VR与AR技术在建筑室内设计中的应用探讨

刘建村

【摘要】：虚拟现实以及增强现实问世以前，建筑设计几乎被CAD技术统揽，该技术能够有效缩短建筑设计工期，提高设计精确度，降低建筑成本。然而，在现阶段建筑建造中，不仅有建筑规划，还有系统设计，系统实施，运行管理及维护等等，运用CAD技术就很难满足。AR（虚拟现实）技术与VR（增强现实）技术的出现就使得这些问题得以摆脱，二者的真实性体验，让建筑模型在设计方法、设计观念上都发生了翻天覆地的变化。同时，随着现代社会的飞速发展，VR与AR技术在生活中的运用愈加广泛。

【关键词】：虚拟现实；增强现实；室内设计；应用

VR与AR是现代信息技术模拟生成的一个立体数字空间，通过VR与AR，能够模拟出让人在感官上有身临其境感觉的场景。同时，当人处于虚拟现实世界中时，人的观察不会受到类似二维、三维电影的视角限制，同时空间内的事物也能够让人体验到完整的五感。VR与AR技术在建筑室内设计中的运用，使得工程师对室内设计能够有更加充分的把控，通过最真实的反应逐渐改善设计思路，使得室内设计更加人性化。

一、VR技术在建筑室内设计中的应用

（一）VR技术特点与VR系统

1.VR技术的特点

（1）临场感

VR技术在创造场景上十分逼真，当用户处于VR技术下的场景中，能够增加对该场景的感知程度。如果将这种技术运用与建筑领域，那么，除了设计师能够根据场景设计作调整，客户根据VR技术呈现的虚拟现实，能够提前感受到设计师的设计方向，并与设计师做沟通。

（2）交互性

身处于VR技术下的虚拟现实中，利用传感设备，能够充分实现人与虚拟环境中事物的交互。VR技术能够将其中模拟的对象反映到人的五感当中，例如，人用手触摸到虚拟世界中的水时，手就会有触摸到水的感觉，如果人在其中拿起一个物体，那么随之人也能够感受到这个物体的重量，并且如果该技术运用到图书馆中，当读者翻页或者挪动书本时，虚拟世界中的书本也会跟着翻页或移动。

（3）想象性

VR系统能够展现出现实中不能够展现出来的画面，除了展现奇异的想象环境以外，它还能够展现过去和未来，例如，当用户利用该技术对室内设计进行查看时，他面前如果有一张书桌，那么他不仅能够感受到现阶段使用书桌时自己的感受，还能够通过虚拟现实感受到两年或者三年以后自己使用书桌的感受。帮助客户可以更好地做房屋室内设计评估。

2.VR技术系统

VR技术系统在构成上包括硬件系统与软件系统，其中硬件系统又有计算机、跟踪器、传感手套、三维立体声音生成器等等，这些硬件系统的存在目的是为了让用户在嗅觉、视觉、触觉上能够有更加主观的感受。软件系统包括基础建模软件、模型驱动软件、功能编程软件。基础建模软件根据原始数据形成一个模型数据库，后续的模型建立都需要以这个模型数据库为基础。模型驱动软件可以将虚拟模型按要求驱动，功能编程软件能够让场景转换流畅，动画自动运行等，能够满足用户的体验需求。

（二）VR技术在建筑室内设计中的应用

1.利用VR技术做室内环境分析

建筑中高层建筑气流分布对用户的居住体验有一定影响，当两个高层建筑距离近，两栋建筑之间就会有气流通过，同时风速增加，风速过高会导致环境污染，妨碍行人，也会影响周边环境的结构，引起局部温度较低，导致建筑物的屋顶表面损伤，引发一系列安全问题。应用虚拟现实技术，可以模拟建筑模型，根据实际的环境气候，建立空气流动模型，实时动态建筑模型的变化，从而改变空气流动和强度的方向，达到建筑设计的理想效果。计算机可以对数据值进行实时统计，有利于优化设计方案，科学合理地优化建筑结构，从而提高通风条件。

2.利用VR技术比较建筑设计

虚拟现实技术着重于设计元素的比较和编辑的实时性能。通过更改设计元素，它可以适应当前的体系结构设计需求，并且可以对任何体系结构设计元素进行实时的比较和修改。建筑高度控制是一个重要的环节，一般建筑高度控制的设计，需要考虑不同地区的差异，也需要考虑景观保护，要将文化遗迹和自然景观纳入到保护范围中去。对于不同的建筑方案，VR技术的应用能够让这些方案之间实现实时变换，也可以对建筑物的高度进行实时的修改。能使建筑师更好地实现多方案的分析与比较，从而对设计方案作更直观、更科学的选取。

（三）VR技术运用与建筑室内设计的应用前景

在未来，VR技术预计会走向分布式VR技术，这种技术是对相对独立的传统计算机的界限突破，是人类的信息服务方法更加直观逼真。在异地工程项目设计中，分布式VR系统是很有必要采用的，这样一来，不同地点的设计师能够对同一工程做仿真探讨，通过这种仿真探讨实现复杂的工程仿真。

二、AR技术在建筑室内设计中的应用

（一）增强现实（AR）概述

增强现实是借助三维显示技术、交互技术、多传感技术等，将计算机当中的信息传递成虚拟的现实环境，当真实环境与虚拟环境充分同步以后，或者两种环境叠加一起，让用户增强对真实环境的理解。和虚拟现实相比，增强现实的现实感更加强烈，但是他的建模工作量比起虚拟现实又要小，因此广泛应用于现代化各种领域当中，例如，在工业硬体安装与维修领域中，就利用头盔显示器把机器内部结构通过AR技术呈现，紧接着就可以通过看到的画面解决一些技术上的难题。

（二）增强现实在建筑室内设计中的应用现状

在建筑室内设计中，增强现实能够对室内设计实现建模，它可以将设计出的建筑模型配合以运动的人流，为设计师直观地表达建筑落地后的状态。同时，在模型建立以后，人可以自如选择进入其中或离开，同时还能实现场景的放大缩小，是一种超越了传统的全方位虚拟体验。

在建筑室内设计中，它可以自动提取模型的大小、形状等，在建模设计中，直接扫描就可以提取场景。可以说，就目前来说，增强现实对建筑室内设计的应用十分有利。

（三）增强现实在建筑室内设计中的应用前景

目前，城市中举办的各种建筑展览里，展示建筑通过图纸、照片等体现出来，如果要利用建筑模型展示则加大了工作难度，但是不利用模型又不能够较好地表现场景，即便图纸、照片以及动画如何生动，都不能够让人产生身临其境的感受。而AR技术就能够做到这一点，参观者在AR制造的场景中可以自由走动，同时能够充分感受到建筑结构、颜色等等，不仅有利于节约模型成本，表现形式也更加生动。通过时间与空间的结合，虚拟模型能够有更加生动的表现，它能够将当前的施工基地进度展示出来，同时通过这个展示，还能够进一步推算出工期究竟会延迟还是提前。

结束语：

AR与VR技术是新型的科学技术，虚拟现实与增强现实在各领域中都具有着较大程度的运用。就建筑室内设计上看，虚拟现实与增强现实两种新技术也可以结合运用，通过虚拟现实给人身临其境的感觉，再借助增强现实使人产生更加直观的感受。在现代化领域中，AR与VR技术前景广阔，在未来极有可能带动生产经营模式的革新。当虚拟与现实相互重叠时，人类社会的崭新一页必将展开。

参考文献：

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