建筑方案優化設計中虛擬現實技術的運用范文

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摘要：當前我國城市化發展速度不斷提升，其中越來越多的建筑被興建起來，在建筑方案的設計過程當中，通過對虛擬現實技術的有效運用，實現對城市規劃以及未來城市建筑發展方案效果的虛擬呈現，形成了一種具有可以直觀感受到的視景圖片，為建筑方案設計優化提出了高效的參考價值。本文就針對虛擬現實用于建筑設計方案中的關鍵技術進行了探討，希望對我國城市建設發展提供借鑒。

關鍵詞：建筑方案；優化設計；虛擬現實

伴隨當前社會經濟發展速度不斷提升，科技水平也在慢慢發展，建筑藝術發展內涵，也就是建筑精神內涵受到了更多人廣泛重視，并且在社會發展過程當中占有重要地位。在建筑方案設計過程當中，建筑師如何保證自己建筑設計意圖更加的生動形象，同時實現更加直觀性的展示給建筑評測專家，展示給大眾來對其設計觀念加以評點，真正實現自己在設計工作當中，有著一種身臨其境的感覺成為設計重點，經過了長期的反思和總結之后，有效結合了計算機當中虛擬現實技術，為建筑設計方案建成之后所產生的視覺效果和評估方式帶來了非常重要的輔助作用，這種工作在之前只能憑借著設計師主觀上的經驗來進行判斷。在城市建筑發展過程當中，尤其是針對高層建筑來講，對整體景觀產生的影響是非常明顯的，因此，做好建筑施工之前的方案優化設計具有非常重要的意義，本文就以我國某城市一處建筑方案設計中，對虛擬現實技術的有效運用進行分析。

一、建筑施工方案對虛擬現實技術適用的意義

在建筑設計方案的優化設計過程當中，一座建筑整體形象設計要是不過關，將會對一個城市的整體面貌產生不良影響，并且后續還會產生比較大的經濟損失，因此，在建筑設計和規劃當中，對建筑設計方案實施科學的評審以及優化就顯得至關重要。傳統形式下這項工作基本上采用的是縮小沙盤模型的方式，或者是依照所繪制出來的不同方向、建筑物設計圖和實景圖的方式來實施方案評審，伴隨計算機技術的不斷成熟，在三維圖形技術、虛擬現實技術以及多媒體成像等高端技術的日漸成熟，使得在城市建筑發展過程當中，將城市建規劃建筑設計方案實現仿真系統成為了現實。運用這種動態化仿真多媒體系統，可以實現更加逼真的虛擬設計方案，在建筑正式建立完成之后的一種高度仿真效果圖，通過這種方式實現了建筑建成之后規劃景觀的效果，通過這種方式來幫助城市規劃部門作出正確有效的評審與決策[1]。

二、虛擬現實用于建筑設計方案中的關鍵技術

在該城市的建筑方案設計過程中，所使用到的虛擬現實技術主要是傳感器技術、計算機硬件、軟件技術以及人類心理學等多學科相互結合的綜合性比較高的技術，其中要想有效處理視覺、聽覺、觸覺以及各個方面感官的反饋，就需要通過多信息的方式來實現了技術特征的作用，通過這種方式來實現了系統之間的交互性，同時又可以實現高度鏡像方針的方式，相關用戶可以通過在虛擬場景當中，對其中對象所產生的作用的進行分析，虛擬場景針對用戶來講具有非常強的可操控能力，同時在想象力方面通過對虛擬現實的場景分析，可以最大程度上實現了對鏡像主觀上的按要求，進而形成了一種可以依照相關用戶的本身意愿，形成一種主觀意識上的理想環境。

（一）建筑外觀和建筑周圍環境的生成

建筑作為人們日常生活和工作的居住場所，在功能方面必須要充分滿足人們的不同需求，也就是在建筑物的功能方面，決定了主要構成的結構；其次是建筑需要充分滿足舒適性原則，重點要求盡可能在人們生活和工作當中，給人們帶來一種更加舒適的感覺。但是建筑作為一種在物質與精神方面兼備的藝術作用，在建筑設計人員的主觀意識方面屬于一種真實的展現。建筑體的實際設計效果受到相關建筑設計人員的藝術修養、生活環境、余力以及專業知識水平等多方面因素限制，不同的建筑設計工作人員，針對同一種建筑的設計工作，在風格方面存在一定的問題，同時設計風格與周圍環境的協調方面也存在一定的差異性。通常在虛擬現實技術主要被用在建筑設計方案的視覺法效果方面，主要是針對建筑設計方案與周圍環境相互之間的集合模型建立，通過對光照模型、形狀質感以及陰影生成等方面[2]。

（二）建筑方案虛擬環境漫游

通過對虛擬現實技術具備的交互性，對視覺景觀設計過程當中形成的時效性提出了更高的要求，這不但要求硬件系統具有非常強的計算能力與高性能的計算能力，并且還要求計算機軟件的性能、場景圖以及數據庫等結構方面，都提出了非常高要求。在輸入設備方面，可以使用帶有方位跟蹤器的偷窺顯示器的方式，通過對其中的數據、虛擬軟件中所運用的運動模型的運用下，用戶可以非常方便實現了對虛擬長江當中，具有比較強大沉浸感漫游。相關用戶在虛擬空間中的漫游，主要感覺就是在建筑方案落后之后，在空間中實現了游走觀看的方式，從中可以看出在地板紋理不管是大理石還是花崗巖，都可以看出墻壁鋪貼上貼的是墻紙還是瓷磚，通過這種方式可以直接觸摸到模板的實際彈性，甚至還可以在虛擬場景當中體驗到走廊當中真實腳步聲音的回蕩[3]。

（三）虛擬現實技術和人體工程學的有效結合

在對該城市建筑進行設計過程當中，通過對人體工程學的運用，有效衡量了建筑方案是否更加合理的狀況，尤其是針對室內空間當中，通過科學規劃方面的人體工程學的運用，首先需要考慮的是在人體工程學中，重點還是要讓人們充分適應周圍環境，這對建筑工程設計方案的優化具有非常重要的現實意義。通過對以上的問題的描述，通過對傳感器設備的運用和優化，實現了自己在現實時空中的行為，通過本身用戶化身成為映像的方式，傳遞給了虛擬環境當中，反之也是如此，用戶化身在虛擬現實的環境交互性作用當中，起到了一種中間媒介的作用[4]，同時在建筑方案的虛擬設計工作當中，通過人體工程學的發展，主要還是通過用戶本身來加以實現的。通過對方位跟蹤器當中所具備的測量功能，對用戶行為尺度范圍實施了準確的數據收集，并且映射給了虛擬空間當中，在虛擬空間中的幾何體的轉變，要求在碰撞檢測的方式上，對傳感器中力的反饋技術加以實現，同時人們可以在充分感受到了系統內部的反饋觸覺之外，還可以直觀的感受到建筑設計內部環境的變化，這對建筑設計方案的虛擬設計方案中合理運用人體工程學的效果有著非常明顯的幫助[5]。

三、結束語

通過本文對建筑方案優化設計中虛擬現實技術的應用和分析，從中可以總結出在當前得城市建設發展過程當中，對建筑設計各個方面性能要求不斷提升，不但要求建筑需要充分符合人們生活和居住的需求，同時還需要滿足城市景觀設計要求，通過對虛擬現實建筑的有效運用，結合了計算機系統將這種建筑設計方案進行仿真，實現了將建筑成型之后的狀態提前呈現在人們面前，并且對其中存在各個方面進行完善，通過這種方式保證建筑方案設計的科學性。

參考文獻：

[1]袁雪.虛擬現實技術在現代大學校園設計中的應用研究[D].河北工程大學,2018.

[2]郭文強.基于“BIM+VR”的建筑可視化設計方法及應用研究[D].北京交通大學,2017.

[3]李思凱.探求三維軟件虛擬現實技術在室內外設計中的應用[D].武漢紡織大學,2017.

[4]杜沛沛.福州西洋地鐵車站施工方案虛擬集成優化方法研究[D].石家莊鐵道大學,2017.

[5]許溪.基于虛擬現實技術（VR）的公眾參與方法在城市設計中的應用研究[D].廣西大學,2016.

作者：李耕陶 單位：中航長沙設計研究院有限公司