论文:虚拟现实技术在建筑学中的应用

虚拟现实技术在建筑学中的应用

力学与建筑工程学院 建筑学10-1班 战旭 学号：02100613

内容摘要：虚拟现实技术在各行各业有着广泛的应用。本文对虚拟现实技术做

了简单的介绍并通过传动建筑设计的局限性，研究了虚拟现实技术在建筑设计中的优势，为建筑设计提供了一种新的手段。

关键词：虚拟现实技术 广泛应用 建筑设计 传统 优势

一、 虚拟现实技术的广泛应用

虚拟现实技术（简称VR），又称灵境技术，是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间，具有广阔的应用前景。

1、 虚拟现实技术的主要特征

（1） 多感知性，是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有

听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。

（2） 浸没感，又称临场感或存在感，指用户感到作为主角存在于模拟环

境中的真实程度。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样。

（3） 交互性，指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈

的自然程度(包括实时性)。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。

（4） 构想性，又称为自主性，强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空

间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。 一般来说，一个完整的虚拟现实系统由虚拟环境、以高性能计算机为核心的虚拟环境处理器、以头盔显示器为核心的视觉系统、以语音识别、声音合成与声音定位为核心的听觉系统、以方位跟踪器、数据手套和数据衣为主体的身体方位姿态跟踪设备，以及味觉、嗅觉、触觉与力觉反馈系统等功能单元构成。

2、 虚拟现实技术的广泛应用

（1） 科技开发 虚拟现实可缩短开发周期，在虚拟现实技术已经和理论分

析、科学 实验一起，成为人类探索客观世界规律的三大手段。用它来设计新材料，可以预先了解改变成分对材料性能的影响。在材料还没有制造出来之前便知道用这种材料制造出来的零件在不同受力情况下是如何损坏的。

（2） 商业 虚拟现实常被用于推销。例如建筑工程投标时，把设计的方

案用虚拟现实技术表现出来，便可把业主带入未来的建筑物里参观，如门的高度、窗户朝向、采光多少、屋内装饰等，都可以感同身受。它同样可用于旅游景点以及功能众多、用途多样的商品推销。因为用虚拟现实技术展现这类商品的魅力，比单用文字或图片宣传更加有吸引力。

（3） 医疗 虚拟现实应用大致上有两类。一是虚拟人体，也就是数字化

人体，这样的人体模型医生更容易了解人体的构造和功能。另一是虚拟手术系统，可用于指导手术的进行。

（4） 军事 利用虚拟现实技术模拟战争过程已成为最先进的多快好省的

研究战争、培训指挥员的方法。也是由于虚拟现实技术达到很高水平，所以尽管不进行核试验，也能不断改进核武器。战争实验室在检验预定方案用于实战方面也能起巨大作用。

（5） 娱乐 应用是虚拟现实最广阔的用途。英国出售的一种滑雪模拟器。

使用者身穿滑雪服、脚踩滑雪板、手拄滑雪棍、头上载着头盔显示器，手脚上都装着传感器。虽然在斗室里，只要做着各种各样的滑雪动作，便可通过头盔式显示器，看到堆满皑皑白雪的高山、峡谷、悬崖陡壁，一一从身边掠过，其情景就和在滑雪场里进行真的滑雪所感觉的一样。

（6） 虚拟现实技术还应用于教育、工业等众多方面。

二、 虚拟现实技术与建筑设计

1、 传统建筑设计的局限性

在虚拟现实技术产生之前，对于建筑学学科的学习和建筑设计都

是通过实践、书本，以及手绘图稿进行的。这些方式都无法循序直观地了解所要学习或设计的对象，有着很大的局限性。

（1） 建筑设计的不可验证性

建筑设计与其他设计专业有着很大的区别，它有着不可验证性。服装设

计的学生可以把自己的设计裁剪一套试穿，看是否达到自己的设计理想，但是，建筑设计学生不可能建造一栋建筑来验证自己的设计。传统教学中只能通过图纸，效果图，或者制作动画来看效果，这些方式都比较片面，无法真正的验证设计的优劣。

（2） 建筑空间感知局限性

建筑学是非常讲究空间感的一门学科，传统教学利用绘画、模型、

图片或是实地考察来培养空间感，但都存在局限。在传统建筑设计中，

也经常会使用一些实物建筑模型展示，但这些实物模型都是小比例，很难真正体会到其空间结构。

2、 虚拟现实设计在建筑设计中的优势

通过虚拟现实技术，传统的建筑设计得到了更为迅速发展，通过虚

拟现实技术与实践相结合的方式，对建筑设计有了更为直观和多方位的了解。

a、 虚拟现实技术对建筑设计模型的建立

通过虚拟现实技术对所涉及的建筑模型的建立，可以让他人更为直

接、清楚、全方位的了解自己的设计想法和理念，给人以直观亲切的感受。省事省力的同时，也减少的很多不必要的麻烦。

b、 虚拟现实技术对建筑材料和构造的分析

除了对建筑模型的建立外，我们仍可以通过虚拟现实技术来对建筑

惊醒材料和结构的分析，模仿现实情景。通过这种模拟，在一定成对上就解放了人们固有的设计想法，开放了设计的思维，不再是只根据固有的设计经验来推测，而可以模拟实验判断。