浅析建筑仿真设计中增强现实技术的应用

　　与传统的平面设计和传统的媒体相比，虚拟现实技术具有十分明显的优势，不仅可以带来大规模的陶醉式感受，该技术不仅能够降低成本，而且还可以建立一个与环境十分默契的一个交互环境，无论是实时还是直观性的，从而来进一步进行对真实环境的模拟，实现与环境的实时直观交互，而且可以量化和跟踪人们在环境中的行为，收集大量建筑空间环境与人行为之间的关系数据。通过分析和统计挖掘用户的行为，这些特点是其它传统媒体所没有的，就这点而言，它也是数字媒体和大数据时代所体现的无法取代的一系列优势。所以，虚拟现实技术作为一种围绕着空间体验和用户生活功能的学科，具有极大的想象力。

　　

　　1　全新的建筑表现方式在当前的数字媒体时代，虚拟现实技术的出现为建筑领域带来了一种新的表达方式。传统的建筑效果图或建筑动画都依赖于诸如屏幕或印刷等二维媒体，鸟瞰的形式、广角的视角等都超过了人类的尺度和用户的视角，尽管它们在屏幕和打印介质的传输方面存在一定优势，但它们远不是真正的建筑体验。

　　

　　因为媒体和表达方式或多或少都会影响最终的决策结果，一些特定的角度效应图衍生出的设计方法甚至在一些公司中得到。

　　

　　这些都导致许多的建筑设计盲目地追求图像和表演效果，而不考虑具体的人的尺度和空间体验，产生了完工效果和施工前效果的严重差异。

　　

　　因为虚拟现实技术的产生，所以才能够借助数字媒体来传播建筑空间体验，这种体验是以人的维度做基础的。由于这种体验感具有真实性和沉醉性，所以就会大大降低用户对于建筑空间的认知阈值，使得这些建筑元素如视线、空间、细节、材料等得到格外的关注，使非专业人员具有直观、真实的形象。

　　

　　虚拟建筑空间的创建，不仅增强了业主的信心而且也提高了彼此之间的互通效率。因此，由于虚拟现实的视频，如由大公司生产的蛇艺术博物馆，在网络平台上传播，越来越多的建筑师专注于借助虚拟现实技术来展现方案的具体实施情况。在年初，作者的XWG 工作室使用Unity 开发虚拟现实场景来进行漫游模拟，显示了良好的效果。同时，许多相关公司也尝试虚拟现实的建筑模型，甚也有的已经在搭建可以直接编辑在虚拟空间中的软件平台，到目前来说，这应该是虚拟现实与建筑学相结合的最成熟也是最有发展方向的一种应用。

　　

　　然而，因为虚拟现实中的体系结构性能往往受到通信信道和回放设备的限制，存在着一系列难题，比如共享困难、设备门槛高、脱离现实等。在应用研究与开发的前沿研究机构和麻省理工学院的媒体实验室当中，设计师们试图整合虚拟现实、增强现实、三维扫描等多项技术，来探索虚拟世界和真实世界的—种新的互动机制和融合平台。其中许多将虚拟数字世界的决策和虚拟化与数字信息技术相结合，使得多种技术之间进行完美的对接。

　　

　　2　用户行为引入建筑设计人的行为是建筑空间的重要元素，但在传统的建筑设计当中，因为受到技术的限制，所以一般在设计完成之前，设计者无法测试使用者的真实体验和使用空间。由于人类行为很难以量化，设计者往往采用宏观功能分区主观方式来指定空间使用，或者利用人体尺度等通用模板来机械地对空间进行定义。从实际用户行为来看，具有很大的设计难度。所以往往会发生这样的情况，即在建筑完成后，使用真实的功能空间的方式远远不是原来的设计意图。虚拟现实技术可以用来进行空间体验的模拟，而且更重要的是，它可以监控、记录和统计诸如路线、停留时间、特定交互行为等信息。虚拟现实技术作为一座桥梁，它不仅连接着用户行为和虚拟的数字信息，而且更为将人类真实行为引入建筑设计提供了新的可能。

　　

　　香港大学土木工程系利用虚拟现实技术测试了一系列影响能耗的行为，这个实验对实际住户行为和设计意图之间的关系进行了量化，而且对过去的模糊建筑细节提出了更加明显的改进意见。在其中一部分调查当中，研究人员对在虚拟现实中客户在开关的选择和布局方面进行测试，来探索这样的行为是否会影响用户对照明的使用，以及最终对于建筑物能耗的影响，具体地涉及到开关的类型和布局，是否发光或者细节是否被量化。

　　

　　在传统的建筑设计手法中，选择与使用者最接近的建筑细节往往是以美观和成本为基础的，它严重依赖于体验。对实际使用效果进行统计分析和客观判断是很困难的。用户倾向于在建筑物建成后在空间的使用、现场、社交和消费行为等方面对用户进行长期的跟踪调查和调查。由于成本高、研究滞后，无法有效地融入建筑设计中。虚拟现实技术可以为这一设计劣势进行一个及时的弥补，进而对传统的设计方法产生一定的影响。

　　

　　3　高效的建造辅助随着科学技术的快速发展和建筑形式和技术的不断创新，越来越多的非标准技术和先进的技术设备将被应用于建筑，但与此同时，技术设备的更换也对工人提出了更大的要求，要拥有与其相匹配的素质和技能。虚拟现实技术可用于直观地模拟生产环境和设备，可对新的设备技术和工艺进行测试，对工人进行非标准的职业技能的培训，为复杂建筑空间的施工提供一些指导，这些都有着重要意义。其实在工业设计方面，宝马早在1999 年就提出了运用虚拟现实技术来测试原型车辆组装和维护 。西门子也使用虚拟现实技术来帮助技术人员提前感受复杂的现场环境。虽然这项技术在建筑施工领域尚未普及，但许多科研团队一直在探索虚拟现实技术在建筑施工中的应用。

　　

　　例如，东京大学的小渕祐介教授在建造建筑结构时，使用增强现实技术和空间扫描来跟踪建筑者的复杂空间定位并进行实时引导，以准确地理解何为制造人的空间的三维坐标，并使用智能手机或平板电脑了解周围的环境，并对此过程中收集的信息进行处理从而实现真实对象和虚拟对象之间的链接。在2017夏季清华大学的参数化研讨会上，我们还使用了类似的技术来定位和校准的复杂结构。

　　

　　通过虚拟现实技术，工人不仅可以快速掌握新的建筑和装配的相关技术，而且在施工当中，也可以把建筑信息模型与实际空间进行叠加和比对，帮助工作者完成复杂建筑过程，提高施工效率。当前，随着建筑业的不断升级和不断消失的人口红利，建筑工人将逐步取代传统的建筑工人和高素质的专业工人。

　　

　　虚拟现实技术将凭借它的模拟、直观、高效、低价格等优势，在未来的发展当中表现出更大的优势和更远的发展道路。

　　

　　4　结语虚拟现实技术其实并不算一种严格意义上的新技术。早在20 世纪80 年代，美军就将早期虚拟现实技术应用于飞行员和航天员的模拟训。但长期以来，由于硬件成本和技术门槛昂贵，虚拟现实技术主要局限于军事和计算机科学的研究领域。然而，随着技术和资金的逐渐积累，在2015 年虚拟现实的软硬件和相关的平台已经得到发展，一系列硬件、平台和资源也都日趋成熟。也许对很多人来说，虚拟现实技术应该是属于普通科幻小说的，是难以脱离实验室进入平民领域。然后在2016，一系列虚拟现实产品大规模出现，这一年被称为“VR 的第一年”。随着虚拟现实技术在民用领域的应用时间还很短，虽然许多一流的设计公司、建筑院校和研究机构都意识到这项技术对于我国的未来建筑业将产生巨大的影响，但大多数项目和研究都处于萌芽阶段，处于初期，至今还没能有一个“杀手”的应用可以为虚拟现实技术的突破带来方向。当前，虚拟现实的研发项目往往局限于项目的呈现，与建筑业缺乏更深层次的融合。然而，虚拟现实技术凭借着它在空间规模仿真、实时交互和数据分析等优势，将在大数据时代和数字媒体时代发挥巨大作用。虚拟现实技术作为一种围绕着空间体验和用户生活功能的学科，具有极大的想象力。它可以融入建筑设计和使用和维护的整个生命周期，让建筑设计在数字媒体中进行叙事，展示建筑空间的本质，具有丰富的建筑设计经验。

　　

　　参考文献：[1] 贲腾,杨庆峰,赵思寒,等.浅析BIM虚拟仿真模拟漫游技术在建筑设计中的应用[J].科技创业月刊[2] 宋琦,段建军,於辉,等.虚拟现实技术在建筑设计和小区规划设计中的应用[J].东华大学学报(自然科学版