虚拟现实技术在建筑设计中的应用探析

郑州信和嘉程建筑设计有限公司，河南 郑州 450000

1 虚拟现实技术在建筑设计方面的应用作用

1.1 展示建筑信息

在传统筑工程设计模式中，受到技术限制，虽然设计人员可以通过绘制二维平面工程图纸等方法，展示部分工程设计信息与建筑结构属性特征，但却面临着信息展示角度单一、立体化程度不足的问题，难以保证工程设计理念及意图的正确传达。在这一工程背景下，不但时常出现工程设计方案与建设需求相违背的问题，同时，也不利于后续技术交底及各项施工活动的开展。虚拟现实技术的应用，设计人员可选择基于已知工程信息与设计数据，构建三维建筑模型、营造虚拟空间。工程参与各方可以浸入至虚拟空间中，直观了解建筑工程的主体结构、室内外环境以及空间布局等建筑信息，再将其与工程建设需求相比对。例如，建设单位运用虚拟现实技术，正确了解工程设计理念意图及具体信息，与设计方对各项设计细节进行沟通、探讨，在保证工程设计方案合理、可行的基础上，避免因设计成果理解错误而产生的施工纠纷等问题的出现。

1.2 远距离浏览

在传统建筑工程设计模式中，设计方与企业之间普遍存在沟通频率过低的问题，如若选择开展远程设计沟通工作，所绘制二维平面工程图纸的立体化程度不足且二维平面图纸表达专业化、抽象化程度很高，设计方与企业缺乏探讨工程设计细节的基础条件。如若选择开展线下设计沟通工作，则受到空间与时间因素的限制。针对这一问题，对虚拟现实技术的应用，可选择构建三维建筑模型，并采用网页展示、营造虚拟空间等方式，为远程设计沟通工作的开展提供基础条件［1］。

1.3 设计方案对比

建筑工程涉及范围广，多学科、多领域，设计方案十分复杂，而在传统工程设计模式下，受到人为因素限制，设计人员难以做到对整体建筑设计情况的全面、有效把控，往往存在各详细设计阶段工作交接不完全、成果不完善等问题，进而在后续工程施工阶段中，引发各类施工问题的出现，导致工程实际施工质量与预期质量产生出入。借助虚拟现实技术，设计人员可以沉浸至所营造虚拟空间中，将各项建筑信息、环境情况与设计方案进行对照分析，及时发现并解决所存在工程设计问题。同时，也可以对多项工程设计方案进行对比分析、技术论证，从中选择与工程建设需求相符、可行性较高的计划作为最终方案、明确设计思路。

2 虚拟现实技术在建筑设计方面的实践方法

2.1 构建建筑信息模型

对虚拟现实技术的应用，应提前根据已知工程信息与建筑设计信息，针对性构建三维建筑信息模型，为虚拟空间的营造提供基础条件。同时，所构建三维建筑信息模型的合理与否、完整程度，也将直接影响到虚拟现实技术在建筑设计方面中的应用效能。在模型构建过程中，应注重以下要点：

（1）模型参数化。与二维平面图纸相比，所构建三维建筑信息模型并非为点、线、面等基础要素的简单堆砌，而是根据工程设计方案，搭建虚拟化、立体化的建筑主体结构框架，并在相应位置展示门窗、墙梁等建筑部位构件的设计信息，对各处建筑部位进行有机组合搭建，进而形成的虚拟建筑模型。因此，在模型构建过程中，重点突出三维建筑信息模型的参数化特征，明确标注建筑各部位的设计参数［2］。

（2）修改自动化。建筑工程设计工作涉及诸多专业领域，且不同专业之间有着较为紧密的内在关联。如果某一项设计参数存在误差，都可能引发一系列问题的出现，导致其他设计参数出现变化，进而使得整体工程设计方案发生改变。因此，在构建三维建筑信息模型时，应选择构建配套数据库，持续采集、分析相关工程信息与实时设计参数。随后，根据不同设计参数与专业之间的关联情况，对相应数据进行变更调整，并在三维建筑模型中反映具体修改情况。如此，可以有效预防各专业之间设计碰撞问题的出现。

2.2 虚拟现实硬件系统

目前来看，多数企业所构建虚拟现实硬件系统主要由传感手套、三维立体声音生成装置、头盔显示器、立体显示系统等加以组成，可将其分为听觉系统、视觉系统、虚拟环境系统等若干子系统。在工作人员沉浸虚拟空间时，各项子系统将根据环境情况与行为轨迹，实时向工作人员提供视觉、听觉、触觉等方面的感观反馈。具体来讲，在虚拟现实硬件系统实现过程中，将开发重点倾向于体现虚拟现实技术想象性、沉浸感以及交互性三项基本特征，构建桌面虚拟现实系统、确保所配置硬件设备具有稳定的输出/输出使用功能，可以向工作人员实时反馈虚拟环境内建筑信息与对象特征。

2.3 虚拟现实软件系统

虚拟现实技术软件系统主要由功能编程软件、三维建模软件以及模型驱动系统等加以组成。在系统运行过程中，三维建模软件将在所倒入工程信息及设计数据的基础之上，构建起立体可视化的三维建筑信息模型与配套数据库。模型驱动系统负责执行工作人员下达的各项操作指令，保持三维建筑模型处于驱动状态，可调节部分建筑部位信息，或是实时显示工程设计方案变更情况。而功能编程软件负责根据工作人员的使用需求，运行各项软件使用功能，包括营造虚拟空间、动画运行停止、场景转换等等。

同时，对虚拟现实软件系统的构建，应确保系统可以在已知信息基础上，构建起相对稳定的、与现实世界情况基本符合、可以直观化展现工程设计方案细节与理念的虚拟三维模型。确保工作人员在沉浸至所营造虚拟空间时，可以真实感受到虚拟场景的光照、色彩、建筑格局、构件造型结构等具体系统。以三维建筑模型为例，具体构建过程为：前期准备阶段，项目的模型交付标准及各专业的“族”库建立等等；建筑方案模型阶段，根据设计任务书相关设计条件，搭建完整的设计方案模型；技术方案模型阶段，根据确定的方案模型，结构、设备等搭建各专业的技术方案模型。

3 结语

总而言之，随着5G 网络的不断完善，定会加速建筑行业技术迭代，各建筑企业逐渐加大对虚拟现实技术的应用力度，并取得诸多显著成果，对提高工程设计质量、设计过程控制、直观呈现建筑设计效果有着重要的现实意义。因此，为充分发挥虚拟现实技术的应用效能，企业应深入了解技术在建筑设计领域的应用价值，明确技术实践要点，持续探索与建筑设计需求相贴合的技术应用模式。