论虚拟及现实技术在建筑工程领域方面应用

1、论虚拟及现实技术在建筑工程领域方面应摘要：伴随着信息化技术、云计算以及数字媒体领域新技 术在中国的兴起，一项改变人的视觉、触觉、听觉、味觉的 技术正在中国悄然兴起，并且被越来越多的用户所接受一一 虚拟现实技术，它广泛的应用到我们生活的各个方面。网上 世博会、网上看房、网上浏览三维数字城市等越来越多的用 户所热衷，在建筑工程领域，运用虚拟与现实的手段，一方 面可以让设计师更快的表现出自己的设计意图，发现设计过 程中的问题，另一方面也可以让用户能够直观的了解到建筑 周边的环境，空间的布局以及结构，同时交互式的设计更是 增加了用户与建筑之间的沟通，各种传感设备的使用，使软 件跟硬件的结合发挥到了极致

2、，让用户如同在真实的空间中 一样。关键词：虚拟现实；建筑；软件开发一虚拟与现实技术的定义以及主流开发平台虚拟与现实又称灵境技术一简称vr。它是利用电脑模拟 产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者视觉、听觉、 触觉、甚至味觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般, 可以及时没有限制地、直观地观察三度空间内的事物，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。虚拟现实是一项综合集成技 术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智 能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉, 使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验 和交互作用。

3、虚拟与现实是一个软件跟硬件完美结合的产 物，因此在开发虚拟与现实中我们除了使用必要的硬件设备 满足我们的感官需要外，同时我们也要配合软件进行开发。 目前主要使用的是三维软件以及交互式的开发平台，三维软 件主要用 autodesk3dmax 以及 autodeskmaya、xsi、c4d 等。 现今在虚拟现实行业内出现的编辑软件不计其数，而比较热 门的有四款软件，他们分别是：unity3d、virtools、 vr-platform、eon studioo 在这四款软件中，unity3d 尤为 突出，稳稳的把握住了虚拟现实，独领风骚。unity3d是由unity technologies开发的一

4、个让玩家轻 松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类 型互动内容的多平台的综合型游戏开发工具，是一个全面整 合的专业游戏引擎。unity类似于director, blender game engine, v让tools 或 torque game builder 等利用交互的 图型化开发环境为首要方式的软件其编辑器运行在windows 和 mac os x 下，可发布游戏至 windows> mac、wii、iphone 和android平台。virtools是一种构建三维交互式虚拟系统 十分便捷、非常有效的软件。特有的"可视化脚本交互设计 界面”大大的降低了学习门

5、槛。学者无须钻研艰深的程序语 言，就能完成虚拟现实的制作，它也因为独具的游戏交互式 功能，多被用于游戏的开发和制作。vr-platform三维互动仿真平台，是一款互动仿真能力 较强的软件，现多被使用于实现场景的模拟和制作。eon studio是一个完全基于gui的设计工具，能够开发出许多实 用性的训练、培训软件。在教育和技术培训行业运用较为广 泛。二虚拟与现实技术在建筑设计方面的应用虚拟与现实技术被广泛的运用到生活的各个方面，其中 在建筑设计方面得到极大地运用。传统的建筑设计工程一般 是设计师通过草图、文字以及个人的经验进行设计，然而对 于一些复杂程度较高或者设计师未曾设计过的建筑而言，设 计

6、师很难对其进行详细的定位于分析，有些设计方案太过于 概念化，无法跟实际环境进行关联。虚拟与现实技术帮我们 解决了这样的难题，我们以大华房地产开发作项目为案例进 行讲解，在大华房地产项目开发中，为了让用户能够切实的 感受到虚拟世界与现实世界的差别，我们主要采用了比较顶 端的两套开发软件：autodesk3dmax以及unity3do(1) 前期工作准备阶段通过实地的考察，了解建筑工地所在的环境以及周边的 设施，建立详细的数据库资料，为我们模拟周边真实的环境 提供详细的数据。(2) 三维数字模型的制作阶段项目方案确定之后，我们通过详细的施工图并结合拍摄 的现场资料，以及前期所获得的数据资料，在三维

7、软件中制 作数字模型，在此我们使用的三维软件主要是3dmax,采用 多边形建模的方式，在运用三维软件模拟虚拟环境的时候， 尽可能做到按照实际尺寸在我们电脑上等比例制作模型。在 建模过程中要尽量完善，力求能够达到逼真环境的效果。我 们通过三维软件建造模型，并通过灯光、贴图、材质、渲染 等技术，让电脑制作出的三维模型能够达到逼真环境的效 果。(3) 三维数字模型的烘焙制作为了能够实现对三维场景中的建筑模型进行交互，我们 需要对三维软件中制作的模型进行二次加工，只有这样方可 进入到unity3d,为了能够达到真实的环境效果我们需要对 建筑模型进行烘焙，模型的烘焙是在3dmax中进行的，采用 的是vr

8、ay的烘焙方式，采用vray烘焙可以获得比较真实的 烘焙效果。烘焙的目的就是将颜色、材质、贴图、灯光信息 直接记录在一张贴图上，这样我们在unity3d中可以减少我 们电脑的运算速度，更快的实时渲染，而不需要在后台进行 渲染合成，减少运算的时间，烘焙后的贴图是将所有的信息 (包括颜色、材质、灯光、贴图)都集中在了一张贴图的上 面，我们将贴图的格式存储为tga格式，我们后期也可以釆 用photoshop软件将贴图中有瑕疵的信息进行修改，进而能 够达到一种更加完美的效果。(4) 虚拟与现实程序的开发以及运用通过计算机语言的编写，控制可视化的场景模型，实现 人机交互。让用户更大程度的感知建筑空间。由

9、于unity3d 为我们提供了一个开放性的开发平台，支持c+语言、js语 言等多种计算机语言，那我们就可以通过计算机语言对我们 虚拟中的建筑物体进行程序开发，通过计算机语言让虚拟中 的物体执行我们想要的交互效果。(5) 交互式设备的开发 为了让用户能够更好的与 建筑之间进行交互，我们需要一些传感设备，以此满足虚拟 世界的31特性:多感知性(multi-sensory)所谓多感知是 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

10、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。浸没感(immersion)又称临场感，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，交互性(interactivity)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)。构想性(imagination)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

11、观不存在的甚至是不可能发 生的环境。由于浸没感、交互性和构想性三个特性的英文单 词的第一个字母均为i,所以这三个特性又通常被统称为31 特性。为此我们需要专门的一些接受设备、传感设备等其他的 感知设备。通过这些设备的运用让我们可以更大程度的与建 筑之间进行互动，达到虚拟与现实交互的目的。三虚拟与现实在建筑方面的发展前景以及趋势现在各个国家都在加强对虚拟现实技术的应用以及开 发，我国也一样，在虚拟建筑世界方面，都已经制作出了复 杂的建筑模型，并且已经应用到城市生活中来，虚拟现实技 术所涉及的领域十分的广泛，技术潜力巨大，在建筑方面的 前景更是十分的广阔。随着数字化城市建设的蓬勃发展和网 络技术的发达以及计算机软硬件的进展，虚拟现实技术在建 筑设领域的应用将会更广，特别是随着三维可视化地理信息 系统、真实与虚拟现实的集成、视景仿真和海量