虚拟现实技术（VR）在建筑设计中的应用

虚拟现实技术（VR）在建筑设计中的应用

张思桐

沈阳建筑大学，辽宁 沈阳，110168

摘要：随着各种新技术的出现，虚拟现实技术正以其独特的方式在各方面显示出其优越性。由于复杂的建筑语言的产生和发展，这就使得传统的建筑表达方式和空间体验方式无法满足人们对建筑的要求。在建筑设计中，通过多维的形式和对空间的体验来体现虚拟现实技术。基于虚拟现实技术。建筑师可以在项目的任意一个阶段，进入建筑的内部，通过虚拟的现场经验，来体会和掌握整个方案的细节，使方案尽可能地完善。

1.现代建筑设计面临的问题

1.1 建筑模型无法充分展示

目前，在建筑设计中，大概率是以二维或者三维的方式，但是它们只能通过固定的路线和角度来表现，很难达到完全展示出设计者的意图，而且往往会出现一些疏漏，导致设计结果与预期的不一致。

1.2 建筑设计评价体系不完善

目前，建筑设计的主体是具有专业背景的建筑师，用户参与的程度很低。对于使用者来说，他们所能获得的建筑资料非常有限，并不能满足他们的需求。如果能将VR技术应用到人机交互中，那么它的设计就会变得更加灵活，技术和用户之间的配合也会更加紧密，从而极大地提升了传统的视觉效果，因此虚拟现实技术在建筑设计行业中扮演了举足轻重的角色。

1.3数据信息协同与交互的缺乏

在传统的建筑设计中，数据和信息的交互是最关键的环节。当前，在设计阶段，仅由设计者介入，其他工作人员很难介入，往往最终的方案会倾向于设计者的主观想法。并且一个工程项目，需要各个专业人员进行协作，但因为流程的处理特殊性，所以会使不同阶段工作人员在对接中的互相理解产生偏差，导致了整个工程与预期的不相符，最终连主观的方案都不能完全表达出来。

1.4建筑与城市环境的把握较主观

在目前的建筑设计中，建筑与城市环境的把握，主要通过模型以及动画进行表达，但动画会较为片段和局部，利用虚拟现实技术可以使人们真正以人的视角观察自己对于城市的感受，得出真正适合人本身的建筑与周围环境的关系。

2.虚拟现实技术与建筑设计的契合之处

在建筑设计中，计算机辅助已经介入很多年了，目前大部分的设计图纸都由设计师利用计算机完成，设计师可以把主要的精力放置于方案的构思。由电脑生成的设计成果，可以由绘图装置呈现给设计者，并且可以进行仿真，使设计者可以做出修正，这也是得益于虚拟现实技术能够将真实的体验感赋给设计者。

我国建筑学专业的学生培养也是在大学二年级三年级就会采用计算机进行与老师的设计交流，最终的方案成果也是以电脑出图为准，但往往这种方式得出的方案，都是较为主观的，是有一种“想当然”的方案。虚拟现实技术可以使学生进入到接近于真实世界的虚拟场景，可以在其中进行方案的推敲，也能真实的得到建筑空间的体验，从而在学生阶段设计出更好的建筑。无论在学生时代还是未来走入真实的项目，虚拟现实技术都能在建筑设计的各个阶段找到适配的位置，从而设计出更完美的建筑方案。

虚拟现实技术根据用户的参与方式可以划分为4种类型。第一种是桌面式，它通过三维显示屏或一般的显示屏，为使用者提供一个可以观看虚拟空间的窗口。第二种是沉浸式，它可以为使用者配备诸如头戴显示器、位置追踪器和数据手套之类的装置，营造出真实的场景。第三种是增强式，它将虚拟空间和真实的环境完美地融合在一起，让玩家们在没有接触到真实世界的情况下，就能看到真实的场景。第四种是分布式，它使不同地区的参加者相互接触，在同一虚拟的空间中观察和操纵相同的虚拟世界。

目前来看，虚拟现实技术已深入到各个领域，并被广泛地运用于科研与实践之中。而在建筑设计中，不仅要兼顾空间意象，还要兼顾使用者的感觉。虚拟现实能够创建一个十分接近于现实的场景，从而极大地减少了设计者的工作效率、缩短了研发周期、节约了投入。在建筑设计中，运用了许多虚拟技术。

虚拟现实技术通过计算机生成的三维图像，给在场景中的人接近于真实的听觉、触觉、图形和动画。它打破了传统的被动、静态的计算机辅助设计模式。从建筑视觉模拟的可行性出发，可以把它运用到建筑模拟、室内设计模拟、城市景观模拟、建筑过程模拟、物理环境模拟、灾害模拟、历史建筑模拟等方面。在建筑设计中，既要考虑到空间的形象，又要考虑到用户的感受，这是一系列的设计、设计、施工、维护等创造性活动。虚拟现实是一种可以创造和展示虚拟世界的电脑系统，是一个完全的虚拟环境，也可以是一个具体的仿真物体的集合，其使用可以降低设计人员的劳动强度、时间、质量和投资。在建筑设计中，应用了大量的虚拟现实技术。现有的二维和三维表达方法，仅能传递出建筑物的部分特征，并且仅能提供一个尺度的数据，更不能给使用者真实的体验感。

以往使用者得出的体验感，都是比较主观的问卷方式，但是通过虚拟现实技术与生理数据设备的结合，可以将使用者在场景中的体验感真实的量化出来，能够得出建筑场景对于置身其中的使用者的真实的感受，进而可以针对性的做出调整，对建筑方案进行更一步的优化。

在建筑方案推敲中，人们往往会根据所要建造的建筑物，对其进行各种设想，可以多次更改方案在一个非真实的环境，例如让使用者在同一观测地点中，体验到不同的建筑形式。从而能更好地对比各种建筑方案的优缺点，从而做出更好的选择。实际上，利用虚拟现实技术，既能对不同的方案进行比较，又能对特定的部分进行校正，并能实时地与修改前的方案进行对比。

3.展望

国内外都在研究虚拟现实技术，他们已经构建出了一个非常复杂的虚拟世界。由于其应用范围广泛，技术发展潜力巨大，在建筑设计中有着广阔的发展空间，但其软硬件投资较大且可重复性较差，例如多媒体、CAD、绘图、科学可视化等。

但是，不管怎么说，运用计算机展现建筑设计成果都已经成为一种新潮流，虚拟现实技术必将在建筑设计中得到广泛的应用。通过虚拟现实可以得到新的角度去进行建筑设计的推进，也更加符合建筑设计的以人为本，真正地从使用者的角度确定最终的建筑设计方案。在建筑空间体验方面的应用将会与虚拟现实技术更加匹配，有利于方案的反复推敲，可以对此阶段的建筑设计提供极大的帮助。当然，在建筑设计的各个阶段，如何运用虚拟现实技术，还有待于进一步的探索和实践。

4.参考文献

[1]叶飞,井敏飞.互联网·虚拟现实技术·建筑设计——在线虚拟现实设计平台的研究与实践[J].西部人居环境学刊,2014,29(06):22-26.DOI:10.13791/j.cnki.hsfwest.20140605.

[2]边国强,钟兴.虚拟现实技术在建筑设计中的应用——由2006 Autodesk Revit杯全国大学生建筑设计竞赛说起[J].建材与装饰(中旬刊),2007(10):4-5.

[3]陈冰.运用虚拟现实技术辅助可持续建筑参与式设计[J].建筑师,2012(05):18-22.

[4]高慧,孙松山,陈佳艾,郑勇,张玉良.VR与BIM在建筑设计的前景[J].科技风,2021(18):105-106.DOI:10.19392/j.cnki.1671-7341.202118049.

[5]梁爽.VR在建筑设计方面的应用[J].建筑技术开发,2019,46(15):92-93.