得越细致,网格就越密,形体上看起来更加逼真,但相应的运算速度也会降低。软件系统及硬件系统的有效配合使得虚拟现实技术在建筑设计中发挥了更大的作用。

  综上所述,虚拟现实技术在建筑设计中的应用对促进建筑行业的发展以及创新有着十分重要的作用,并且随着技术机技术以及网络技术等新型技术的发展,虚拟现实技术会上升到更高的层次。从事建筑设计工作的工作人员,要想在建筑设计领域内有更好的发展,就要熟练的掌握和使用虚拟现实技术,在提高工作效率的同时,可以更好的扩充想象空间,通过对虚拟现实技术软件的学习和使用,提高建筑设计建模速度和质量,并根据客户需求及设计思想等进行实时的更改,从而更好的完成相应的设计内容。只有这样从事建筑设计的个人和单位才会在激烈的行业竞争中具有更多的优势,从而在建筑设计发展道路上走的更好更远。

  参考文献
  
  [1] 张伟东.虚拟现实技术在未来建筑设计中的应用[J].科学中国人,2014(10):244.
  [2] 周巍.谈虚拟现实技术在建筑设计中的应用[J].科技致富向导,2013(23):214.
  [3] 周波.基于虚拟现实技术的展示设计创新研究[J].现代装饰(理论),2011(9):66.

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