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摘要：在计算机技术高速发展的今天，计算机技术渗入各行各业，在很大程度上提高了工作效率，节约了成本，简化了设计流程。在建筑设计中运用虚拟现实技术，对建筑进行模拟、拆分、材料设计，使设计出来的建筑物更加具象化，有利于设计人员提高设计计算的准确性和计算速度。本文首先阐述什么是虚拟现实技术，进一步概述虚拟现实技术在建筑设计中的运用和影响，最后简要讲述建筑设计中运用虚拟现实技术的流程。
关键词：虚拟现实技术；建筑设计；计算机；建模
引言：当代建筑设计过程中，运用计算机进行制图、处理数据、分析建筑材料耐火性能、坚固性能等已经成为建筑设计的一个必要手段。CAD技术的运用，其绘图功能使得建筑设计变得更为精准，同时，也节约了设计人员绘制图纸的时间，便于修改，减少纸张浪费，也便于储存设计图纸。虚拟现实技术就是在CAD技术上发展而来的，不但可以实现CAD绘图、分析数据、储存图纸的功能，还可以建立模型，使建筑设计者如同身临其境，实现虚拟和现实的结合，建筑设计者在设计过程中，通过虚拟现实技术对建筑整体以及周围环境的模拟，加强了人的感官享受，便于更好地完善建筑设计。
一、虚拟现实技术概述
虚拟现实又称为虚拟实境（Virtual Reality），简称VR。虚拟现实设计是利用计算机图形技术对设计图纸进行图形显示和建模，再用计算机仿真技术和传感技术对模型进行模拟使观者更具有直观的感受。在此过程中，配合人工智能技术、计算机网格并行处理技术使模拟出来的虚拟世界更为真实，让观者体会到视觉、听觉、触觉等感官上的真实模拟，实现现实世界不可实现的物理上或功能上的环境。
虚拟现实技术具有四个特征：交感性、沉浸性、构想性和多感知性。交互性是指观者能在构建的虚拟世界中实现和环境事物之间的互动，在虚拟环境进行操作，感受环境中事物的物理特性，甚至在可以通过输入设备对建筑形态、环境等进行改变；沉浸性是指观者在虚拟世界中的感官体会与在现实世界的感官体会相差无几，虚拟现实所构建的环境并非是通过显示器二维展现的，而是系统通过眼球跟踪器捕捉观者的视觉信息，使观者身临其境的真实感；构想性是指虚拟现实技术不仅能模拟现实世界，还能模拟一些不存在于现实世界的场景，使模拟更具有广泛性和随意性。多感知性是指给观者听觉、视觉、触觉、嗅觉等多方面的体会，使模拟更加直观，让观者真实感受模拟世界中的现实感。
二、虚拟现实技术系统实现形式
虚拟现实系统是由硬件系统和软件系统组成，其实现方式如图一所示。
虚拟现实系统要实现现实模拟的沉浸性、多感知性、交互性、构想性就必须要有专业的信息输入、输出设备，由输入者控制和操作输入设备（如：键盘、鼠标、数据手套、手柄等）输入建筑的数据信息、材料信息、物件摆放等，再经过VR引擎处理后通过输出设备（如：显示器、多通道投影仪、立体眼镜等）显示虚拟环境。输入、输出设备是虚拟现实系统实现虚拟现实设计的前提条件。
虚拟现实技术最核心的技术是虚拟模型的建立技术。只有模型建立得精准才能满足观者视觉上的感受，这个模型是与客观现实世界中的建筑物理性质完全相同的，不仅能真实显示建筑外观、室内情况、周围环境等客观现象，还要能实现真实世界中由于光线变化造成建筑光影的变幻等动态现象。建立虚拟现实模型的流程如图二所示。首先，进行几何建模，主要对建筑的几何信息进行储备和处理，构造出建筑的大致结构。在此过程中，最常见的几何建模软件有：3D Studio Max、AUTO CAD等，通过这些软件对建筑物进行网格划分、组合、计算形成三维立体图形。几何建模设置出来的模型，只能展现出建筑的形状、结构等信息，若要对虚拟现实模型进行进一步描述，实现模拟建筑的材质、颜色的真实反映，还需要运用一些应用软件（如Photoshop等图像处理软件）进行设计和编辑，这个过程实现的是对象的形象建模。虚拟现实模拟出来的建筑若只有其结构网格，没有对其建筑材质、颜色等详细描述则不能实现其对现实建筑的真实模拟。由此可见，形象建模是在几何建模基础上对建筑进行进一步的充实和美化，但是，形象建模和几何建模仅仅实现了虚拟现实设计中对建筑物理形态的描述，创造一个静止的环境，这只是实现了对建筑设计对象的静态模拟，要让观者感官上更为强烈的感受虚拟模型的真实感，则需要通过对建筑设计对象的动态描述，为静止的环境空间注入生命力，形成观者和虚拟现实模拟建筑物的交流和互动。例如，对虚拟环境进行缩放、旋转、表面扭曲等，也可以在虚拟环境中实现现实世界不能实现的行为，例如，飞行、漫游、转换视角等。
三、虚拟现实技术在建筑设计中的作用
虚拟现实技术在建筑设计中可以实现多种场景转换，使观者置身于虚拟现实技术构造的整个建筑环境中，通过操作输入设备对整个建筑进行全方位的了解。比如，通过方位跟踪器对建筑尺度范围进行精确的测量，通过装置物件摆放检测其安全通道的合理性，或者置身于建筑物任何角度对建筑进行设计。系统说来，虚拟现实技术在建筑设计中的作用有：
首先，虚拟现实技术的一个重要作用是能够全方位展现建筑物的整体信息。计算机制图软件设计出来的建筑只能通过其二维、三维空间构造来展现建筑物参数信息。这种信息的展示，只是基于静态结构上的尺寸数据信息的展现，停留于平面和屏幕中，这种建模过于单调、不够直观。而虚拟现实模拟技术是将设计图中的建筑再现，实现虚拟世界的现实模拟，让设计者可以进入建筑内部进行观察和完善设计。这不仅有利于提高建筑设计的效率，而且使建筑设计变得更为直观，设计者可以通过全方位、各视角的观察建筑物，提高建筑设计的质量。
第二，虚拟现实技术能实现建筑设计的远距离浏览。也就是说，不仅是设计方能够实现建筑的虚拟模拟，通过网络传输给工程单位，实现双方的及时交流，更有利于建筑的设计和修改，及时看到设计中可能存在的问题，进行数据改动，方便的同时也提高了效率。
第三，虚拟现实技术通过对建筑设计的现实模拟可以实现多种方案的实时比较。建筑设计时通常不会只有一个方案设计，而是多种方案设计，再在其中选出既能实现美观，又能符合实际用途的设计方案。在建筑设计的过程中，设计者可以置身于建筑中，通过视角的变换，通过某一点而达到细节上的设计。
第四，专用的人机接口模式实现人与机器的交互沟通。人机接口模式按照观测者观测方式不同分为：使用者模式、代理者模式、监控者模式、浸入操作模式。使用者模式，即其字面意思所表达，使用者在虚拟现实模拟出来的环境中，以第一人称的视觉实现交互沟通；代理者模式，为了解决虚拟环境与现实环境的差异引起的空间上的迷失，则需要空间的代理者进行操作，以第一或第二视觉提供虚拟现实模型的信息参数；监控者模式，以第三人称的视觉对虚拟现实模型进行监事和控制；浸入
关键词：虚拟现实技术；建筑设计；计算机；建模
引言：当代建筑设计过程中，运用计算机进行制图、处理数据、分析建筑材料耐火性能、坚固性能等已经成为建筑设计的一个必要手段。CAD技术的运用，其绘图功能使得建筑设计变得更为精准，同时，也节约了设计人员绘制图纸的时间，便于修改，减少纸张浪费，也便于储存设计图纸。虚拟现实技术就是在CAD技术上发展而来的，不但可以实现CAD绘图、分析数据、储存图纸的功能，还可以建立模型，使建筑设计者如同身临其境，实现虚拟和现实的结合，建筑设计者在设计过程中，通过虚拟现实技术对建筑整体以及周围环境的模拟，加强了人的感官享受，便于更好地完善建筑设计。
一、虚拟现实技术概述
虚拟现实又称为虚拟实境（Virtual Reality），简称VR。虚拟现实设计是利用计算机图形技术对设计图纸进行图形显示和建模，再用计算机仿真技术和传感技术对模型进行模拟使观者更具有直观的感受。在此过程中，配合人工智能技术、计算机网格并行处理技术使模拟出来的虚拟世界更为真实，让观者体会到视觉、听觉、触觉等感官上的真实模拟，实现现实世界不可实现的物理上或功能上的环境。
虚拟现实技术具有四个特征：交感性、沉浸性、构想性和多感知性。交互性是指观者能在构建的虚拟世界中实现和环境事物之间的互动，在虚拟环境进行操作，感受环境中事物的物理特性，甚至在可以通过输入设备对建筑形态、环境等进行改变；沉浸性是指观者在虚拟世界中的感官体会与在现实世界的感官体会相差无几，虚拟现实所构建的环境并非是通过显示器二维展现的，而是系统通过眼球跟踪器捕捉观者的视觉信息，使观者身临其境的真实感；构想性是指虚拟现实技术不仅能模拟现实世界，还能模拟一些不存在于现实世界的场景，使模拟更具有广泛性和随意性。多感知性是指给观者听觉、视觉、触觉、嗅觉等多方面的体会，使模拟更加直观，让观者真实感受模拟世界中的现实感。
二、虚拟现实技术系统实现形式
虚拟现实系统是由硬件系统和软件系统组成，其实现方式如图一所示。
虚拟现实系统要实现现实模拟的沉浸性、多感知性、交互性、构想性就必须要有专业的信息输入、输出设备，由输入者控制和操作输入设备（如：键盘、鼠标、数据手套、手柄等）输入建筑的数据信息、材料信息、物件摆放等，再经过VR引擎处理后通过输出设备（如：显示器、多通道投影仪、立体眼镜等）显示虚拟环境。输入、输出设备是虚拟现实系统实现虚拟现实设计的前提条件。
虚拟现实技术最核心的技术是虚拟模型的建立技术。只有模型建立得精准才能满足观者视觉上的感受，这个模型是与客观现实世界中的建筑物理性质完全相同的，不仅能真实显示建筑外观、室内情况、周围环境等客观现象，还要能实现真实世界中由于光线变化造成建筑光影的变幻等动态现象。建立虚拟现实模型的流程如图二所示。首先，进行几何建模，主要对建筑的几何信息进行储备和处理，构造出建筑的大致结构。在此过程中，最常见的几何建模软件有：3D Studio Max、AUTO CAD等，通过这些软件对建筑物进行网格划分、组合、计算形成三维立体图形。几何建模设置出来的模型，只能展现出建筑的形状、结构等信息，若要对虚拟现实模型进行进一步描述，实现模拟建筑的材质、颜色的真实反映，还需要运用一些应用软件（如Photoshop等图像处理软件）进行设计和编辑，这个过程实现的是对象的形象建模。虚拟现实模拟出来的建筑若只有其结构网格，没有对其建筑材质、颜色等详细描述则不能实现其对现实建筑的真实模拟。由此可见，形象建模是在几何建模基础上对建筑进行进一步的充实和美化，但是，形象建模和几何建模仅仅实现了虚拟现实设计中对建筑物理形态的描述，创造一个静止的环境，这只是实现了对建筑设计对象的静态模拟，要让观者感官上更为强烈的感受虚拟模型的真实感，则需要通过对建筑设计对象的动态描述，为静止的环境空间注入生命力，形成观者和虚拟现实模拟建筑物的交流和互动。例如，对虚拟环境进行缩放、旋转、表面扭曲等，也可以在虚拟环境中实现现实世界不能实现的行为，例如，飞行、漫游、转换视角等。
三、虚拟现实技术在建筑设计中的作用
虚拟现实技术在建筑设计中可以实现多种场景转换，使观者置身于虚拟现实技术构造的整个建筑环境中，通过操作输入设备对整个建筑进行全方位的了解。比如，通过方位跟踪器对建筑尺度范围进行精确的测量，通过装置物件摆放检测其安全通道的合理性，或者置身于建筑物任何角度对建筑进行设计。系统说来，虚拟现实技术在建筑设计中的作用有：
首先，虚拟现实技术的一个重要作用是能够全方位展现建筑物的整体信息。计算机制图软件设计出来的建筑只能通过其二维、三维空间构造来展现建筑物参数信息。这种信息的展示，只是基于静态结构上的尺寸数据信息的展现，停留于平面和屏幕中，这种建模过于单调、不够直观。而虚拟现实模拟技术是将设计图中的建筑再现，实现虚拟世界的现实模拟，让设计者可以进入建筑内部进行观察和完善设计。这不仅有利于提高建筑设计的效率，而且使建筑设计变得更为直观，设计者可以通过全方位、各视角的观察建筑物，提高建筑设计的质量。
第二，虚拟现实技术能实现建筑设计的远距离浏览。也就是说，不仅是设计方能够实现建筑的虚拟模拟，通过网络传输给工程单位，实现双方的及时交流，更有利于建筑的设计和修改，及时看到设计中可能存在的问题，进行数据改动，方便的同时也提高了效率。
第三，虚拟现实技术通过对建筑设计的现实模拟可以实现多种方案的实时比较。建筑设计时通常不会只有一个方案设计，而是多种方案设计，再在其中选出既能实现美观，又能符合实际用途的设计方案。在建筑设计的过程中，设计者可以置身于建筑中，通过视角的变换，通过某一点而达到细节上的设计。
第四，专用的人机接口模式实现人与机器的交互沟通。人机接口模式按照观测者观测方式不同分为：使用者模式、代理者模式、监控者模式、浸入操作模式。使用者模式，即其字面意思所表达，使用者在虚拟现实模拟出来的环境中，以第一人称的视觉实现交互沟通；代理者模式，为了解决虚拟环境与现实环境的差异引起的空间上的迷失，则需要空间的代理者进行操作，以第一或第二视觉提供虚拟现实模型的信息参数；监控者模式，以第三人称的视觉对虚拟现实模型进行监事和控制；浸入