虚拟现实技术在建筑设计中的应用

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1、虚拟现实技术在建筑设计中的应用摘要：虚拟现实技术是一项综合性建筑设计方法，减轻设计人员劳动强度，缩短设计周期，提高设计质量，节省投资。设计者设计的建筑物与工程单位可在万维网上相互沟通交流。关键词：虚拟现实建筑设计计算机辅助设计建筑物1　前言计算机技术用于建筑设计已有多年，计算机辅助设计（CAD），主要是帮助设计者把设计、计算、画图、数据存储和处理等繁重工作交给计算机完成，而设计者把主要精力用于创造性构思。计算机产生的设计结果，可通过图形设备向设计者展示，并可模拟，允许设计者作出修改。虚拟现实（简称VR）技术能创造身临其境的感觉。虚拟现实也称虚拟环境或虚拟真实环境，是迅速发展的一项综合性计算机

2、、图形交互技术，它集成了计算机图形学、多媒体、人工智能、多传感器、网络并行处理，利用计算机生成的三维空间形象实现的目标合成技术，通过视、听、触觉，以图表及动画方式呈现，让观看者“眼见为明”。它改变了传统的计算机辅助设计被动静态的信息传递方式。它的特性包括：（1）交互性（interactive）；（2）想像性（imagination）；（3）沉浸性（immersion）.虚拟现实就建筑视觉模拟的可行性而言，应用领域可包括：建筑物模拟、室内设计模拟、城市景观模拟、施工过程模拟、物理环境模拟、防灾模拟、历史性建筑模拟等。在建筑设计中既要进行空间形象思维，又要考虑到以用户的感受为核心，是一连串的创新

3、过程，包括规划、设计、建设施工、维护等。巨大的成本和不可逆的执行程序，不能出现过多的差错，虚拟现实是一种可以创造和体现虚拟世界的计算机系统，虚拟世界是整体虚拟环境或给定仿真的对象的全体，充分利用计算机辅助设计和虚拟现实，可减轻设计人员的劳动强度，缩短设计周期，提高设计质量，节省投资。虚拟现实技术在建筑设计中应用广泛。2　展示建筑物的整个信息现阶段的二维、三维的表达方式，只能传递建筑物部分属性的信息，并且只能提供单一尺度的建筑物信息，使用虚拟现实技术可展示一栋活生生的虚拟建筑物，使人产生身临其境之感，设计不仅仅是设计者的事，住户、管理部门都可起到辅助决策的作用。3　远距离浏览设计者设计的建筑物

4、与工程单位可以相互沟通交流，通过万维网达到远距离浏览，也可以以计算机语言开发与虚拟现实造型语言整合，虚拟现实用于Inter网中提高其普遍性与实用性。4　实时多方案比较在建筑设计过程中，一般都会对设计的建筑物提出不同的设计方案，对未来建筑物的形象做多种设想，在虚拟的建筑三维空间中，可以实时地切换不同的方案，在同一个观察点或同一个观察序列中感受不同的建筑外观，这样，有助于比较不同的建筑方案的特点与不足，以便进一步进行决策。事实上，利用虚拟现实技术不但能够对不同方案进行比较，而且可以对某个特定的局部作修改，并实时地与修改前的方案进行分析比较。5　专用的人机接口交互人机接口是使用者与计算机沟通的桥梁

5、，它是代表使用者意图的转换及计算机程序的执行，良好的人机接口的建立，可减少使用者对系统的学习时间和增强系统的使用效率。在虚拟现实技术建筑设计中，必须有特定的人机接口模式：（1）使用者模式。使用者直接进入虚拟现实中，进行观测与互动操作，以第一人称的观测方式，进行虚拟现实的沉浸观察，隐藏的接口，只有在使用时才出现；（2）代理者模式。在虚拟现实中，常因沉浸环境与现实环境的感性差距，而造成空间迷失现象，以至于使用者无法掌握虚拟现实中的状态，以空间代理者的虚拟环境信息的提供，以第一和第二人称的观察方式，进行虚拟环境中的观测；（3）监控模式。使用者以第三人称的方式，监控虚拟现实中所有的现实状态，并进行虚

6、拟物的监视与控制，而接口的产生与虚拟现实的种类并无绝对的关系；（4）浸入操作模式。将控制虚拟现实物的接口，置于虚拟现实中，以进行仿真式的操作模拟，使用者以第一人称的操作方式，对虚拟物进行控制。从系统整合的观点来分析建筑设计，系统的接口连结不当，影响设计质量和施工程序。虚拟现实系统基本上有两种：模型式和图像式。以模型式虚拟现实，以虚拟现实造型语言（简称VRML）为主要描述语言，使得建筑设计可用计算机进行三维建模，利用效果图和三维施工图与资料库，并利用虚拟现实技术连结到资料库作为实时模拟操作。虚拟现实造型语言，可用来在万维网（3L空间被用户的浏览器解释，它将提供实时显示，一秒钟可以显示多次，这样

7、，用户的机器上将会有一个活动的场景。6　应用实例荷兰的虚拟现实技术起步较快，Eindoven大学的Calibre研究院已用虚拟现实技术进行设计和咨询，他们开发的软件包由一组类CAD的函数组成，称为CAAD软件，为建筑结构的创建、修改和可视化提供了工具包，它支持AutoCADDXF文件的输入输出，而且能够用于虚拟环境中增加动画和对象的动态行为。已用该系统模型化了一座小城市，具体目标是在河中小岛上设计一栋博物馆。