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建筑虛擬現實技術范文1
關鍵詞：虛擬現實技術；建筑景觀設計；應用
虛擬現實技術是當今世界使用范圍非常廣的一門高科技技術，它是一種利用計算機生成虛擬世界，并使人們進行虛擬體驗沉浸到虛擬環境中的計算機仿真系統。虛擬現實技術是仿真技術與計算機圖形學、人機接口技術、多媒體傳感技術、網絡技術等的幾何。它能夠通過視覺、聽覺、嗅覺、味覺以及觸覺等多種感覺進行實時模擬和交互，并在多個方面都有應用，例如醫療、航空、交通、教育、文化、城市設計及建筑等，對社會進步和人們生活質量的提高起到很大的促進作用。它具有沉浸性、交互性和想象性三個特點。
1虛擬現實技術的分類
虛擬現實技術是一項劃時代的技術。根據其“沉浸”程度和交互程度的差異，可以分為四種類型。
1.1沉浸式虛擬現實系統
該系統是一種比較高級的虛擬現實系統，它能夠為用戶帶來置身于真實世界的體驗，使用戶沉浸其中。該系統的優點是沉浸性高，缺點是價格昂貴。
1.2桌面式虛擬現實系統
該系統將計算機屏幕作為用戶與虛擬世界產生交集的工具。它的設備是初級圖形工作站或個人計算機，采用自然交互技術、立體圖形等，產生三維立體空間的交互場景。該系統技術簡單、實用性強、成本低，因此應用較為廣泛。
1.3增強式虛擬現實系統
該系統能使用戶既可以看到真實的世界，也可以看到疊加在真實世界上的虛幻因素。也就是說同時將真實與虛幻結合起來，創造出似真似幻、亦真亦幻的世界。
1.4分布式虛擬現實系統
該系統是將在不同位置的用戶或將多個虛擬世界通過網絡連接起來，實現資源和信息共享的系統。它是虛擬現實技術應用的新境界。
2虛擬現實技術在建筑景觀設計中的應用優勢
虛擬現實技術這一概念從提出到現在，雖然只有短短的不到二十年時間，但卻為人類各個領域的發展開辟了廣闊的天地。其中，虛擬現實技術在建筑景觀設計中有著非常明顯的優勢。
2.1能夠創造虛擬世界
虛擬現實技術能夠創造和體現虛擬世界。將虛擬現實技術應用于建筑景觀設計中，能夠使設計過程可視化，建筑師能夠產生一種正在身處設計場地的感覺，并對建筑物的布局、功能、優缺點等有詳細的了解，從而設計出更加科學的圖紙。
2.2擁有強大的圖形處理能力
虛擬現實技術擁有強大的計算與圖形處理能力。它最大的特點是能夠脫離原物體而對其視覺、嗅覺、聽覺等進行具體表現。例如在對已經被毀壞的建筑群進行復原設計時，就可以利用該技術對這些已經不存在的建筑進行復原。
2.3能夠對復雜的施工方案進行計算
利用該技術能夠在虛擬環境下對待建場地、周圍場景、機械設備、結構構件等進行創造，形成三維模型，并且模型具有動態性能。然后使模型進行虛擬的模擬操作，如此即可對復雜的施工方案中的具體情況進行觀察，并對不合理的地方進行修改。
3虛擬現實技術中制約其在建筑景觀設計中的應用因素
1）在目前的技術條件下，所使用設備的性能及種類等都遠遠沒有達到虛擬現實技術所定義的標準，使得虛擬現實技術的許多功能都無法實現。而且所使用的設備及軟件等價格昂貴，在許多建筑院校都經費缺乏的情況下，虛擬現實技術的應用受到了限制。2）虛擬現實技術是與計算機緊密相連的，因此在進行應用時，會涉及到一些非常專業的計算編程方面的知識。但絕大部分建筑設計人員并沒有計算機編程的基礎，而專業的編程人員又對建筑方面的知識一知半解，限制了虛擬現實技術的應用。3）虛擬現實技術的一部分理論的算法并不是很成熟及完善，阻礙了它的應用。例如快速生成立體圖的技巧、虛擬圖像生成的算法等。而且一部分實時效果的實現并不理想，例如對光照的模擬。此外，虛擬現實技術的專業性過強，與傳統的計算機輔助建筑設計工具并沒有實現很好的連接。4）雖然現階段提倡建設信息化和數字化社會，但建筑學院的教學中對數字建筑和信息建筑的教學水平較低，大部分都停留在傳統繪圖或CAAD制圖階段，相應的使用虛擬技術進行繪圖及設計的課程并不多見，并且對相關的計算機技術等也沒有系統的介紹。
4虛擬現實技術在建筑景觀設計中的應用
虛擬現實技術在建筑景觀設計中的應用是多方面的，例如文化遺產的復原、新型建筑物的設計、城市規劃、建筑教育以及其他方面的使用。
4.1文化遺產的復原
文化遺產一般由于經歷了漫長的歷史的風霜雨雪，因此變得殘破甚至消失。虛擬現實技術能夠在現有技術的基礎上對文化遺產的原貌進行修復，或對已經消失的文化遺產進行創造，使人們能夠看到它們當時的風貌。例如在對殘破的古村落進行修復時，可按照以下流程進行。
4.2新型建筑物的設計
新型建筑物設計是相對于建筑復原而言的。新型建筑物的設計既要進行形象的空間思維，又要將用戶的感受考慮進去。而且一旦開始施工所產生的成本都是不可逆轉的，因此對設計的準確性提出了很高的要求。虛擬現實技術能夠創造出一個真實的場景，使設計師產生一種身在待建場地的感覺，極大的增加了設計的準確性、科學性及可行性，同時節省了時間及設計成本，并提高了設計質量。
4.3城市規劃
虛擬現實技術在城市規劃中的應用非常廣泛，例如制作大比例尺的城市模型、對城市的環境及規劃進行考慮等。在城市規劃中使用虛擬現實技術，能夠將各種設計方案與現實環境融入起來，且能夠觀察出設計方案對現實環境的影響，從而對方案的合理性及科學性進行評估，最終縮短設計時間、節約設計成本，同時提高設計的可行性及建成之后的美觀度。此外，虛擬現實技術還在建筑教育以及其他領域都有較為廣泛的應用，促進了這些領域的發展。
5結語
綜上所述，虛擬現實技術對各個行業的發展都起著重要的推動作用。但目前該技術受自身一些缺陷及技術方面的制約，使其作用的發揮受到阻礙。因此要加大對相關技術及設備的研究力度，使虛擬現實技術能夠更好的為社會進步和人們生活質量的提高做出自己的貢獻。
作者:曹曉麗 潘穎 單位:蘭州文理學院數字媒體學院
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建筑虛擬現實技術范文2
關鍵詞：虛擬技術；古建筑；復原
虛擬現實技術是由計算機本身進行的模擬，在模擬條件下創造一個虛擬的三維空間，三維空間是一個現實世界的抽象，加上設計師的構想結合，在電腦屏幕上形成一個高度模擬現實世界的人和環境的虛擬仿真技術。這種技術可以讓人們的視覺、聽覺和動作在現實世界中被感知。虛擬復原技術把文本描述抽象構成一個三維空間模型模擬,可以大大提高建筑建模設計效率和質量水平。由于現代建筑技術的快速發展,虛擬現實建模技術的發展創新,為建模領域的古代建筑提供了技術支持,由于資源的稀缺性,建筑不能被復制和其他原因,所以需要實現一個完整真實的古代建筑就需要虛擬現實建模,基于虛擬現實技術的形式全方位展示建筑，相比較一個簡單的二維模型的古代建筑,有很大的優勢。古代建筑建模是一項綜合技術,在實際應用過程中,要做好相關輔助工作,確保建筑的質量建模和實際效果。
一、計算機虛擬現實技術
美國在1989年提出了一項新的計算機技術改革，即計算機虛擬現實技術（VirtualReality），虛擬現實技術的概念是：以計算機為基礎，借助計算機來建構現實中的物體。將虛擬現實技術應用到虛擬環境，用戶在虛擬出來的環境中可以看到自然的相互作用，當然，一些三維設備和傳感設備在此項技術中也是不可或缺的?？梢詮?個方面來分析虛擬現實技術的應用：二是人眼看不到實物，但是在現實中卻存在的事物，例如化學分子結構以及空氣等；三是人眼可以看到，但是現實中客觀不存在的事物，例如網絡技術虛擬場景。虛擬現實技術有以下幾個主要的特征：基本特征是技術的交互性，主要是用戶通過虛擬環境中有意識的操作，通過傳感器的傳輸來和虛擬環境中的對象產生交互作用。例如用戶可以通過自己在虛擬環境中有意識的操作來控制虛擬環境中建筑的構建。第二個特征是構想性。虛擬現實技術是由虛擬現實環境創造的單位的味覺、嗅覺、觸覺和力反饋系統的結合，有利于人們在虛擬環境操作的這一過程中積累知識，讓人們在操作的過程中能夠理性的去思考認識這項技術，以便于更好的去改進和完善。；三是存在性，這一項特征主要是為用戶有一個更好的體驗而設置的。用戶和虛擬環境之間有一個交互性，用戶被允許進入到虛擬環境中，在復原的虛擬環境中提高用戶的認知能力，有一個更好的感官接觸。
二、計算機虛擬現實技術在古建筑數字化復原中的應用分析
虛擬技術的應用程序包括一個廣泛的領域,例如航空、鐵路、建筑、土木工程、科學計算、醫療、軍事、教育、娛樂、藝術、體育等領域。虛擬現實技術已經很發達,計算機虛擬現實技術在數字古建筑的修復應用已經越來越多。計算機虛擬現實技術應用到數字恢復古代建筑主要涉及三個方面:
1、制定具體的復原設計方案
虛擬現實技術在古建筑修復中的應用需要修復工作工程開展前進行規劃，以保證科學性和合理性的設計：首先確定虛擬現實技術的選擇以什么樣的方式進行，然后確定選擇圖片瀏覽還是三維體驗。第二要考慮制定顯示平臺復原執行計劃要合理，全面考慮項目的實際情況，從規劃好的復原設計要求，選擇虛擬作品的尺寸，分辨率的要求等，讓作品有一個更好的完善度。
2、中期制作過程
本部分主要是采用虛擬復原技術來構建古建筑的前期準備，這個過程主要包括：準備的過程包括：1)對古建筑遺址實地考察，測量復原古建筑時需要的準確的基本數據，對古建筑的基本情況有一個大概的了解。測量偏重于古代建筑平面、高程數據等，在測量過程中周圍環境數據因素也要考慮進去。2)拍照分析，測量中要用照片的方式來記錄，但要注意拍照時選取的角度以及清晰度，避免拍照時曝光過度；3)對這方面的詳細數據進行分析研究，并進行歸類分析和總結。在三維模型模型的制作過程中，要考慮多方面的因素，在制作過程中，盡量用簡潔的方法來做出最好的效果，來展示模型復原的最佳性能；4）場景貼圖、現場照明和烘培處理。由于古建筑長時間的經歷風吹日曬，導致表皮顏色失去了原有的色彩，為了讓復原時的效果更完整，所以在使用拍攝的照片時不能直接使用，要進行一定的處理，例如恢復顏色、質地、對比度等，更好的服務虛擬復原模型；5）是虛擬漫游,交互式合成。特別是在虛擬漫游、交互式合成,應注意的邏輯程序或模塊的交互。
3、虛擬古建筑復原后期制作
這一階段主要是為了測試虛擬現實系統的構建效果,為了驗證看系統是否具旅游穩定性和兼容性。具體的測試方法是:由不同的用戶在不同的操作系統中用不同的硬件配置來測試系統性能。
4、某古建筑虛擬現實技術的實例應用
修復古建筑利用虛擬現實技術將3dsMax軟件用Visualvrp7代碼的構造。在現場完成資料準備好后，構造虛擬的現實。1）貼圖烘焙。在復原的整個過程中最關鍵的一環就是貼圖烘烤，所以在具體的重建過程中要特別注意。由于整個古建筑都有一些數據模型。因此，有必要對模型的烘烤過程中考慮格式的特殊性：首先，由于不同的數據模型的圖像格式和要求是不同的，所以需要采取相同的地圖烘烤處理格式的要求。例如，選擇建筑完成的格式，你要選擇建筑完成的格式，從而達到數字修復的要求；其次，為了實現真正的復原效果，在項目進行時要進行逐一歸類。2）圖片優化。在虛擬現實軟件加載到內存的映射,運行的流暢和計算機內存之間的關系是重要的,為了讓虛擬現實軟件在運行中不出現問題，所以在虛擬現實軟件要將要優化的對象映射在軟件中，用虛擬現實軟件優化映射被占用壓縮圖片的方式，以減少內存。為了節省內存，通常需要對圖片進行壓縮。微軟的DXTC（DirectXTextureCompression）對圖片進行最高6:1的壓縮，效果良好，所以目前多被使用。
三、攝像機交互式設計
在使用虛擬現實技術來構建場景環境時時，需要使用相機的功能，特定的相機位置一般位于頂部，以便于觀看到整體環境效果。但是在實際操作過程中，攝像機的位置擺放也不是固定的，要根據執行過程中的實際需要來進行位置設定。環形交互、鳥瞰交互和自由交互都是在相機主攝像頭交互設計的范圍。當然，不管是什么樣的相機交互設計，都需要特定的函數使用內置的Virtools模塊編程來控制相機,使用該程序模塊編程鍵盤按鍵切換標簽,激活不同的相機,允許用戶操作虛擬復原系統的同時切換激活不同的相機。交互設計：在以上步驟操作完成后，需要進行下一步的交互設計，第一步是將角色和構造的虛擬環境相匹配，同時，角色大小應根據場景的變化而調整大小，以達到古建筑呈現效果和諧融洽。第二步是通過系統編程模塊實現信息控制命令，便于信息的控制。第二步是通過系統編程模塊實現信息控制命令。
四、結語
總之,虛擬現實技術的應用提高到古代建筑遺產的保護和古建筑的修復,具有重要現實意義,提高古建筑保護的科學程度,通過虛擬現實技術在古建筑的整體環境恢復計劃起到良好的保護作用,所以虛擬現實技術的使用是對中國古建筑的保護一個重要的措施。
參考文獻
建筑虛擬現實技術范文3
［關鍵詞］建筑歷史教學；建筑歷史專業；虛擬現實技術
虛擬現實是“VirtualReality”的譯稱，簡寫為“VR”。它利用計算機硬件和軟件，虛擬構筑現實生活中或者人類所設想的各種場景和事物，并通過視覺、聽覺、觸覺等多種方式來讓人感知和理解世界。虛擬現實從來不是一種單一的技術，而是由多種技術集中作用的結果。［1］虛擬現實以其視覺表達的直觀性和空間體驗的高度仿真性，已應用到影視、醫療、娛樂、旅游、教育等各個領域。由于建筑學專業天然的創新性和對空間塑造的內在虛擬性，虛擬現實技術在建筑專業教學中也具有廣闊的應用前景。建筑歷史是建筑學專業課程體系的重要組成部分，主要包括中國建筑史、外國建筑史以及區域建筑史等課程，對提高學生人文素養、強化學生建筑文化認知和讓學生理解建筑發展演化的內在邏輯起著重要作用。當前，建筑學專業的設計類課程中已應用了類似的或者較為初級的虛擬現實技術，其主要方式是設計者利用各種軟件建立數字模型，虛擬構筑自己的設計方案，并在電腦上加以展現，從而更直觀地獲得空間感受，分析其優劣，促進后續的修改和完善，而在建筑歷史的教學過程中，虛擬現實技術應用得相對較少。事實上，作為日益成熟的技術，虛擬現實在建筑歷史教學中同樣具有較高的應用價值。
一、當前建筑歷史教學中存在的若干問題
建筑歷史類課程主要分析歷史上出現過的各種建筑思想和理論、著名的建筑師及其作品以及建筑與當時的社會政治、經濟、文化之間的關聯，認識各種建筑在不同地域文化中的表現方式，加深學生對建筑地域性、文化性和時代性的理解，屬于建筑學專業的核心課程。然而，由于各種原因，當前學生對建筑歷史類課程的學習興趣普遍偏低，學習效果總體不佳，其教學存在以下幾個方面的問題。第一，建筑歷史課程的理論性較強，涉及的學科較多，對學生的人文素養要求較高，在教學過程中，不少學生因學習困難而失去興趣。在當前的高等教育招生制度下，建筑學專業考進來的學生都是理科生，文史知識相對缺乏，有些學生連基本的中國朝代的更迭順序都未掌握。學生學習這門課程，僅僅是因為教學安排上的要求，甚至部分學生對歷史學根本就沒有興趣，這樣是很難學好建筑歷史類課程的。第二，受當前建筑教育重視設計教學的影響，加上巨大的就業壓力，大部分學生很自然地認為建筑學就是做設計，學習的功利性較為突出，對提高設計能力有幫助的課程就認真學，沒有直接幫助的就不用心學。而建筑歷史類課程對設計能力的直接提高作用不明顯，這些歷史建筑也與學生的設計作業、設計任務沒有直接的關聯，因而學生失去了學習的動力和探討的興趣。第三，建筑歷史類課程主要的教學內容是人類歷史長河中的經典建筑。然而，這些著名的建筑分布在世界各地，學生難以親臨現場領略建筑的魅力，就算是中國建筑史中的經典案例，由于實地參觀的經濟和時間成本太高也難以實現。［2］這對以空間研究為主的建筑學專業學生而言，即使能夠親臨極少部分建筑，也必然會花費大量的時間和精力，學生缺乏親身的體驗，教學效果自然大打折扣。建筑歷史課程作為建筑學專業的核心類課程，理應在教學過程中受到重視。上述問題主要包括學生基礎知識薄弱、思想認識存在偏差以及空間體驗欠缺等多個方面，但它們都導致了一個共同結果，那就是學生的學習興趣不濃，因而當前建筑歷史教學最直接的目標是提升學生的學習興趣?；A薄弱可以加強，思想存在偏差可以糾正，空間體驗欠缺該如何改善？虛擬現實為我們提供了一個很好的選擇，它最大的優勢就在于可以讓人們感覺身臨其境，它可以使學生進入立體的、抽象的世界，能提供“情境化”教學［3］，極大地增強空間體驗感，提高學生的學習興趣。
二、虛擬現實技術在建筑歷史教學中的適用性
從本質上講，虛擬現實屬于技術手段，而一種教學技術能否成功應用的前提在于它是否能有效地實現教學目標，提高教學質量。筆者以為，虛擬現實技術在建筑歷史課程的教學活動中具有廣泛的應用前景，這種前景是由建筑歷史課程與虛擬現實技術之間的共同性和互補性決定的。首先，建筑學與虛擬現實技術之間存在著共同性。建筑學是關于空間的研究，而虛擬現實是關于空間的展現，兩者關注的都是空間，共同為創造和體驗空間提供條件。這是它們之間最大的也是最直接的結合點，或者說，建筑在建造出來之前，在圖紙上即是一種虛擬的空間，而虛擬現實技術所帶來的空間體驗正好可以優化和完善現實生活中即將建造的建筑。相對于其他專業，建筑學與虛擬現實技術天然地結合在了一起。其次，建筑學與虛擬現實技術之間存在著互補性。虛擬現實技術需要在各個領域中不斷地得到應用，才會具有長久的生命力，而建筑歷史教學由于面臨現實的困境，也急需有效手段加以改進。這種互補性具體表現在建筑歷史教學中經典建筑的現實不可達性和虛擬現實技術的任意空間的可塑造性，即利用虛擬現實技術可以將難以實現的經典建筑現實游覽與體驗轉化為在虛擬世界中觀賞與體驗，這也是虛擬現實技術最激動人心的地方。正是有了這種共同性與互補性，虛擬現實技術的應用能極大地激發學生的學習興趣，強化學生的空間感受。利用這種技術，教師對建筑的講解、說明和分析更加準確到位，進而改善課程的教學效果。因此，虛擬現實技術在建筑歷史教學中具有較好的適用性。
三、基于虛擬現實技術的建筑歷史教學流程建構
在把虛擬現實技術應用于建筑歷史教學的過程中，明確需要利用虛擬現實技術進行展現的教學內容是非常重要的。同時，作為一種教學活動和一個知識傳播的過程，其最后的教學效果也與聽課對象、學時數、教師的表達能力等緊密聯系在一起。雖然當前虛擬現實技術發展迅速，但從授課的角度來講，它仍屬于一種教學技術或手段，其最終目標還是實現教學目的，是為教學服務的。因而，虛擬現實在技術建筑歷史教學中的成功應用應符合教學的基本原則，并在此基礎上構建規范的操作流程。第一，教師應根據課程的特點和教學目標，明確授課的重點內容，即有針對性地確定采用虛擬現實技術展現的建筑案例。第二，做好前期資料的準備工作，主要是對經典建筑文本資料的收集以及對建筑測繪圖紙的分類整理。第三，進行虛擬模型的建構。這需要較強的軟件建模能力，因為模型的精細程度會極大地影響后續的空間體驗，所以，從理論上講，模型應越精細越好，但是這對軟件操作能力和計算機設備的配置要求都比較高。第四，采用編程技術將空間模型導入，使之成為能用于體驗的經典建筑的虛擬現實內容。第五，在課堂上或者課外進行展示，讓學生充分體驗，這需要有虛擬現實設備方可實現。第六，教師在課堂上進行講解、引導、補充虛擬現實技術尚不能展現的相關內容，教師的作用也要從過去的中心地位，變成一個陪伴者、指導者和服務者。［4］第七，收集虛擬現實技術在教學應用中的反饋意見，并根據反饋意見加以完善，以便在下一次循環中進一步改進。
四、虛擬現實技術在建筑歷史教學中的應用評價
應用虛擬現實技術能將原本由查看描述性文字、平面圖紙和現場照片而在腦海中生成的空間形象直接轉化為空間上的體驗，強化空間認知，有效地提高學生的學習興趣，極大地激發學生的課堂參與熱情。實踐證明，通過虛擬現實技術，學生對空間的認識和理解普遍得到深化。然而，盡管相對于傳統手段，虛擬現實技術在建筑歷史教學中擁有明顯的優勢，但也存在一些問題。除因教學設備購置導致的成本增加、內容制作工作量較大以及對教師的教育技術水平要求較高之外［5］，當前的虛擬現實技術還有以下不足。一是虛擬模型的精度問題。例如，在中國傳統建筑的虛擬建模過程中，大木作尚能準確建模，但傳統的裝飾藝術，如雕刻、灰塑、彩繪以及一些細部構件則建模比較困難。另外，建筑總是處在一定的外在環境當中，并非孤立存在，但建筑環境中的植物、假山等的建模也較難，需要花費大量的時間。而且，模型屬于一個單一的空間維度，是忽略了時間因素的。隨著時間的變化，外部環境也會發生變化，例如受季節的影響，冬去春來、花開花落都會對建筑體驗有極大的影響，但是這些目前在建模中都難以體現。二是當前的虛擬現實技術偏重于視覺層面，觸覺、聽覺、嗅覺等方面則難以虛擬。這些功能的實現需要技術上的長久努力，在短時間內難以獲得較大突破，也不易在教學中得到應用。三是文化層面的信息難以虛擬。應用虛擬現實技術的建筑歷史課程實質上是一種穿越式教學，讓學生回到古代的建筑當中進行學習。然而，建筑實體可以復原，各種構件也可以虛擬，但是社會環境、文化心理卻無法復原，這是虛擬現實教學最大的不足。從技術的層面講，除虛擬現實的應用設備之外，最基礎的工作是制作虛擬現實的內容，它既包括了模型的制作，即虛擬空間的構建，又涉及編程技術，模型建構的精確度是虛擬現實教學效果得以提高的重要前提。從理論層面上講，由于模型的構建只能無限接近而永遠達不到現實的建造效果，因此，虛擬現實所創造的空間無法完全真實地反映實際建筑空間。但是，在建筑學專業的教學過程中，運用虛擬現實技術能極大地提高學生的學習熱情學習效果也是不爭的事實。對于建筑學專業的學生而言，他們側重于空間分析與建筑發展的邏輯，因此對模型建構不需要吹毛求疵，忽略一些不必要的細節是可以的。總之，虛擬現實技術的成功之處在于對空間的模擬，但其局限也在于此。因為虛擬現實技術畢竟是對現實的虛擬，而不能完全地反映現實。另外，虛擬現實是一個較為廣義的技術概念，其應用也較為多元。也就是說，該技術發展到何種程度，或者在多大程度上以及利用何種虛擬設備應用該技術，依不同的情況，其空間體驗和教學效果也是有差別的。
建筑虛擬現實技術范文4
關鍵詞：虛擬現實、技術、應用、實現
Abstract: this article mainly from the basic concept of virtual reality technology and its application field, its application of advantages in architectural design and the realization of the virtual reality technology is discussed, and further discussed the virtual reality technology in the future architectural design of the application.
Keywords: virtual reality, technology, application, realize
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
引言
隨著虛擬現實技術的成熟發展，在建筑設計應用中的建筑、景觀、地形及城市等，其高度、視角、位置、路線等都能隨時隨機改變和操作，實時(立即看到結果)和交互(操作者可以干預瀏覽的方式并控制場景中物體的運動)的漫游，讓人切實感受在行走中的場景變化及動畫效果，在三維立體影像和多媒體效果的支持下，不受時間和空間的限制，能夠更真實、詳盡的感受三維環境效果。
1虛擬現實的概述及其應用領域
虛擬現實：又稱為虛擬環境或虛擬真實環境，是一項迅速發展的綜合性計算機、圖形交互技術。虛擬現實集成了計算機圖形學、多媒體、人工智能、多傳感器、網絡并行處理，通過計算機生成的三維空間形象實現的目標合成技術，觀看者通過視、聽、觸覺以圖表及動畫方式來呈現。虛擬現實改變了傳統的計算機輔助設計被動靜態的信息傳遞方式。虛擬現實技術：簡稱VR，是利用三維圖形生成技術、多傳感交互技術以及高分辨顯示技術，生成三維逼真的虛擬環境。
虛擬現實的應用領域包括有：建筑物模擬、室內設計模擬、城市景觀模擬、施工過程模擬、物理環境模擬、防災模擬、歷史性建筑模擬等建筑領域，并廣泛應用于在軍事、航天、醫療、工業、工程、娛樂、教育等方面。
2建筑設計中虛擬現實技術的應用及優勢
2.1能夠展示建筑物的整個信息
目前，建筑設計中使用的二維、三維的表達方式，只能傳遞建筑物部分屬性的信息，并且只能提供單一尺度的建筑物信息；而虛擬現實技術在建筑設計應用中，它可展示一棟“真實”的虛擬建筑物，使人具有身臨其境的感受，設計過程中除了設計者外，住戶和管理部門也起到輔助決策的作用。
2.2提高了網絡的實用性
設計者設計的建筑物可以通過萬維網與工程單位進行溝通與交流，達到遠距離瀏覽目的；還能以計算機語言開發與虛擬現實造型語言相結合，在Internet網應用中，虛擬現實大大提高了其普遍性與實用性。
2.3進行多方案分析與比較
在建筑設計過程中，一般會提出多個不同的建筑物設計方案，及多種對未來建筑物的形象設想。在虛擬的建筑三維空間中，能做到實時切換不同的方案，在同一個觀察點或者觀察序列中體會不同的建筑外觀，能更好地把不同建筑方案的特點與不足進行對比。虛擬現實技術除了能夠對比分析不同方案外，還能修改某個特定的局部，并能實時地與修改前的方案進行比較分析。
2.4能建立良好的專用人機接互
人機接口作為使用者與計算機溝通的橋梁，它能夠表達使用者意圖的轉換，同時執行計算機程序；建立良好的人機接口，能大大縮短使用者對系統的學習時間，并提高了系統的使用效率。
3在建筑設計中，虛擬現實技術的實現方法
在建筑設計中，虛擬現實技術的實現由兩部分組成：硬件系統和軟件系統，如圖3.
3.1硬件系統部分
虛擬現實的系統包括模型式和圖像式。模型式虛擬現實，以虛擬現實造型語言簡稱VRML作為主要描述語言，這樣能夠通過計算機進行建筑設計的三維建模，利用效果圖、三維施工圖以及資料庫，通過虛擬現實技術連結到資料庫進行實時模擬操作。
簡單的虛擬現實系統只需滿足具備輸入、輸出功能的設備即可，簡單的計算機桌面互動系統就能夠構成一個簡單的桌面虛擬現實系統。如果要充分實現虛擬現實技術帶來的沉浸感、交互性、想象性的特征，則需要專業的信息輸入設備和信息輸出設備。信息輸入設備的組成：鍵盤、鼠標、數據手套、力反饋方向盤、手柄等，信息輸出設備的組成：高性能顯示器適配器、單通道或多通道投影儀、偏振片、立體眼鏡等。
3.2軟件系統部分
如果想讓觀看者體驗到虛擬現實技術所帶來的臨場感和沉浸感，并身臨其境的，就要建立一個與客觀世界相符合、或者是與設計者預想的設計方案相符合的虛擬三維模型。這個三維虛擬場景模型一方面能準確的表現出建筑、環境、室內等客觀存在，另一方面能較真實的反映出場景的色彩、材質、陰影、光照等方面。在技術實現上，可視化三維模型的建立可分為三步：（1）幾何建模，主要建立所需三維場景的幾何構形；（2）形象建模，主要處理幾何建模的結果進行材質、顏色、光照等；（3）行為建模，主要處理物體的運動和行為描述，如圖4.
幾何建模，是指三維空間的物體經并、交、差等集合運算和旋轉、平移、縮放等幾何變換，產生設計者所希望得到的較為復雜的立體模型的過程，它是可視化三維模型的基礎。目前，我國的幾何建模的軟件層出不窮，有3DSMAX，AUTOCAD，SKECHUP，REVIT等，這些軟件建立的模型基本都能通用互換，但比較通用的模型基本上都是基于網格技術，也即場景中的立體形體，都是由多個三角形面組成，三維形體分得越細網格就越密，形體上看起來更加逼真，不過相應的運算速度就會降低。
4結束語
目前，虛擬現實技術作為一種新技術，已經慢慢應用于軍事、醫療、建筑、培訓、機械等領域；在建筑設計中，虛擬現實技術的應用隨著網絡和計算機軟硬件的發展，其應用層面會越來越廣泛。網絡傳輸的便捷與快速處理，通過計算機技術呈現出建筑設計成果，逐漸成為新趨勢，在今后的建筑設計領域中，虛擬現實技術必將起到重要作用。
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建筑虛擬現實技術范文5
建筑的空間設計具有較高、較嚴格的要求，因為這不僅涉及到設計的美觀性、合理性，更關系著用戶的安全。因此，對于建筑的設計來說最重要的是要保證建筑的安全系數要非常高，只有在滿足高質量要求的基礎上提高建筑設計的美觀度、舒適度。從建筑的初期規劃到建筑空間設計以及建筑的后期施工等各個環節都要保證建筑的的質量和準確性。因此，虛擬現實技術在建筑的空間設計中得到良好的應用。通過應用虛擬現實技術，建筑空間設計人員可以更好的將自己的設計思維進行展現，這樣設計師可以對建筑進行分模塊設計，最后在整體感受建筑的模型，充分的感受建筑的優缺點所在，幫助設計師驗證設計的正確性和可行性，這樣，設計師可以在設計中實時的進行完善，以提高建筑的舒適性和真實感。
1.1模擬真實的立體空間設計
利用虛擬現實技術進行建筑空間設計，可以將建筑的平面結構、剖面圖和立體結構同時進行展現，給用戶一種真實的感受。虛擬現實技術可以建立三維立體的建筑空間環境，將建筑的空間關系以及空間參照物等體現的淋漓盡致，讓用戶對空間結構一目了然，仿佛是親身于真實的建筑當中。在此基礎上可以建立適當的光線環境和材料色彩，讓用戶體驗到真實的視覺效果。要想讓建筑的空間設計具有良好的立體效果，就需要有光照模型的設計，設計師在掌握真實光線原理的基礎上利用模擬現實技術對光照模型進行歸化與設計，體驗光線對建筑空間設計視覺上的影響，運用適當的軟件將虛擬光照表現的更加真實，通過光照模型的襯托和光照效果的體現，可以將立體的建筑空間設計展現的更加真實。
1.2優化設計方案的比較與擇取
傳統的建筑空間設計缺乏真實性和互動性，因此在設計方案的比較與擇取上增加了一定的難度，也需要較長的時間進行比照。然而將虛擬現實技術應用于建筑空間設計中，設計人員可以利用計算機平臺進行信息的交互，根據用戶的不同需求，結合實際的環境條件、經濟條件和可行性制定出不同的設計方案，并非是針對用戶的需求僅僅制定一種設計方案，如果用戶有不同的需求時，再斟酌用戶不同需求的可行性和實際條件的限制，在此種方案上進行改進。利用虛擬現實技術設計多種方案，不同的方案都具有各自的優勢，每個方案都運用三維立體模型體現，更多的設計思維，更容易達到用戶的需求。對這些方案進行剖析的時候，可以隨時切換方案，隨時放大某一部位的設計，對方設計案進行嚴密的分析，這樣針對于建筑設計的細節有了更進一步的保障，通過設計方案的對比，優勢與劣勢便可以清晰的體現出來，設計師的思維也可以得到擴展，可以針對于自己設計方案的不足加以改進，在此基礎上進行創新，制定更好的設計方案。通過不同方案之間的鮮明對比，大大的提高了建筑空間設計的質量與效果。
1.3全面體現建筑的整體信息
傳統的建筑空間設計雖然也借助計算機等輔助工具進行設計，但是并不能將建筑的整體信息進行全面的體現，設計師往往是對自己設計中的創新、優勢進行放大，這樣可以達到在某些方面滿足一些用戶的需求，忽略了其他用戶的需求。而利用虛擬現實技術進行建筑空間設計就可以規避上述存在的問題，利用虛擬現實技術進行的建筑空間設計不但可以展示設計中的細節，同時也可以將建筑的整體信息進行全面的展示。首先讓用戶對建筑的整體信息進行一定的了解，然后在分別對設計的每一個部分的信息進行詳細的展示。虛擬現實技術可以完整的展現建筑設計的模型，包括建筑內部、外部整體結構的參數信息，可以給用戶一種真實的感覺。通過虛擬現實技術的體現，用戶可以和設計者更好的溝通，幫助設計者提供有利的設計信息，為設計師提供了更實用可行的設計思路。
1.4監測建筑設計的后期施工
對于一個建筑的項目來說，建筑的空間設計是開始階段，也是建筑項目工程中主要的階段之一，建筑設計階段不但要滿足廣大用戶視覺上的需求，而且要為用戶的體驗和安全考慮，因此，建筑空間的設計要考慮到全方面的因素。首先，在設計的過程中要考慮到建筑實施的可行性和難度系數，由于虛擬現實技術設計的建筑模型既可以展現建筑的整體信息，又可以放大建筑的局部信息，而且虛擬現實技術可以對物理力學進行模擬，因此可以利用應用虛擬現實技術的建筑空間設計進行施工論證，驗證建筑空間設計中的施工技術是否存在風險，適當的做出調整，確保建筑設計在后期施工中可以順利的進行。其次，虛擬現實技術通過遠程可以實時監測建筑的設計與施工的狀況，雙方可以及時的進行溝通，高效的解決問題。
2結語
建筑虛擬現實技術范文6
關鍵詞：計算機模擬； 媒介； 建筑師； 知識結構
Abstract: the computer simulation technology is map reading age green architecture design an effective media tools. He for architects put forward higher request. This paper summarizes the history of computer simulation technology in architectural design and the application of computer simulation technology in analytical design for architects propose some basic requirements.
Keywords: computer simulation; Media; Architects; Knowledge structure
中圖分類號： TU2文獻標識碼：A文章編號：
1 虛擬現實技術分析
虛擬現實技術是利用計算機生成一種模擬環境(如飛機駕駛艙、分子結構世界等) ,通過多種傳感設備使用戶“投入”到該環境中,實現用戶與該環境直接進行自然交互的技術。模擬環境一般是指用計算機生成的有立體感的圖形,它可以是某一特定現實環境的表現,也可以是純粹構想的世界。傳感設備包括放置在現實環境中的傳感裝置,它們并不戴在用戶身上?！巴度搿笔侵赣脩粲小吧砼R其境”感覺,而“自然交互”是指用日常使用的方式對環境內的物體進行操作。例如用戶可以在模擬環境中用手拿東西,在虛擬房間里行走等,而模擬環境會對用戶的操作作出實時立體的反應。
2 虛擬現實技術在建筑工程中的應用分析
上世紀90 年代后,虛擬現實技術被廣泛地應用于實體模型制作、信息交流和管理、藝術及娛樂等領域,同時也受到了建筑師們的青睬。
(1) 作為理解的工具
虛擬現實技術帶給我們的是具有真實感的序列立體圖象,這樣就大大方便了我們對于對象的認識和理解。例如作出傳統中國木建筑的虛擬模型,建筑專業學生便可用此模型了解中國木建筑的營建過程。在歐洲、日本和美國,虛擬現實日益廣泛地被家具商和房地產商們用作展示方式和促銷手段。
(2) 作為設計和體驗的工具
為了確保生產出來的產品符合不同用戶的需求,有必要讓用戶在產品的設計階段就能體驗產品的性能,以便隨時修改設計方案。利用虛擬現實技術讓用戶在虛擬空間中,對系統進行性能評價和模擬體驗。例如虛擬廚房體驗,設計者先根據用戶的要求設計廚房的大致框架,據此用CAD系統劃出平面圖、立面圖等,并列出費用清單。然后讓用戶在模擬體驗系統中體驗廚房的方便程度?？梢泽w驗與廚房設計所對應的虛擬空間中各部分的配置,空間的高度感、前后的延伸感等。體驗廚房門的開閉、水龍頭的操作以及在壁柜內放置物品的情況等。有了這種虛擬廚房,可以使用戶在廚房制造前檢驗設計的合理性,然后根據用戶確定的設計啟動計算機集成制造生產線,其加工精度為毫米。這就是虛擬現實技術作為設計和體驗的工具的應用。
(3) 技術論證
在實際工程項目中, 因施工技術問題而導致原設計失敗的例子屢見不鮮,因此,對于許多大型的建設項目而言,進行施工技術可行性的論證非常有必要。虛擬現實技術的出現為我們解決了這一難題。利用虛擬現實技術不僅僅可以作視覺方面仿真,還能對動力學、運動學等方面進行仿真。
3 建筑師在虛擬環境設計中的地位和作用
建筑師在虛擬建筑設計中究竟扮演一個什么角色呢? 即處于什么地位、有什么作用呢? 我有以下幾點拙見:
(1) 從建筑設計知識及技術發展的觀點來看,虛擬建筑中所營造的一種環境氛圍,掌握了實體建筑設計的建筑師們應該能夠輕易駕馭這種虛擬建筑的設計。在進行這種虛擬建筑設計時,除了要發掘以及創立新的設計方法外,更需應用信息科技的長處及系統性的分析,努力提升虛擬建筑的環境品質。例如進行一虛擬影劇院的設計,建筑師就得應用他的建筑聲學、光學、熱學、視學及安全防火疏散等知識進行虛擬影劇院的燈光調整、墻面改造、地面起坡、以及疏散通道設置等工作。努力提高虛擬影劇院的聲、視等環境品質。可以這樣說,在虛擬建筑中由于應用虛擬技術和網絡知識,可以創造出實體建筑無法比擬的環境品質。
(2) 虛擬建筑有吸引力,不僅在于它是高技術,它能提高人們的工作效率和幫助人們完成以前做不到事情。作為建筑師,我們應該認識到建筑空間是有其藝術魅力的,虛擬建筑也有它的藝術魅力,從這些方面來講,有些虛擬建筑,例如青少年藝術活動中心,就不必模仿現實的活動中心做得那么真實,在某些情況下,這種虛擬建筑倒可以做得虛幻一些,做成象青少年理想中的藝術天堂,這就需要我們建筑師有更高的藝術修養和較豐富的想象力,努力通過這種虛擬建筑的設計,不僅滿足人們的某種生理和生活需要,更能起到喚起使用者的想象力,滿足使用者精神需要。這也可以說是虛擬建筑對建筑師的一個挑戰,建筑師應該是勇敢地應戰,在虛擬建筑這片比實體建筑更為廣闊的領域充分認識到自己的引導地位,施展自己也才華。
(3) 建筑師還應當認識到設計虛擬空間,維特魯威“適用、堅固、美觀”的基本原則將依法有效,但其內涵將變化為軟件的適用性,網絡之可靠性和心理上的。所以,一個好的建筑師也應是一個軟件專家,面對這種挑戰,香港中文大學建筑系已將電腦輔助建筑設計(CAD) 與信息科技( IT) 納入了其本科生及研究生的課程中。這說明,現代建筑師的知識涵蓋要比以前廣得多,深得多,建筑師只有認識到這一點,才不會成為虛擬建筑的奴隸。
(4) 我們也應該認識到,虛擬建筑、虛擬空間的擴展,對于人的個性會產生威脅,就象在工業革命時代,機器曾經試圖主宰過人一樣,在信息革命時代“電腦”也有可能試圖把人作為它的奴隸。然而,正如許多專家已經指出,不論虛擬建筑如何發展,人與人的直接交流仍然將會是社會的主導活動,而實體建筑必然并應將駕馭虛擬建筑。在這方面,建筑師要作為協調者的身份出現,認識到人和實體空間才是主導,要努力營造一個以人為中心,親切、自然、注重生態、可持續發展的實體空間,通過一定的引導使人認識到虛擬建筑只能作為有益的、積極的補充。
總之,在這樣一個高度信息化的社會里,建筑作為一門實踐性很強的學科來說,也必然面臨著許多重大的變革―――從理論到手段,從教育到管理,無不打上“信息化”的深深的烙印。我們建筑師在這世紀更替之際,該如何去研究和預測建筑“信息化”的明天,如何去迎接虛擬現實技術的挑戰,是一項十分緊迫的工作。
參考文獻
1 張敏. 虛擬現實技術在未來建筑設計中的應用[J ] . 華中建
筑,2000 (1) .
