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摘要：随着我国的经济发展带来的城市人口增加、市区规模扩大都促使了建筑行业与房地产行业蓬勃发展。人们对于居住环境的舒适度与建筑美观度的要求也不断提高。传统的建筑设计是使用SKETCHUP等建模软件设计方案,用CAD绘制施工图，导致方案表现不直观,工作量极大且易出现漏洞。新兴的虚拟现实技术则能够更好的帮助现代建筑设计师进行一些复杂建筑的设计，这项技术包含的内容很多，其综合性也很强，包含：图形技术、图像数据处理技术、多媒体技术和传感器技术等。虚拟现实能将计算机的图像信息从二维平面转化为多维立体,此项技术运用到建筑设计上就能使得设计师直观的看到设计对象。本文介绍了虚拟现实（称VR）技术原理，对应用实践进行分析并提出一些使用建议，望此项技术能在建筑领域里大放光彩，更好的为人们服务。
关键词：虚拟现实技术;建筑设计；VRML
虚拟现实技术(简称VR)，此技术将三维成象技术、高分辨现实技术与多传感交互技术结合并生成一个逼真的三维虚拟环境。使用者或设计师只需要戴上特定的传感手套或头盔这类传感设备,或是利用pc端鼠标、键盘等输入设备,就能进入虚拟空间里进行浏览,成为虚拟环境当中的一份子,并能与这个虚拟环境进行实时交互。
一、VR技术的原理与设备基础
（一）虚拟现实技术的软件
VR技术需要的软件包括了模型驱动、基础建模、功能编程等软件。
1、基础建模软件：首先需要收集各项数据比如说CAD数据、照片图像数据、航拍数据等，并将这些数据收集并建立一个基础模型数据库，这个数据库的内容为后续开发做准备，可以随时进行数据调用，其模型可以多次使用。
2、模型驱动软件：按照要求从模型数据库中调取一些数据和模型，并将这些模型驱动起来，让用户、设计者能对这些模型进行操纵。
3、功能编程软件是为了实现使用者的一些不同需求而存在的，比如说需要显示模型并显示其后台数据、场景之间进行转换、自动进行漫游、解说语音的触发、动画的运行和停止等功能都需要使用功能编程软件进行特定的程序编程。
（二）虚拟现实技术的硬件
VR技术需要的硬件包括了计算机、传感手套、头盔式显示器、三维立体声音生成器、跟踪器、房式立体显示系统等。完整的虚拟现实系统包括了虚拟环境即计算机世界、听觉系统即立体声、视觉系统即数字头盔显示的画面。身体方位姿态跟踪设备能在人与计算机世界建立一个反馈跟踪联系，这包括了触觉、嗅觉、味觉与力觉反馈系统。
二、建筑设计中虚拟现实技术的实现方法
虚拟现实技术虽然仅问世几年，但其发展速度非常的快，也衍生出了各种方法，比如说现在的CUTE3D、JAVA3D、VRML等等。这些技术都有其各自的特点和使用范围。对于像建筑这类大型场景进行模拟还原使用VRML最为合适。
（一）VRML简介
VRML就像HTML一样是一种编程语言，但是其是为了描述交互式的三维空间的建模语言。对于一些虚拟的房屋、建筑、城市甚至是想象中的一些事物都能进行描述。使用VRML语言来进行编写虚拟空间设计程序，这些程序能够控制这个虚拟空间，并让虚拟空间和浏览者、使用者进行交互体验。常见的三维图像生成制作软件，比如说MAYA、3DMAX等都对VRML语言有非常好的支持,3DMAX不仅是支持VRML程序输出,还能在VRML程序当中通过选择一定摄像机视角在三维模拟场景中进行导航设置,并能在场景当中指定相关的活动控件或感应器来丰富使用者实时进行浏览的内容。
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（二）建筑外观及周围环境的视景生成
建筑设计不同与其他产品设计，其需要考虑到各种环境因素，比如采光、通风等,尤其还需要考虑到视觉美学效果。建筑不仅仅要考虑其使用性能，更需要保证建筑使用者的舒适度，空间使用效率，这就导致现代建筑的设计难度增加，设计更为复杂。
使用了基于真实模拟的三维图形虚拟现实技术,就能让建筑设计者脑海里的设计方案变成可视、可听、可触的形式，并能展现给其他设计师、用户、专家面前,使得他们能更好观察和感受建设实体，更好的提出意见并修改方案制定，优化建筑设计。
视觉部分的模拟主要是从环境集合模型建模，文理材质选择、光照模型、阴影效果、材料色彩、光照效果等几方面进行设计和生成[1]。虚拟现实技术当中的视景场景生成通过Open GL标准进行基础的场景描绘,视景的实时生成与变换是基于三维图形加速卡的硬件绘制技术实现的。对三维图形加速卡的要求,一般说来要求能够支持硬件抗锯齿 (也称为硬件反走样）。
（三）为场景创建互动效果
VR技术的互动性是最让人振奋的，比如说使用3DMAX软件进行效果创建，设计出一些互动效果。比如在“创建/帮助物体(Creat/Helpers)”面板的下拉列表中可以选择“VRML2.0”,这就会出现一个VR工具面板,该面板上存在十二个VRML相关的辅助工具。这当中可用于建筑设计场景互动的辅助工具中有触动感应器、锚、范围感应器。锚是指触发器,当人们点击设置过触发器或触发范围的物体时，就可以切换场景，跳转到一个新的URL链接上，就可以进入另外一个虚拟场景内，这就类似我们在进行DW网页设计时用到的超级链接;或者是与场景当中的另一个指定的摄像机链接,这就类似我们电影画面剪辑中的镜头切换。
（四）虚拟现实的浏览
实现虚拟现实场景浏览的最佳浏览方式就是通过佩戴头盔显示器或者佩戴三维眼睛，这两个设备的成本相对较高。使用windows操作系统中的浏览器进行立体画面转动浏览就比较便宜。这需要在浏览器上先预装一个VRML的浏览插件，还有一些插件比如说CosmoWorlds、CORTVRML等也比较常见，安装完插件之后，就可以将VRML格式的文件放在浏览器中进行浏览，通过键盘、鼠标等设备进行操作，可以直观的进行拉近放远，多角度视角转换，是一种较为廉价也比较好推广的方式[2]。
现在VR技术或其相关软件已经在建筑领域、土木领域都有了很好的应用。为建筑设计提供了很好的服务，对于建筑施工有了很好的指导价值，能使得复杂建筑的架构设计更加便捷简单，并且能运用在灾害防治方面。其应用价值很高，不仅仅是在建筑的初期规划设计应用价值巨大，甚至能在建筑营销阶段发挥很好的作用。在设计阶段，虚拟现实技术能对建筑主体进行很好的比例分析和空间规划，能使得一些宏伟建筑更加宏伟，空间感更好,从微观上对于一些装饰构件能很好的进行选择与搭配，简单直接的视觉体验能使得设计人员工作量减少，工作效率提高，工作质量更好。也能为房地产建筑行业在进行投资管理的时候有更多的参考建议，能进行更加合理的设计规划，能规避一些不必要的风险，并能在宣传阶段让购买者更好的观察体验建筑，能使建筑在投入使用之前更好的体验建筑，进而激发他们的购买欲望，起到很好的营销效果。
三、结语
常规的建筑设计满足不了人们对建筑与环境的高要求，对于复杂建筑的设计师来说，通过平面描绘和立体想象的方式来进行复杂设计的难度非常高。VR技术的使用，能构建一些非常真实的虚拟环境，让使用者进入一个相对真实的模拟环境中，对于建筑设计来说，这能很大程度的简化设计的繁琐程度，打破了以往的平面、立面、剖面的复杂设计模式,能从多角度直观的对设计对象进行观察分析和研究，研究建筑在真实环境下的各个元素成像效果，并能很好的进行空间关系、比例的调整，及时的发现不足之处并进行修改，使设计更加人性化、更加完美。VR技术在建筑设计中的应用价值非常大，随着计算机技术的高速发展，硬件的更新换代，其发展空间非常大，也非常适应时代发展的需求。
参考文献：
[1]赵能.虚拟仿真技术在建筑设计中的应用研究[D].长沙理工大学,2009.
[2]张涛.虚拟现实技术在建筑设计中的应用初探[D].重庆大学,2001.
论文作者:张木子,汪扬
论文发表刊物:《基层建设》2016年7期
论文发表时间:2016/7/4
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