浅析虚拟现实在建筑设计中的应用 程健 ２３００１１） （安徽寰宇建筑设计院，安徽合肥摘要：在当下这个信息技术与互联网全球化飞速发展的时代大背景下，人们赖以生存的建筑与城市都发生了翻天覆地的变化， 同时设计工具及设计模式都在不断更新，建筑学从未间断拓宽设计的领域。社会学、城市学、环境学、生态学、市场经济学、人体学 科、系统工程学、行为心理学等都已逐步渗入建筑学这门古老的学科中，传统的建筑学正发生着变化。与自然科学、人文学科相融 合，通过艺术构思的软件与信息论、运筹学、统计学以及计算机等近代科学方法论和技术手段的硬件相结合。文章结合建筑设计 的发展现状，浅析虚拟现实在建筑没计中的应用。 关键词：建筑设计；虚拟现实；应用 中图分类号：ＴＵ３１１．４１；ＴｔＮ８２．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—５７８１（２０１３）０４—０４６４—０２ 在世纪交替的今天，有责任的建筑师已经开始对 近代建筑的功能主义和形式主义进行反省，对地域、 这些软件不断地完善与成熟。给设计师带来了空前 的灵感释放空间Ｌ３］。目前，世界上一些先锋建筑师正 传统、装饰等进行再评价。人类生活为愈来愈高度发 达的技术所支撑，强调追求经济合理性的同时，要求 寻回失落了的丰富的人类生活的期望也日益高涨Ｅ 。 尤其是随着现代建筑由“现代主义”向“后现代主义” 的变化，建筑师开始有了创造新文化的责任感。基于 我国近年来的建筑建设流程调查，发现建筑师在研究 人口构成、政治、经济环境、地理因素等方面，越来越 拓宽了视野和职能范围，从构想、论证到建立模型已 在探索如何用借鉴工业造型设计软件进行三维设计。 ２虚拟现实的内涵及发展状况 ２．１虚拟现实的内涵 Ｍｙｒｏｎ Ｋｒｕｅｇｅｒ曾用这样的例子来表述虚拟现 实：在一幕用电脑制做的场景中，一块石头瞄准你的 头部打来，尽管你知道它是虚拟的，你还是会闪避。 这说明电脑所展示的景象是真实可信的。这块石头 以及场景便叫作ＶＲ。ＶＲ的目的是从人的各种自然 动作，包括体态的变化，眼睛的转动，语言甚至表情的 变化中捕捉信息，实现人机交流。 ２．２虚拟现实的发展历程 基本形成了一套科学的体系。 １建筑设计的发展现状 千百年来人类一直围绕如何表达其设计而探索， 亦是一个老生常谈的话题。在遥远的古埃及时期，二 维图像就已经成为人们表达建筑的方式，由于当时人 利用电脑摹拟实际景象的技术出现于２０世纪 ６０年代初期。ＮＡＳＡ生产的软件Ｆｌｉｇｈｔ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 是其中最早的一个。这是一个摹拟飞行和空战的游 戏软件，自投入市场后久盛不衰。然而，无论电脑摹 拟的景象多么逼真，最终在屏幕上显示的画面只能是 二维的ｌ４］。由此科学家们便投入了三维图象显示技 术的研究。１９６５年，Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ Ｉ Ｆ提出头盔式三维 显示是图象显示的理想方式。７０年代中期，Ｍｙｒｏｎ Ｋｒｕｅｇｅｒ将当时的虚拟现实技术称为Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｒｅａｌ— 类还没发明纸张，埃及人将住宅剖面生动地表现在壁 画之中。然而现实中的物体基本都是三维的，二维图 纸实际上是人们在缺乏技术手段的情况下将三维信 息简化为二维信息，从而实现表达和交流的目的Ｅ 。 技术方法随着计算机技术的迅速发展，２Ｏ世纪６０年 代初人们开始能够直接用三维的工程语言进行表达 和交流，但当时的模型是十分简单的线框模型。迄今 为止，世界上的三维建模软件已非常多。与建筑行业 有关联的主要是机械制造软件和工业造型设计软件， 收稿日期：２０１３—０６—２０；修改日期：２０１３—０７—０２ 作者简介：程ｉｔｙ即“人工实境”。１９８９年，ＶＲ领域的先驱，美国人 Ｊａｒｏｎ Ｌａｎｉｅｒ率先使用了“Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｖ”即“虚拟现 健（１９６３一），男，安徽合肥人，安徽寰宇建筑设计院高级工程师 ４６４ 《工程与建设》２０１３年第２７卷第４期 实”一词，从而将之前人们使用的“Ｖｉｒｔｕａｌ Ｗｏｒｌｄ， Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃｏｏｋｐｉｔｓ，Ｖｊｒｔｕａｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ”等统一称为 “虚拟现实”。几乎在这同一时期，科学家研究出了头 盔式三维显示器，能提供６个自由度的数码手套，立 体声耳机以及相应的硬件及软件系统。进入９０年代 后，随着电脑的迅速普及和电子媒体的发展，ＶＲ开 始被广泛地应用到实体模型制作，信息交流和管理， 艺术及娱乐等各个领域，同时也成为勇于创新和大胆 尝试新技术的建筑师的新宠。 ３ 虚拟现实在现代建筑设计中的应用 正如电视和电子游戏的出现带给人们生活和工 作方式的巨大变化，虚拟现实的出现，无疑为建筑师 提供了新的思路。打破了以往建筑设计中“平面，立 面，剖面和三维模型”的模式。建筑师可以在任意时 间和设计的任意阶段“走进”设计中去，从任意角度观 察和检讨自己的设计，身临其境地感受空间、尺度、环 境、光线甚至声音的变化，从而使设计更趋向完美［５］。 虚拟现实在建筑设计领域的应用，可以简单地从设计 检测手段、设计手段、以及市场手段三方面进行归纳： ３．１设计检测手段 虚拟现实技术可以被用来研究建筑及周围环境 的声、光效果及结构性能。如模拟自然光和人造光的 效果，检测建筑物的隔音效果和光学指标等。 ３．２设计手段 最新的虚拟现实技术，使设计者能够在漫游的同 时对设计作出修改和补充，迅速、准确地对比各种设 计方案的可行性［６］。虚拟现实使设计者对建筑与环 境，人与空间的体验更加生动和准确，从而使得设计 更加美观实用，建筑师的工作更加有趣和人性化。 ３．３市场手段 虚拟现实技术一出现，即受到房地产商的青睐， 成为他们应付苛刻买家的得力工具。这一技术也大 大方便了买家。利用虚拟现实技术，买家只要戴上头 盔和手套等传感设备，就可以随意走动，挑选自己中 意的房产，上楼，下楼，开门，开窗，眺望窗外的景色， 感受周围的环境等，从而节省了大量的时间和奔波之 苦，也使得房地产交易周期大幅缩短Ｉ７］。 ４虚拟现实的发展方向 ４．１城市设计 当一个地区需要被改造作其他用途时，规划设计 师可以用虚拟现实来模拟该地区改造成各种假设的 用途，如停车场、办公楼、商业街的情景［８］。设计师可 以从中发现各种方案在实施中的问题和矛盾，同时， 虚拟现实还可以模拟各种解决方案，以供决策者比较 优略，做出最优化的选择。 ４．２交通规划 虚拟现实可以用来摹拟和演示一个地区或一 个城市的交通状况，建筑师首先建立一个关于该地 区每天不同时段各种交通工具和人流的数据库，有 了这些数据，虚拟现实可以演示该地区每天不同时 段的交通状况，提供给建筑师最迅速，精确和直观 的信息 Ｊ。 ５ 结束语 如果说１Ｏ多年前抛弃绘图板转向计算机辅助绘 图是一次进步的话，那么今天采用虚拟现实技术进行 辅助设计应称得上是一次历史的飞跃［１。。。信息化的 建筑设计得以真正实现，突破了千百年来用抽象的视 觉符号来表达设计的固有模式。在这瞬息万变的信 息时代，建筑师需要转变固有的设计思维模式，从传 统的二维设计走向三维信息化设计，让计算机成为真 正的设计工具。诚然，就目前的各种ＢＩＭ软件而言， 与机械行业相比较还有一定的差距。某些工具模块 还有待改进，但这并不能阻碍ＢＩＭ发展的潮流，并将 深刻影响设计方法和设计模式。 ［参考文献］ ［１］邓芳．城市设计思想下的建筑设计杂谈［Ｊ］．科技致富向导， ２００６（２４）：７—１１． ［２］ 陈嫦吴．城市化进程中建筑文化本位特征的研究口］．土木建筑 学术文库，２００９（１３）：１＿３—１７． ［３］朱智勇．计算机应用与建筑设计［Ａ］．第九届建筑业企业信息化 应用发展研讨会论文集ＥＣ］．北京：中国建筑工业出版社，２００５． Ｅ４］邹振宁，周芸．虚拟现实技术［Ｎ］．中国国防报，２００４—０６—０８（３）． ［５］刘斌．计算机时代的新建筑美学初探［Ｊ］．安徽建筑，２００４（２）： １１—１２． ［６］李琳，张子逊，何玉林．虚拟环境建模方法及应用［Ｊ］．重庆大 学学报，２００２（６）：９—１３． ［７］ 兰兵．虚拟现实技术在建筑设计中的应用［Ｊ］．四川建筑科学 研究，２００２（２）：２８—２９． ［８］张雪梅，周美容．价值网在建筑设计企业顾客价值创造中应用 ＥＪ］．科技信息，２０１２（３）：２６． ［９］邓亚楠．建筑设计与城市发展浅谈［Ｊ］．山西建筑，２０１０（１０）：４—６． ［１０］陈波．对当前建筑设计行业发展的认识与思考ＥＪ］．建筑设计 管理，２０１１（１）：１３一ｌ５． 《工程与建设》２０１３年第２７卷第４期４６５
