虚拟现实技术在建筑设计与虚拟漫游中的应用

建筑・节能　ＬＯＷ　ＣＡＲＢＯＮＷＯＲＬＤ　２０１５／＇７　

虚拟现实技术在建筑设计中的应用　

武颂东（中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司，湖南长沙４１００００）　

【摘　要】虚拟现实技术和建筑设计的融合是科技进步的必然结果，也是建筑设计工作适应科技发展潮流的重要举措，有了虚拟现实技术的平　台建筑设计工作的水平、质量和速度就有了坚实的保障，更为广泛和深入地应用虚拟现实技术成为建筑设计工作的潮流。　【关键词】建筑设计；虚拟现实技术；建模软件　【中图分类号】ＴＵ２０１．４　【文献标识码】Ａ　【文章编号】２ｏ９５—２０６６（２０１５）１９－０２３３－０２　

引言　

建筑设计是新技术和新理念应用于建筑行业的综合实践　和整体创新工作．先进的技术对建筑设计不但有提升水平的　

作用．还有提高建筑设计质量，改进建筑设计速度的价值。因　

此．建筑设计中应该具有更为宽广的视野，努力将高科技元素　

融入、结合到实际工作中．做到对建筑设计的不断提升与发　展　虚拟现实技术是当前建筑设计的浅见技术和重要的基础　技术．有了虚拟现实技术的支撑，建筑设计工作将会在效率　

上、层次上得到提升。因此，在建筑设计中应该正确认知虚拟　现实技术的功能和价值．落实虚拟现实技术的应用要点，以虚　

拟现实技术为栽体重构建筑设计工作，在更好运用虚拟现实　

技术的基础上．实现对建筑设计工作发展方向的把握。　１虚拟现实技术对建筑设计　

虚拟现实技术与建筑设计有着广泛的联系．建筑行业将　

虚拟现实技术作为创新建筑设计、促进建筑设计发展的关键　要素加以强化，特别在数字化、信息化时代的社会条件下，虚　

拟现实技术的价值得到了广泛地认可，应用虚拟现实技术，实　

现自身发展业已成为建筑设计工作的共识。在信息时代的背　景下．建筑设计已经不再是某个设计师个人的单独主观劳动，　

而是通过虚拟现实技术的广泛应用成为一项全方位、高综合、　

立体性的建筑设计工作．通过虚拟现实技术的运用可以更为　

全面、客观地呈现建筑设计内容．提升建筑设计的效率和质　量。运用虚拟现实技术可以利用计算机和专业程序的优势，将　

第２９卷第４期　２００６年８月　武汉科技大学学报（自然科学版）　Ｊ．ｏｆ　Ｗｕｈａｎ　Ｕｎｉ．ｏｆ　Ｓｃｉ．＆Ｔｅｃｈ．（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ｖｏ１．２９，Ｎｏ．４　Ａｕｇ．２００６　

虚拟现实技术在校园漫游系统中的应用　

陈敏，陈道礼，魏国前　

（武汉科技大学机械自动化学院，湖北武汉，４３００８１）　

摘要：以武汉科技大学校园为对象，讨论了虚拟现实中实体建模、模型快速显示、实时漫游仿真等技术，在桌面　平台下初步实现虚拟校因漫游系统。　关键词：虚拟现实；场景漫游；视景仿真；虚拟校园　中圈分类号：ＴＰ３９１．９　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７２—３０９０（２００６）０４一Ｏ４Ｏ７—０３　

Ａｐｐｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｔｏ　Ｃａｍｐｕｓ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ＣＨＥＮ胁ｎ，ＣＨＥＮ　Ｄａｏ・ｌｉ，ＷＥＩ　Ｇｕｏ・ｑｉａｎ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　ａｎｄ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｗｕｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ　４３００８１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃａｍｐｕｓ　ｏｆ　Ｗｕｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｉｔｓ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　

ｓｏｌｉｄ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｉｎ　ｖｉｒｔｕａｌ　ｒｅａｌｉｔｙ，ｆａｓｔ　ｍｏｄｅｌ　ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ，ａｎｄ　ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅ　

ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｃａｍｐｕｓ　ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｎ　ｄｅｓｋｔｏｐ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃａｍｐｕｓ　ｏｆ　Ｗｕｈａｎ　ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉ—　ｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．‘　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｖｉｒｔｕａｌ　ｒｅａｌｉｔｙ；ｓｃｅｎｅ　ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ；ｖｉｓｕａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｖｉｒｔｕａｌ　ｃａｍｐｕｓ　

虚拟现实技术在室内设计中的运用

一、引言

虚拟现实技术近年来得到了广泛的应用，其在室内设计领域也有着不可替代的作用。在虚拟现实技术的帮助下，室内设计师可以更快速、更真实地展示设计作品，提高效率和客户满意度。本文将从虚拟现实技术在室内设计中的应用、优势和未来发展三个方面进行探讨。

二、虚拟现实技术在室内设计中的应用

1. 虚拟漫游

通过虚拟现实技术，室内设计师可以将设计方案制作成三维场景，使客户可以虚拟漫游于设计效果中，准确感受设计方案，从而更好地理解设计师的意图。

2. 可视化呈现

虚拟现实技术为室内设计师提供了更为直观、逼真的展示手段。即使在设计过程中还未完成，客户也可以通过虚拟现实技术看到设计师的构想，更好地了解设计方案的富有想象力的构思和细节。

3. 互动设计

虚拟现实技术还为室内设计师和客户提供了互动式设计体验。设计师可以根据客户的实时反馈进行调整和修改，最终呈现出客户心中所想、所想要的室内设计效果。

三、虚拟现实技术在室内设计中的优势

1. 提高效率

传统室内设计需提供大量的平面图、立面图、以及剖面图等图纸进行沟通和方案演示，往往耗时耗力。而虚拟现实技术可以通过虚拟漫游技术，让客户迅速获取对设计方案的真实感受，提高沟通效率。

2. 节约成本

虚拟现实技术成功地将室内设计从纸质图纸的限制中解放出来，设计师可以通过虚拟现实技术在无需使用实际材料和付出实际成本的前提下，让客户感受到真实的设计效果，大大节约了开支。

3. 提高客户满意度 采用虚拟现实技术来展示室内设计方案，不仅可以体现设计师的个性化风格，还可以从客户角度出发，让客户感受设计方案的真实效果，并在此过程中提出宝贵的意见和建议，最终让客户更满意。

四、虚拟现实技术在室内设计中的未来发展

1. 智能化

虚拟现实技术结合人工智能，可以为室内设计师提供智能化的决策支持和个性化的定制服务，针对客户的不同需求，提供最优的解决方案。

2. 室内设计与虚拟现实技术融合更加深入

应用技术　Ｉ■　Ｃｈｉｎａ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ＴｅｃｈｎｏＩｏｇｙ　Ｒｅｖｉｅｗ　论建筑设计与规划设计中虚拟现实技术的应用　张彩霓　（泰州市建筑设计院有限公司）　［摘　要］随着中国的建筑业迅速的发展，新的建筑设计思想、表现方法层出不穷，虚拟现实技术的应用就是其中之一。本文就虚拟现实技术的含义，现　状及发展趋势，分类，制作流程与研究和展望这五个方面作了简要分析。　［关键词］建筑虚拟现实技术　中图分类号：ＴＰ３９１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１０）２３　０２９２—０１　前言　虚拟现实（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ，简称ＶＲ），是一种全新的人机交互技术，它远　远超越了多媒体和动画技术带给人的视觉和声音的体验方式，在建筑规划设计　领域代表了与计算机信息技术相结合的一个发展方向。通过利用ＡＵＴＯＣＡＤ、　３ＤＳＭＡＸ、ＬＩＧＨＴＳＣＡＰＥ、ＰＨＯＴＯＳＨＯＰ、Ａｄｏｂｅ　Ｐｒｅｍｉｅｒｅ　Ｐｒｏ　Ａｆｔｅｒ　Ｅｆ—　ｆｅｃｔｓ等图形软件在建筑规划设计中的应用技巧，提高了设计师的创作水平和　应用虚拟现实技术的水平。虚拟现实技术正朝着的大众化的方向迈进，让每一　个设计师都能用，普通计算机都能运行。　１什么是虚拟现实技术　虚拟现实（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ，简称ＶＲ）是用计算机生成逼真的三维视、　听、嗅觉等感觉，使人能通过适当装置对虚拟世界进行交互式体验。２Ｏ世纪　７Ｏ年代Ｅｖｅｎ＆Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ公司引入计算机作为场景图像生成设备发展出　计算机虚拟现实。最初的虚拟现实主要用于飞行模拟。借助于虚拟现实技术，　人们可以进入一个由计算机模拟的三维世界中，在里面通过自己的操作控制，　自由自在地漫游与飞翔，能全身心地沉浸于三维世界中，最大效果地展示设计　内容，并会激发设计师无穷无尽的创作欲望。　虚拟现实技术具有良好的交互性，提供了任意角度、速度的漫游方式，可　以快速替换不同的建筑：由于其形象直观，为专业人士和非专业人士之间提供　了沟通的渠道：由于采用数字化手段，其维护和更新变得非常容易。　当前，虚拟现实技术可划分为两个范畴：其一是以图像为基础的全景技术：　其二是以三维多边形技术为基础的ＶＰＳＩＬ三维技术。　虚拟现实不是单帧的效果图表现，它是一个动态的表现　那么虚拟现实包　含了哪些方面的制作和思路呢？在制作方面，要求熟练使用三维软件，灵活运用　多种软件。从制作流程来讲，包括创建模型、贴图、特殊材质绘画、动画设置、　灯光与材质调整、建立环境、渲染输出、后期处理、特效加工到最终的输出。　从思路来说，虚拟现实是一种摄影艺术的再现，是导演指挥全局的制作思想，也　是一种整体艺术的表现。　２国内外虚拟现实技术研究现状及发展趋势　虚拟现实技术是一门新兴技术，在国外也就几十年的发展历史。但国外　在虚拟现实技术的研究与应用越来越广泛和深入。很多国家都建立了自己的　专业影像数据库以及专业虚拟现实数字处理中心，取得了许多技术成果。例如　在数字电影方面：魔戒、侏罗纪公园等，在航空航天领域：模拟航天飞机的发　射、太空漫游等，在建筑规划方面：体育运动场馆建设，城市总体规划等。其主　要应用范围为制造行业、科研、教育、展示设计、医疗研究、娱乐、规划设　计、建筑设计、园林艺术等。　我国早在２Ｏ世纪七八十年代就开始了对虚拟现实技术研究，而在建筑、　规划、景观、文物保护等方面应用虚拟现实技术是近几年的事情。在中科院　计算所智能信息处理重点实验室、水晶石数字科技公司、北京视景公司、北　京ＡＧＷＯＲＫ工作室、赛四达公司等科研院所专注于ＡＤ、ＣＧ、ＬＡＮＤＳＣＡＰＥ等方向　的研究下，对景观、建筑、规划设计项目应用虚拟现实技术进行了有益的探　索，特别是北京故宫、北京２００８年城市规划虚拟现实的完成，标志着中国在景　观、建筑、规划设计领域虚拟现实技术逐步走向了探索性应用。虚拟现实技　术从开始普及到现在，在这几十年的时间里。无论是它的制作水平、表现手　法、还是市场状况都表现为一门技术发展初期所出现的现象。　３虚拟现实技术在建筑与规划中应用的分类　通常所讲的虚拟现实是一个统称，按照不同的表现主体和不同的制作方　向，虚拟现实基本上可分为以下三大类：一是室外虚拟现实：二是室内虚拟现　实：三是环境规划虚拟现实。虚拟世界最突出的特点是交互性、构想性和沉　浸感，基于这一要求并结合建筑与规划设计的需要，虚拟漫游系统应该包括如　２９２　ｌ科技博览　下几个方面：　（１）访问者可以随意选择虚拟中的景点和参观路线，并通过鼠标键盘来　漫步并且改变视点：　（２）虚拟现实中配有声音解说：　（３）访问者可以做出像在真实世界一样的动态行为，比如推门移物等：　（４）系统应具有真实的力学性质。比如碰撞检测机能，杜绝“穿墙而过”　这类违背现实的情况：　（５）系统允许多机多用户操作，并具有良好的扩展性。　应用虚拟现实对文化遗产的保护和利用、城市规划和房地产展示、建筑　设计思想提高都会有着积极深远的意义。虚拟现实技术的出现给设计师提供　了一个全新的高层次的设计方式，通过ＣＡＤ平面图和立面图的绘制，主体建模　及渲染模型后期处理，动画设计方法，非线性编辑等制作技巧，使客户体会到一　个全新的设计理念，为国内虚拟现实技术的应用提供了有益的探索。在建筑与　规划中虚拟现实技术可以应用在如下几个方面：　（１）虚拟现实技术的研究与应用，将为中国在景观、建筑、规划设计领域　的发展提供全方位的技术支撑。　（２）虚拟现实技术的研究与应用，将会全面提升国家建设发展技术水平，　为城市的发展、建设提供有力的技术支撑。　（３）虚拟现实技术的研究与应用，面向全国推广，将为我国城市发展提供　科学理论依据和全面的技术支撑，将提高我国城市发展决策科学化水平，促进　我国城市建设持续、快速、健康发展。使得重大项目的评估更为全面，领导决　策更为科学合理，从而避免重大设计缺陷和开发风险，提高成功率。　（４）虚拟现实技术的研究与应用，将全面提升设计师的效率和设计水平。　（５）虚拟现实技术的研究与应用，将全面提升我国在虚拟现实技术方面的　研究水平和应用水平。可以对设计项目或存在建筑进行数字虚拟眸仿真，使用　户可以从任意角度、视点、高度、速度漫游和审视场景，对于场景中的单体、　立面、高度、颜色、景观等元素进行实时调整，并且可以对多种设计方案进行　实时切换和比较。　４虚拟现实的制作漉程与研究　制作虚拟现实前要充分做好脚本规划和设计，如要表现什么样主体和什么　样的整体效果，哪一部分需要细致表现，摄影镜头的运动设计，每段镜头片段时　间控制、视觉效果，整体美术效果，音乐效应，解说词与镜头画面的结合等，决　定哪些需要在三维软件中制作、哪部分在后期软件中加工处理等。然后建立　模型、动画设置、贴图灯光、环境制作、渲染输出、后期处理、非编输出。　５总结和展望　目前的主要研究集中在　（１）建筑规划的尺度和位置比较应用研究：（２）城市规划设计的应用研　究：（３）设计投标的应用研究：（４）建筑色彩分析的应用研究。随着这项技术的　逐步成熟，我们会对数字地球、数字城市、数字建筑的开发也会迈上新台阶，　例如建立各种各样的网上数字城市，虚拟实验室以及虚拟文娱活动中心，使得　人们可以通过虚拟现实技术来了解真实场景中的东西，使我们的决策、设计展　示得更加栩栩如生、淋漓尽致。有理由相信，作为－－Ｎ新兴的、发展中的技术，　虚拟现实技术潜力是巨大的，前景是广阔的。