建筑室內設計中VR技術的應用

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［摘要］隨著科技的發(fā)展，VR技術在建筑室內設計中得到了有效應用。vr技術相對于其他建筑技術具有多種優(yōu)勢，既能提高設計的效率，又便于用戶直觀的了解整個建筑環(huán)境的設計情況，并隨時與設計師進行溝通調整。本文介紹了VR技術的概念和特點，分析了VR技術在建筑室內設計中的應用現(xiàn)狀及優(yōu)勢，希望能對建筑室內設計行業(yè)在利用VR技術時有所參照和啟發(fā)。

［關鍵詞］VR技術；建筑室內設計；探討應用性

目前VR技術已應用于室內設計、房產(chǎn)開發(fā)、文物古跡修復、橋梁鐵路建設、工業(yè)模擬、旅游行業(yè)和教育事業(yè)等多個領域，在建筑室內設計中的應用效果尤為明顯，它具有許多其他建筑技術沒有的操作特點和優(yōu)勢，如應用優(yōu)勢、空間體驗優(yōu)勢、建筑環(huán)境優(yōu)勢、實時更新優(yōu)勢等，避免因建筑實際施工后與客戶的想象不符造成的返工和重新設計現(xiàn)象，大大優(yōu)化了設計流程、減少了建筑成本、提高了施工效率。

1VR技術的概念

VR（VirtualReality）技術，即虛擬現(xiàn)實技術，是一種計算機仿真技術。由美國VPL公司的創(chuàng)始者在上世紀八十年代首次提出，初期是通過計算機圖形數(shù)據(jù)系統(tǒng)和多種控制設備接口的共同配合在計算機上進行的可交互三維環(huán)境技術。VR技術利用跟蹤器、視覺生成器等硬件技術，模型驅動、基礎模型儲備庫、功能編程系統(tǒng)等軟件技術，營造充滿真實性的建筑環(huán)境，便于客戶直觀的了解整個環(huán)境設計情況，并隨時與設計師進行溝通調整。

2VR技術的特點

2.1沉浸性

VR技術通過建模仿真對現(xiàn)實世界進行互動式三維動態(tài)圖景的模擬，并利用VR手柄、VR眼鏡等工具增強真實感和觀看細節(jié)，給使用者創(chuàng)造身臨其境的體驗，這就是VR技術的沉浸性?？蛻羰褂肰R觀看建筑設計成果，能直觀具體的對比設計成果與自身構想的差異，將抽象的想象轉換為仿真空間，為客戶了解建筑設計的實際空間環(huán)境提供了便利。

2.2交互性

交互性是指在VR技術中利用傳感設備、力量反饋系統(tǒng)、跟蹤器等工具帶給體驗者真實的感知。當體驗者在模擬翻閱、移動物品等動作時，物品會隨著人手的動作移動和形變；觸碰空間中的物品時，會產(chǎn)生真實的觸感，能夠感受到物體的重量和形態(tài)，還可以通過視景、色彩、結構等元素的變化滿足用戶的要求，發(fā)揮交互作用。

2.3想象性

VR技術不僅可以依據(jù)當下現(xiàn)有的可操作施工技術進行建筑的室內設計，還能夠設計目前無法實現(xiàn)的理想型建筑，在理論上創(chuàng)造設計的可行性。對設計者創(chuàng)新探索能力的開發(fā)和新技術觀念的形成起著重要的作用，能夠促進未來建筑產(chǎn)業(yè)的科技化發(fā)展。另外VR技術還具有時間和空間上的延伸性，用戶可以通過VR技術模擬自己未來若干年內的變化。

3VR技術在建筑室內設計中的應用現(xiàn)狀

3.1對計算機設備的要求高

傳統(tǒng)建筑室內設計效果圖是對室內的房間或部分單獨進行建模、渲染，因此對計算機設備的要求不是很高。而用VR技術進行建模是對整個空間進行統(tǒng)一構建，交互設計對模型的需求量大大增加，在后期的材料選擇、燈光顏色設置等細節(jié)方面需要更強大的計算編程能力。所以，使用VR技術進行室內建筑設計對計算機設備有較高要求，許多設計機構不具備這樣的物質基礎。

3.2資金投入大且耗時較長

用VR技術構建虛擬的室內設計模型需要設計師花費較長的時間才能完成，與傳統(tǒng)的手繪或電腦畫圖效率差別顯著。另外，由于工期的延長和新型技術的使用都會增加設計的資金投入。

3.3VR技術有其副作用

VR技術的傳感性質在為用戶帶來真實的體驗的同時也會導致人身體上的不適，因為虛擬場景的復雜性較高、運動速度快、靈敏性過強，與人正常的觀感體驗十分不同，可能會由于眩暈引發(fā)頭暈等副作用，令人身體不適。

3.3.1對前庭系統(tǒng)的影響VR交互建立手和眼部之間的映射與現(xiàn)實中不同，VR會影響人的手眼協(xié)調，使用者從現(xiàn)實世界進入VR適應它的交互和從VR出來適應現(xiàn)實世界都需要一段時間。VR也會影響人的平衡系統(tǒng)，許多人使用后，會產(chǎn)生頭暈惡心等不適，這是因為人們失去了現(xiàn)實中的平衡感，在使用VR設備后開車、駕駛任何交通工具都是比較危險的行為。3.3.2對人視覺的影響使用VR設備時人們相當于長期盯著一塊與人眼距離很近的屏幕，會產(chǎn)生眼壓升高或眼睛肌肉異常顫動的情況，對眼睛的健康十分不利。當然影響最大的還是癲癇的發(fā)作，有癲癇病史的人不能使用VR設備。目前我國缺乏對VR使用規(guī)范的科普，且我國的癲癇疾病患者較多，形成了很大的安全隱患。

3.3.3對人聽覺的影響VR設備要從視覺、聽覺、感知各方面模擬現(xiàn)實環(huán)境，尤其是為了追求沉浸感而不由自主將聲音設置的很大，可能會對聽力造成損傷。在實際生活中，空間環(huán)境的聲音不會距離人耳這么近且分貝也不同，更嚴重的是VR設備給人帶來的聽覺損傷是不可逆的。

3.4普及力度不到位

VR技術在中國的發(fā)展處于初始階段，是一項新型技術，一些大的設計項目使用較多，許多小型公司企業(yè)和科技欠發(fā)達地區(qū)并未運用，仍以過去的設計效果圖作為戶主參考資料，VR技術的普及力度依然不到位。

4VR技術在建筑室內設計中的主要運用方向

4.1三維模擬技術

三維模擬技術是運用在建筑室內設計中的主要VR技術之一，通過模擬構建整個虛擬場景，使客戶能夠直觀感受到環(huán)境效果，方便布置和調整。三維虛擬空間是參照真實空間環(huán)境創(chuàng)造的，能夠為客戶呈現(xiàn)建筑室內設計的整體結構和具體的規(guī)劃布局，幫助客戶全面了解建筑室內設計的情況，客戶在提出問題時，設計師能夠直接對照模擬場景進行處理和改造。

4.2立體聲合成與立體顯示技術

人們在實際生活中聽到的聲音由于人耳距聲源遠近不同，因此聲音到達人的兩只耳朵的速度和強度都不同。VR技術中的立體聲合成技術模擬了人在正常生活環(huán)境中的聽覺特點，客戶在使用VR設備觀看建筑室內設計時，聽覺效果與實際情況無明顯差別。操縱手柄、VR眼鏡、VR頭盔、觸覺傳感器等工具也為人們提供了一種三維立體的感知，增強了虛擬空間在視覺、聽覺、觸覺各方面的真實感。

4.3觸覺反饋技術

VR技術在建筑室內設計中通過應用觸覺反饋技術，可以使客戶與虛擬的室內設計環(huán)境直接進行接觸，帶給客戶真實的觸覺體驗?？蛻艨梢酝ㄟ^使用設有觸點裝置，具有震動功能的手套觸碰虛擬空間中的物體，令客戶產(chǎn)生身臨其境的感覺，真實地感受到室內建筑的存在。

4.4交互技術

傳統(tǒng)的計算機交互技術主要通過鼠標、鍵盤和顯示器來完成。在建筑室內設計的虛擬環(huán)境中，VR技術通過數(shù)字頭盔和手套等穿戴工具、三維立體眼鏡、智能式操縱手柄之間的交互完成傳感任務。除了上述的VR設備，語音動作識別、智能溝通等也屬于交互技術的范疇。4.5系統(tǒng)環(huán)境集成技術利用VR技術模擬構建規(guī)模龐大且設計布局復雜精密的建筑室內環(huán)境，需要采集大量的建筑空間數(shù)據(jù)信息，然后通過分析和自動運算構建出具體的虛擬室內建筑環(huán)境。其中，系統(tǒng)環(huán)境集成技術在數(shù)據(jù)的收集計算上起著重要的作用。它能夠進行數(shù)據(jù)信息的精確導入、科學建模的設定、數(shù)據(jù)參數(shù)的轉換、信息的識別合成等多種操作，在建筑室內設計的模擬構建中承擔著無法替代的職能。

5VR技術在建筑室內設計中的應用優(yōu)勢

5.1空間體驗優(yōu)勢

VR技術在空間的體驗效果上具有很大優(yōu)勢。VR技術對室內建筑空間的設計不僅限于視覺上的體驗，還能夠滿足人聽覺和觸覺的上的需求，使虛擬的場景更加真實。在體驗室內設計效果時，人的運動速度、視野范圍、行走軌跡等體驗都模擬實際的感知，空間的高度、光照等參數(shù)也會有所變化。

5.2建筑環(huán)境優(yōu)勢

建筑環(huán)境通常是指建筑的氣候環(huán)境，例如當兩棟建筑物距離過近時，氣流的流速會變快，流速變快則會帶來環(huán)境污染、生活不便等問題，還會造成部分范圍內的溫度變低、地表和屋頂?shù)膿p壞等安全隱患。VR技術能有效解決這個問題，結合實際的建筑環(huán)境和氣候數(shù)據(jù)，通過計算機編程的方式設置氣流模型，并能隨時調整，優(yōu)化建筑的通風條件，改善建筑的氣候環(huán)境。

5.3實時更新優(yōu)勢

VR技術的設計元素較為細密且在實際應用中的變化性較大，結合用戶實際需求可以對建筑設計中的各項元素進行更改，例如色調、高度、層次上的改變。VR技術這種能夠進行實時更新的優(yōu)勢，對室內建筑設計的科學性和可調節(jié)性都起著有利的支持作用。

6結束語

綜上所述，VR技術在建筑室內設計中的應用雖然還存在著種種問題，但總體來講它是一項十分有效且有巨大發(fā)展空間的技術。能夠幫助設計師設計出符合客戶要求的建筑環(huán)境，展現(xiàn)出設計師的審美水平和設計能力，并有效降低了建筑室內設計的成本，簡化了建筑設計的修改環(huán)節(jié)，為客戶與設計者之間創(chuàng)造了一種溝通交流的載體，建筑室內設計師還能夠在觀察設計成果與傾聽交流中發(fā)現(xiàn)自己的問題，增進對客戶的理解，提高自己的設計水平?？傊甐R技術的應用改變了建筑行業(yè)的設計方式，對建筑行業(yè)未來的科學化發(fā)展起著重要的作用。

參考文獻

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作者：李莉 單位：渤海船舶職業(yè)學院