建筑设计中的数字手段与虚拟现实技术

周宁宁

（华诚博远工程技术集团有限公司，北京 100000）

1 建筑设计中的数字手段

1.1 数字化表现技术

建筑设计中的数字化表现技术，具体指的是将建筑设计中以数字作为工具，通过对建筑实体的虚拟化，将建筑虚拟实体呈现出来，使建筑设计师和用户能更加直观形象地观察到虚拟建筑实体的形状、大小和色彩等。数字化表现技术应用十分广泛，不仅可以表现空间实体的存在形式，而且可以对大小和色彩等进行展示，从而帮助设计师及时发现设计中存在的问题并改正，最终改善建筑设计的效果。

1.2 数字化表现技术的应用特点

传统的建筑设计，注重的是建筑的实用性功能，即要保证建筑物的稳定和安全性，对建筑外观和审美上的效果并不是十分重视，而且受到技术和人员的限制。但是在现代建筑设计中，除了要满足使用功能外，还要给人一种视觉上美的享受，所以对建筑外观、色彩的设计也非常重要。通过数字化表现技术可以将建筑设计效果充分表达出来，设计人员可以及时全面地了解建筑材料的相关信息，有效控制设计误差和设计成本，减少重复设计的同时可以改善设计效果。此外，数字化表现技术在建筑设计中的应用，还能帮助用户可以尽早了解到建筑实体的基本情况，了解设计意图和目的，给出相应的建议或需求，而设计人员则可以根据用户要求和现有的设计效果再次完善设计方案，使最终的设计效果更为理想。

2 建筑设计中的虚拟现实技术

2.1 虚拟现实技术概述

虚拟现实技术是一种以计算机技术为基础，综合性和专业性较强的高新技术，具有交互性强、想象性和沉浸性的特点，强调的是人在虚拟现实环境下的主导作用。在具体应用中，利用虚拟现实技术可以构建三维立体环境，呈现一个直观景象，帮助人们快速了解设计意图和设计效果，同时结合人们听觉和视觉等感官，给人以一种全方位的感官体验。此外，利用该技术可以帮助设计人员及时发现建筑环境设计中存在的缺陷，采用针对性的改进措施，优化设计效果。总的来说，建筑设计是集技术、艺术和创新为一体的专业领域，而虚拟现实技术的应用则打破了传统建筑设计模式，通过虚拟现实技术和计算机技术的结合，可以拓宽设计人员的思路，提高设计效率和质量，同时还能缩短设计周期，减少设计成本。

2.2 虚拟现实技术的应用价值

2.2.1 可展示建筑物整体信息

以计算机技术为基础的虚拟现实技术，利用相关数字软件使得设计出的效果图、建筑模型等更加完整、生动和丰富，便于设计人员和技术施工人员之间的沟通，同时为用户展示更加全面精确的建筑信息。与过去传统的表达方式相比，虚拟现实技术在建筑设计中的应用，能展示建筑物整体信息内容，并且还能使人们沉浸其中，充分发挥想象力，感受到身临其境的感觉。设计部门、管理部门与用户通过虚拟现实技术对建筑空间整体信息的展示，在良好沟通前提下优化设计效果。

2.2.2 可实现远距离浏览

虚拟现实技术不仅具有直观性，而且还能实现远距离浏览。即虚拟现实技术将表达的作品发布在网上，工程施工单位可进行远距离浏览，利用虚拟现实平台进行网上远程交流。在VRML中利用摄像机导航设置，在虚拟场景中指定相关控件和触发器，不仅实现了实时浏览，而且拓宽了浏览的范围。

2.2.3 可实现多方案的实时比较

在建筑设计中一般会提出几种不同的设计方案，利用虚拟现实技术，可实现对不同方案的实时切换，帮助设计人员在同一个观察点中感受不同建筑外观，这样能便于发现建筑设计中存在的不足，优化设计方案。利用虚拟现实技术可实现对不同种方案的比较，可实现对某个特定部位的修改，并实时和修改前的方案进行比较。

3 建筑设计中数字化虚拟现实技术的具体应用

3.1 建立三维建筑虚拟环境空间

利用虚拟现实技术首先要建立三维模型，通过该三维虚拟环境空间，采用浏览动画的方式，将摄像机架设在人眼浏览路径上，可获得一种进入建筑环境空间的动态感觉。不过这种动画浏览的方式可操作性和人机交互性较差。现阶段可以利用3DStudioMAX软件中的VRML语言输出功能实现鼠标导航的三维建筑虚拟空间，也就是利用VRML选项建立三维场景，并触发三维场景中指定的活动控件和触发器，在浏览到建筑场景中指定的三维物体以后可通过鼠标点击该物体，场景便会自动播放已经设置好的浏览动画，使三维虚拟环境空间更加生动形象。

3.2 优化互动设计

数字化虚拟现实技术在建筑设计中的应用，可以优化人机互动界面，通过计算机人机界面的应用，实现计算机各项综合技术的运用，同时利用语言和手势功能，创造出一种具有人性化和多维性的信息空间，真实、立体直观地表达设计目标，实现建筑设计的优化。此外，设计人员通过虚拟现实技术提供的交互系统，利用计算机软件结合现实的自然环境和经济条件等，根据用户需求设计多种方案，然后在对不同方案比较的基础上调整相关数据，并对特定局部进行修改完善，将修改后的方案和修改前的方案实时对比，选出最佳方案。然后在深化互动设计中，可以利用虚拟现实技术减少设计各专业之间的设计冲突，优化设计空间，还能利用虚拟现实技术进行交流，征求业内人士的意见，使设计方案更加完善。

3.3 展示建筑物整体信息

在普通计算机设计技术应用中只能展示建筑物的二维或三维空间效果，也就是只能表达建筑物的具体信息，提供的也是一种单一的视觉尺度，设计人员和其他管理人员不能获取全方位的信息，因而就无法真正了解设计特点和设计还存在的不足。而利用虚拟现实技术可模拟出完整的建筑物模型，包含建筑物所有参数信息，给人以一种真实的感官体验，不仅帮助设计人员、管理人员和用户全面了解拟建建筑物的信息内容，进一步优化设计方案，而且也提高了建筑设计的质量和效率，降低建筑设计成本。

3.4 建立虚拟现实系统

模型式和图像式是虚拟现实系统的基本形式，模型式虚拟现实系统以VRML语言为主，结合计算机技术建立模型，并利用虚拟现实技术连接到资料库，开展实时模拟操作。VRML语言在万维网中定义和更多信息相关的三维世界内容，表达交互三维空间。在VRML语言浏览器启动后，将语言中的信息解释为语言空间中的建筑物几何形体描述，在语言空间被用户浏览器解释以后可以实时显示出来，给用户呈现一个生动的活动场景。

4 结语

综上所述，建筑工程是一项专业性要求高、技术复杂且建设内容量大的系统性项目，在实际建设中具有不可逆性。利用数字手段和虚拟现实技术，一方面可有效降低设计错误，提高设计质量，另一方面可缩短设计时间，节约设计成本。因此，数字手段和虚拟现实技术在建筑设计中的应用，可有效推动建筑设计的发展，促进建筑行业的可持续发展。