基于虚拟现实的古建筑建模技术的深入研究

陈 娜（兰州工业学院，甘肃 兰州 730050）

过去几年里建筑三维动画图已得到普遍应用，更加清楚的表现出建筑的结构。但这种三维动画也存在弊端，后来发展形成虚拟现实的建筑建模技术，这也就是现在现实可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。这项技术由虚拟现实系统中计算机生成的，利用现在技术实现在虚拟的环境中能够得到视、听、触觉等感受，形成了一个虚拟的空间，客户能够体会到身处虚拟环境的真实体验。

1 虚拟现实技术现状及特征

1.1 虚拟现实技术的现状

首先笔者对虚拟现实技术的概念进行分析：虚拟现实技术，一项实现人和机器交流的技术，它形象的模仿，逼真的仿真效果和感知行为，这么抽象、复杂的幻想却在计算机数据空间得到了真实的呈现。它融合计算机生成的交互形成了三维环境俗称三维模拟。目前的虚拟现实技术发展的状况来看，现在的虚拟现实技术已经完全融合了计算机技术，在计算机技术下形成图像，得到信息的传输等，它已经形成了一门综合性很强的学科。它已经形成了全面的应用，如虚拟现实技术的应用在现在的军事领域的模拟实战的网络模拟，虚拟空间的战机模拟，还有飞机、船舶、车辆虚拟现实驾驶训练，甚至运用到虚拟制造中去，如系统的虚拟设计等[1]。

1.2 虚拟现实技术的特征

虚拟现实技术是目前发现的新领域研究，这项技术不仅仅实现了人和机器的交流互动的形成，而且形成了智能化的发展趋势，为智能工程带来了新的发展方向，提供了新的空间发展工具。虚拟现实技术为过去无法直接观察的事物运动变化，提供了技术支持，实现了虚拟情景模拟。同时这项技术为各种无法实现的训练培训创造了模拟环境，打破了传统的技术，实现了数字媒体领域的飞跃，在相关领域如影视、娱乐等创造了一种全新的感受，这种感受具有极强的真实性，这种新技术更具有刺激性和真实感。这种虚拟现实的实现是人类科技的重要突破，为人类的生存发展带来了全新的挑战，也给这个时代带来了数字媒体的创新。

2 虚拟现实技术的三维虚拟场景建模技术的分析

2.1 利用虚拟现实技术创建复杂建筑三维模型

目前网络技术发展迅速，能用于建模的软件不在少数，但用软件做出比较复杂的建筑物也是十分不容易的。中国的古建筑大多采用木质结构，而木制结构形式多样，比较复杂，制作十分精细。用软件进行编辑渲染时十分缓慢，所以如何做出精密的图形成了首要问题。

2.2 计算机及显示设备等硬件不够先进

在数据的存储方面:有容量小、速度慢等问题，而显示方面:设备不仅造价高昂且效果不尽人意。例如清晰度不够，使用方式繁琐，与理想目标相距甚远。

2.3 大量数据传输的问题

虚拟现实技术要与互联网结合才有出路，因为互联网可以集思广益。但是由于虚拟现实技术会占有极大的存储空间，在网速比较慢的大环境下，数据传输十分不便。网络是一方面，但是虚拟现实技术的繁杂才是问题的根源，应尽快找出解决方法。虚拟场景的建设也是必不可少的一环，这是为客户展示直观体验最直接的平台，所以应加大研发力度。

3 虚拟现实的古建筑建模的关键技术分析

3.1 利用数学原理对古建筑进行模型建立

古建筑建造复杂，但其也是由一个个数学模型组合起来的，只要提取到这些关键因素，就可以在计算机设备上直观的显示出来。同时由于数学模型简洁易操作，精度高，空间占用率小，可以节约内存空间，在实际应用中比图画更有优势。但需要更直观的显示时，就需要实例化技术参与了。

3.2 利用纹理映射技术优化古建筑表面

纹理映射技术就是把建筑物表面的实际情况投放到初级建成的建筑物模型上，其有很多优势:1增加细节的丰富程度，对细小部分更直观的表示。2由于细节增加，三维效果更好。3纹理的增加使其在图形具有更好的显示效果，不至于因为过多的图形造成刷新困难。同时，在现在发展的基础上，将来会有更高的要求。例如用PS技术做出精美的图形，3D MAX做出更好的3D效果。

4 虚拟现实的古建筑建模技术的应用及优势

4.1 虚拟模型应用

根据相关古建筑采集来的相关图片和相关技术为研究参数，首先制作出三维模型的基本模拟，根据三维软件对做出的模拟建模进行分解，可以从建筑的构成上来制作，例如：建筑远看的模型，近看模型，以及周围事物、地面状况等，运用相关的建筑技术对地形制作需要有相应的等高线数据进行分析，对虚拟模型设计尽可能的实现逼真的场景，这就形成了虚拟模型的技术应用。但也能看出采集资料方面技术难度更高。

4.2 虚拟场景的互动应用

要实现虚拟场景的互动设计的应用，先要收集完整的建筑建模和现场数据，这样才能形成虚拟模型，最终要实现真正的互动要求，就要在相关的系统中极强控制，在系统中运用虚拟现实编辑软件来完成控制。把建筑模型导入虚拟场景之中就可以进行数字化技术的运用，使场景完成在用户的视野下的变化和转换，这个过程实现了客户在虚拟的环境中对现实系统中感受到的体会，这种体会具有真实性、互动性以及强烈的沉浸感。

4.3 改善设计的优势

建筑设计是一门具有科学性、严肃性的艺术，在建筑设计过程中，要经过无数次的技术进行分析，不断的进行技术论证来保证设计的可行性，在设计上要想不断创新，就要在过去的基础上不断做出改变和创新，这样才能保证设计出来的建筑能够历经时间的考验，成为使用者信赖的设计，这样就能避免出现设计问题的出现。在虚拟现实系统的运用中可以更加方便的方式来提高建筑师的质量[2]。建筑师采用虚拟现实系统，进行检测能够更加方便、准确的发现建筑设计中的问题，而且虚拟现实系统还能模拟出不同的解决问题的方案，这样的优势极大的降低了成本，而且保障了设计。

4.4 激发灵感的优势

从虚拟现实系统改善了设计的优势来看，它能够降低成本，并且保证质量，那么所提供的多种解决方案，就极大地拓展了建筑设计师的想象空间。并有利于建筑师对其作品进行改变、完善、创新，它为建筑师提供了更多的设计灵感，更能促进建筑的艺术性的创造。

5 结 语

基于虚拟现实的古建筑建模技术的深入研究，可以发现虚拟现实技术的产生给我们的生活带来了巨大的变化，它创造了具有交互作用的虚拟世界的形成，而且随着技术的成熟，人机交互变的更加形象和逼真，这也推进了虚拟现实技术的发展。近年来，人类对虚拟现实技术的应用更加重视，相信未来它将为人类带来更宽阔的发展前景，人类对它的发展充满了期待。

[1]张盼兴，杨书哲.基于虚拟现实技术的三维景观设计与实现[J].适用技术之窗，2010，(8)：92-94.

[2]虚拟现实技术在建筑领域中的应用-吉林建筑工程学院学报，2010，27(3)：2.