虚拟现实技术在未来建筑设计中的运用

董旋　杨溪

摘要：虚拟现实与多媒体、网络一起被认为是三大最有发展前途的计算机技术。虚拟现实系统最大的特点在于它与用户的直接交互性。在系统中，用户可以直接控制对象的各种参数，而系统也可以实时的向用户反馈对应的信息。虚拟现实技术将对建筑设计、建筑展示、设计检测产生深远的影响。

关键词：虚拟现实技术；建筑设计

一、关于虚拟现实

对于虚拟现实，只要稍微对新事物有点兴趣的人都不会太陌生。它与多媒体、网络一起被认为是三大最有发展前途的计算机技术。它的英文名字是“Virtual Reality”，简称VR。也有人翻译成灵境、虚拟空间、人造现实、仿真技术等，但最为通用的还是虎拟现实。

虚拟现实：计算机科学的分支，通过可以响应用户移动并提供实时感觉回馈的装置来进行交互式三维建模和三维仿真的技术。虚拟现实软件使用户沉浸在通过使用交互设备来仿真的计算机生成的环境中。这种电子交互设备通常以眼球跟踪器、头盔、手套、衣服的形式出现。

虚拟现实系统最大的特点在于它与用户的直接交互性。在系统中，用户可以直接控制对象的各种参数，而系统也可以实时的向用户反馈对应的信息。如在飞机驾驶模拟系统中输入不同的飞行参数，飞机将以不同的方式飞行，系统将对应的视觉、听觉、触觉反馈给用户，若操作不当，飞机坠毁，用户会感觉天旋地转，只是有惊无险，它毕竟是电子回路产生的虚拟场景。

二、虚拟现实可能对建筑设计产生的影响

无独有偶，舍曼和犹金斯将虚拟现实的特征归纳为五个“I，即Intensive、Interactive、Immercive、Illustive、Intuitive。下面我们将对这些特性可能对建筑设计产生的影响展开讨论。

（一）Intensive （密集性）

虚拟现实系统可以在单位时间内向用户提供大量的、多方位的信息。假定我们在虚拟现实中设计建筑物，我们通过电子手套输入一个建筑中厅的参数，包括尺寸、材料、光线。系统就会实时产生相应的虚拟实境。虚拟现实系统的密集性保证了这种实时反馈，从而加强了感觉的真实性。假使我们对生成的中厅不满意，重新输入参数即刻就能产生修改后的中厅。这种实时性就得益于虚拟现实系统强劲的计算能力。虽然我们在用PC机画建筑效果图慢得象乌龟，这样的系统简直是梦中的奢望，但计算机的发展也是10年前人们始料未及的。《侏罗纪公园》里的恐龙不是已经很逼真了吗！相对来说，建筑物的计算量比有机体来得少，它的设计会更早地运用虚拟现实方法。

（二）Interactive （交互性）

在虚拟现实中，用户与计算机通过人机界面实现对等的交流和互动，这种人机界面使用户更自然、真实地与系统进行交流，并获得各种感觉刺激，从而实现与虚拟现实里的实体的互动。我们可以把建筑CAD看作是最为简单的虚拟现实系统，其人机界面就是键盘、鼠标和显示器，刚开始还没有鼠标，用键盘控制CAD指针的移动是件很痛苦的事，有了鼠标就方便多了。而在虚拟现实中设计建筑物，我们完全有理由相信操作是这样的：我戴上头盔式显示器、电子手套，我写下一些参数，建筑物生成了，我转动眼球，建筑透视实时变化，就象在现实场景中一样。我觉得建筑高度太矮了，我甚至只向上一指，这幢建筑就长高了。

这样的交互性将给建筑设计带来极大的方便性，这种方便性将给设计方法带来质的飞跃。CAD使我们甩掉了图板，但它本质上还是一种抽象的绘图，而虚拟现实却使我们在三维空间中建造。设计思想直接作用于异常真实的虚拟建筑，并能得到实时的回馈。我们仿佛回到了搭积木的时代，又仿佛成了上帝。

（三）Immercive （沉浸感）

在虚拟现实中，我们是在虚拟环境内部向外观察，而不是现在坐在电脑桌前窥探显示器里边。我们沉浸其间，所以感觉更真实。从技术角度讲，眼球跟踪器捕获了眼球运动的信息传给系统，系统把对应的虚拟场景反馈给用户，使用户获得与现实中相同的视觉影象。这个特性对于建筑形态设计是至关重要的。在传统设计中，我们很难精确预见建筑建成后的效果，而现在，我们只要在虚拟现实中兜上一圈，就一目了然了，甚至可以把甲方也带上，从而跨越交流上的障碍。

（四） Illustive （清晰性）

虚拟现实提供的信息是清楚的、详尽的。我们一旦在虚拟现实中建造好一幢建筑物，相关的数据就会详细准确地出来，而不是现在的一个个地算，甚至包括造价。

（五）Intuitive （直观性）

在虚拟现实中，人机界面的富有想象力的设计将使用户的数据输入和获得信息更具人性化。比如在建筑设计中，要改变一幢建筑物的高度，我可以用手向上指，也可以说：“增高10m。”甚至只需抬一下头。这里分别用到了电子手套、语音识别和眼球跟踪器。技术的进步带来了操作的舒适。

从以上的分析可以看出，虚拟现实技术将彻底改变以往建筑设计平立剖模式，代之以建筑师虚拟观察、修改的模式，在这种模式里，建筑师将“走进”他的设计中，身临其境地感受建筑的空间、形态、声光，并实时修改，从而使设计更为完美。

三、结语

无疑，虚拟现实技术将对建筑设计、建筑展示、设计检测产生深远的影响。不过，当前它在建筑设计领域里的运用却远远不如航空航天、军事、核工业、娱乐领域。其主要原因有：高昂的价格、技术的不完善，还没有开发出完整的虚拟现实建筑设计体系，另外还包括，建筑师观念的转变和社会对它的接受程度。但愿它能早日到来。

【作者单位：黄河勘测规划设计有限公司】