虚拟仿真现实技术在未来建筑设计中的运用分析

众所周知，我国建筑市场发展迅速，建筑工程项目更是与年剧增，其工程规模不断扩大，施工复杂性也相继有所提高。在这种规模大且复杂性较高的情势下，建筑设计工作也有了较大改变和发展，若是仅依靠传统的纸质工作方案是不可行的，只有将建筑工程项目与建筑设计进行有机融合，并匹配相应的技术设备，方可有效体现建筑设计的最终价值。而要想提高建筑设计水平，就要善用科学技术手段，其中虚拟现实技术是近些年来跟随计算机技术发展而研发出的一种新型技术，已逐步渗透到当代建筑设计工作中，可确信的是在未来建筑设计中，虚拟现实技术将会成为必不可少的一个技术手段。

一、虚拟现实技术基本概述

所谓的虚拟现实其实就是依托于计算机技术基础的综合性技术手段，这种虚拟现实技术主要是借助计算机这个辅助平台来建立三维立体环境，从而为人们展示出一种直观性的动态景象，让人们能够更好的进行认知，并将感官视觉、听觉、触觉等加以有效结合，使人们能够与创设出的虚拟环境进行互动。在互动过程中人们能够感受到环境中的缺陷与不足之处，进一步促使设计者加以完善优化，以设计出更为理想化的、符合人们感官感受的产品。

虚拟现实技术最早出现于美国，被应用于美国军用事业中驾驶员的培训上，创设出逼真的模拟环境以促使驾驶员进行训练，准确掌握好各项操作，不仅显示出了良好的模拟飞行效果，更有利于驾驶员提升飞行技术。在这种虚拟现实技术不断快速发展的背景下，其使用范围也随之扩宽，在多个行业中都发挥了积极作用。而从该发展状况来看，虚拟现实技术在各个行业领域中的适应性也逐渐凸现出来，这种适应性充分展示了虚拟现实技术的实用价值，且在建筑设计过程中运用虚拟现实技术，同样也具有十分重要的意义。

二、虚拟现实技术在建筑行业中的应用价值和实现方式

（一）应用价值

1、直观性作用

虚拟现实技术能够将建筑设计效果以理想性、最优性的角度全方面的加以展示，这种技术能够让设计师以众览全局的视觉将设计方案呈现在客户眼前，不仅有效诠释了设计理念，更便于用户了解整体设计效果。同时，双方还能够进行意见沟通交流，以便发现问题及时修改设计方案。虚拟现实技术能够以逼真式的状态将工程项目中的场景一一还原，例如将人文景观设计、建筑物外观设计、道路桥梁施工方案等融合至三维建筑设计系统中，用户便能通过各种感官来感受整体建筑设计方案，这在一定程度上提升了建筑设计的实际操作性，尤其在互联网时代，这种设计效果只需通过远程沟通便能直接传送至用户眼前。

2、节省项目投资

虚拟现实技术通过展示建筑设计全阶段，促使设计方案得以有效的被设计师和用户加以反复验证、浏览，使最终设计出的方案皆获得双方满意。后续再根据该设计方案实施施工，不仅避免了工程项目进行大规模返修的现象发生，在一定程度上也大大降低了工程项目的成本支出和资金投资。

3、远距离浏览

虚拟现实技术中的远距离浏览也是应用于建筑设计中的一种使用价值。这种远距离优势主要表现为不需要进行现场实际考察，相关感受人员只需处于恰当位置，并借助计算技术或是相关的设备设施便能够真实感受项目现场的某些环境特征或是具体细节要点，从而有效提升建筑施工的操作便利性。尤其在网络时代，技术共享手段对于提高虚拟现实技术中的远距离浏览效果大有裨益，同样的也提高了建筑设计监察水平。

4、验证能力强

在科技不断发展的时代，我国的建筑施工水平也不断提高，尤其是高层施工水平更是取得了不错的成绩。然而，在新型施工技术不断涌现的形式下，对这些新技术是否具有可靠性和风险性等都带有不确定性，而通过虚拟现实技术能够进行先期建筑演示，检验新技术是否能有效运用于工程项目中，避免施工后而导致建筑工程安全事故发生的现象，并使施工技术应用的成功率得到提升。

5、便捷性

便捷性应用价值的效果是较为突出的，虚拟现实技术所体现的便捷性优势主要在于运用到建筑设计当中，能够快速使相关人员体验到建筑设计的内容，从而更为直观、及时的发现设计中存在的不足之处。特别是在优化设计方面，虚拟现实技术的价值表现极强，这种特点也是促使虚拟现实技术有效的运用于建筑设计中的关键所在。

（二）实现方式

1、硬件系统

简易的虚拟现实技术系统并没有涉及到硬件设备配置的内容，系统也只需要从输入、输出两种相应的设备入手即可，例如，计算机显示器桌面互动系统便能够作为一个建议的虚拟现实技术系统。但是，若想有效突破虚拟现实技术中的创造性、互动性及其真实性，那么匹配专业化较高的信息输入及输出设备是极为重要的。信息输入设备主要包含基础的计算机鼠标、键盘、手写输入板等设备，而信息输出设备则包含3D眼鏡、电脑显示器及多种通道形式的投影设备等。同时，通过传感设备能够进一步将用户实际举动以映射方式输送至虚拟环境，此时用户便以化身形式来实现与虚拟环境的实时沟通互动。此外，具有测量功能的方位追踪器能够直接获取用户行为范围并将其样品数据直接反应给虚拟环境，而虚拟环节在接收到反应的信息数据后，又将用户行为动作、传感器力反馈技术等通过虚拟环境所测量的信息映射给用户，实现信息的共享交互。在此情形下，用户虽在虚拟环境外，但却能够真实感受和体验逼真的建筑工程，还能够与机器进行良性互动。这种能有效映射和感应用户个人与环境的虚拟现实技术对于未来建筑设计具有十分重要的意义。

3、软件系统

虚拟现实技术的软件主要将计算机程序作为立足点，而将建筑设计和用户得以看见的所实践的一种虚拟状态。处于虚拟状态当中，用户犹如身临其境，这也意味着必须有一个能便于设计师创建与现实环境相应的虚拟三维模型设计软件，亦或是达到设计师和用户所欲想的虚拟三维模型设计软件。这种模型能够将建筑环境中所涉及的地形、建筑物外观、设备配套及建筑布局构景等真实再现，更重要的是还会切实反映出未来建筑实景中建材质量、装饰和色彩搭配等。虚拟现实技术中三维模型设计软件的实现还必须从以下几点出发：首先，要根据建筑实景的建设比例需求，进一步虚拟标准尺寸以构建几何结构；其次，在构建几何结构完成后，开始几何结构的施工模拟，主要从建筑物着色、光照阴影处理等几方面入手；最后，还必须塑造动态模型，在虚拟模型的基础上进行逼真演练。

三、虚拟现实技术在未来建筑设计中的运用

（一）建筑空间体验

虚拟现实技术于现代建筑设计中的运用主要表现为：能够将一个直观的三维立体建筑设计图生动形象的展示于人们眼前，从而让人达到一种身临其境的感觉，有效提升人们对于建筑空间的体验性效果。在建筑设计中实现虚拟现实技术的应用后，将会使初始的纸质二维建筑设计图进一步转化为三维立体设计图，不仅有效展示了建筑设计图，还有利于建筑设计人员设计水平的提升。而对于未来建筑设计的应用便是体现在分析建筑空间的体验，当今时代，建筑师在感受分析建筑空间时主要采用绘制透视的草图或是进行摄影拍照两个方式，但这两个方式皆具有局限性，即不能使建筑设计师真实的反应建筑设计效果。而虚拟现实技术的运用，建筑设计师能够有效利用感官全方面、全方位的感受到建筑设计的真实效果，促使建筑设计师有效的分析建筑设计。

（二）公众参与自行设计

在未来建筑设计中，虚拟现实技术的应用还包含能够自行设计、公众参与。建筑设计在绘制初期到完结的阶段，皆是以客户的满意度为基准。然而，在实际建筑设计过程中客户的参与度极低，更多的是提出相关要求便等待结果，可想而知这种设计方案缺乏合理性和科学性。一份科学的建筑设计方案应当将建筑工程所涉及的到人物都包含在内，客户理所应当的也要参与到其中，虚拟现实技术的应用就有效的解决了该项客户参与问题，促使建筑设计进行自主设计与公众参与。这种技术的运用过程主要是将客户及其建筑设计师的基本想法理念同时呈现于荧幕上，在真实触感的体验下切实提升客户参与性。此外，虚拟现实技术并不需要客户拥有专业的、高水准的建筑专业知识技术技能，这为建筑设计师与客户之间减少了沟通障碍问题，还能够提升客户积极参与建筑设计的主动性，使得建筑设计师设计出来的作品方案能够贴近、符合客户实际需求。

（三）物理环境和方案对比分析

首先，传统的建筑设计主要依靠纸质来呈现建筑设计图形及其实体建筑物外观，对于建筑物所面临的物理环境完整有效的呈现出来并加以进行分析。所以，在建筑物所处的物理环境状况和实际分析上，建筑设计师难以准确把握并制定出让客户较为满意的建筑。而虚拟现实技术有机融合于建筑设计中，建筑设计师便能够真实的展示出建筑物所在的物理环境并进行有效分析。这是由于建筑设计师能够充分利用计算机技术来真实再现实际物理环境，此时只需借用虚拟外接设备，便能够切实体验到物理环境对建筑物产生的影响。

其次，虚拟现实技术在设计方案对比中也发挥着极大的作用和使用价值，这种方案较之传统的建筑设计比较方法有了极大的突破性，能使建筑设计师更为直观的查探出方案中存在的各种问题，从而有效的进行优劣势对比，最终选取最优设计方案。虚拟现实设计主要是将物理环境所涉及到的各种数据信息及时快速的统计出来，建筑设计师根据这些信息数据进行对比分析，从而选出最理想、最符合的建筑设计数据，促使建筑设计师设计出更为完善的建筑作品。此外，虚拟显示技术还能够对相应的量化对比进行分析，根据两者间内容的差异点进行量化分析，以求得最佳数据比。而较之上述的对比分析处理来说，虚拟现实技术还具有较高的的应用价值，即能直接借助计算机或是相关信息技术等对数据加以修改，促使相关建筑设计程序能够快速得到优化，最终促使建筑设计方案的应用价值不断提升。

（四）建筑信息展示

虚拟现实技术在未来建筑设计当中的运用最根本的就是其能准确真实地反映建筑信息，对于建筑工程项目中所涉及到的各种参数数据都能够准确的展示呈现出来，这也是建筑设计的终极追求目标所在。只有将建筑信息全方面、完整的呈现才能使相应建筑设计的运用真正得到保障，并确保后续建筑施工环节得以落实。从该运用上来看，不仅具有良好的精准性效果，在立体性等方面也发挥着实际性作用，如通过建立虚拟化的三维立体模型来展示整个项目工程的信息内容，这也可有效提升最终的建筑设计方案的真实性和可靠性，同时这种立体性的展示方式也便于设计人员提高检验能力并加以完善設计方案，以及时发现建筑设计中隐藏的各项问题。

（五）建设高校土木仿真实训建设很好效果

建筑行业属于高风行业，很多高校为了保证学生安全，一般减少学生实际参与工程项目的机会，这样的培养模式给学生在建筑技能的培养上受到很大的限制，从而影响了培养的质量，最终导致学生就业和未来发展的问题。通过土木工程仿真实训综合系统在专业教学中的应用[江西省教育厅科学技术研究项目，项目立项编号151320]虚拟仿真技术的研究，虚拟技术的应用，很好解决了学生不到工地就可以知道实际项目的关键施工环节，安全管理主要部位，质量控制的关键节点等，设置一定的游戏环节，解决了学生技能短缺的突出问题。

虚拟现实技术不仅具有多种应用价值，对未来建筑设计工作的开展大有裨益。对于每一个建筑设计者来说，如何将虚拟现实技术更好的运用于建筑设计中是极其重要的。虚拟现实技术的不断普及运用也显示了未来建筑行业中该项技术是不可或缺的，为此，必须充分保证这项技术在建筑设计中的效用，以促使未来建筑设计工作获得更好地发展。

本文系江西省教育厅科学技术研究项目，木工程仿真实训综合系统在专业教学中的应用，项目立项编号151320。

（作者单位：江西应用科技学院）