1.VR技术的相关概念

1.1VR技术的概念

VR是Virtual Reality的缩写，中文的意思就是虚拟现实，早期译为“灵境技术”。虚拟现实是多媒体技术的终极应用形式，它是计算机软硬件技术、传感技术、机器人技术、人工智能及行为心理学等科学领域飞速发展的结晶。主要依赖于三维实时图形显示、三维定位跟踪、触觉及嗅觉传感技术、人工智能技术、高速计算与并行计算技术以及人的行为学研究等多项关键技术的发展。随着虚拟现实技术的发展，真正地实现虚拟现实，将引起整个人类生活与发展的很大变革。人们戴上立体眼镜、数据手套等特制的传感设备，面对一种三维的模拟现实，似乎置身于一个具有三维的视觉、听觉、触觉甚至嗅觉的感觉世界，并且人与这个环境可以通过人的自然技能和相应的设施进行信息交互。

1.2VR技术的特征

沉浸性(immersion)，又称临场感，指用户对虚拟世界中的真实感。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。

交互性( interaction)，指用户对虚拟世界中的物体的可操作性。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。 

构想性(imagination)，又称自主性，指用户在虚拟世界的多维信息空间中，依靠自身的感知和认知能力可全方位地获取知识，发挥主观能动性，寻求对问题的完美解决。由于沉浸性、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，这三个特性又通常被统称为3I特性。

2.VR技术应用于建筑设计原理课程的重要性

2.1用虚拟现实技术来展示设计成果

建筑设计既是为营造建筑实体提供依据，也是一种艺术创作过程；既要考虑人们的物质生活需要，又要考虑人们的精神生活要求。在建筑设计过程中，必须综合考虑各种需要，统一解决各种矛盾。实践表明，各种建筑设计都要处理好总体布局、环境构思、建筑功能、建筑技术、建筑艺术处理等问题。

虚拟现实技术可以给人最直观的感受，在建筑设计中运用虚拟现实技术可以使设计者直观的感受到自己设计的不足和优势，更能激发设计者灵感，除此之外，虚拟现实技术还可以直接给业主展示建筑设计师设计的实际成果，让业主可以根据自身喜好来改变建筑物的实际形式，而不是像传统的建筑设计出的建筑物在实际建设之前只能被放在设计图纸上，同时利用虚拟现实技术所表现的建筑设计还可以让想要买房的人直接在思想上步入建筑物之中，最有效的感受建筑的魅力和特点

2.2有利于提高建筑的水平

一个成功的建筑设计需要相当多的实地考察和逐步修改，传统的设计由于建设物的局部想象不能能够完全的论证建筑水平的合格性，许多建筑物的设计中出现大量与实际建设相矛盾的部分，这样不仅会浪费大量人力物力，还会不能保证建筑物的安全性，造成建筑物的局部建设必须返工。但是在建筑设计中运用虚拟现实技术就可以最直观的感受到建筑物的不足，进而进行反复修改和演示，直至建筑物符合设计者或用户的要求，这不仅减少了建筑物的危险，还提高了我国建筑施工的水平，让我国的建筑业不断完善和更新，使建筑物的用户拥有最满意的住宅环境和设备。

2.3有利于把所有时期的建筑都进行数码复原

比如，萨伏伊别墅表面看来平淡无奇，简单的柏拉图形体和平整的白色粉刷的外墙，简单到几乎没有任何多余装饰的程度。水平长窗平阔舒展，外墙光洁，无任何装饰，但光影变化丰富。别墅虽然外形简单，但内部空间复杂，如同一个内部精巧镂空的几何体，又好像一架复杂的机器。该建筑采用了钢筋混泥土框架结构，平面和空间布局自由，空间相互穿插，内外彼此贯通，它外观轻巧，空间通透，装修简洁，与造型沉重、空间封闭、装修繁琐的古典豪宅形成了强烈对比。VR技术把所有时期的建筑都进行数码复原，给我们带来了另外一种视觉盛宴。可以在疫情背景下，人们不需要走出家门，在家里都能像打游戏一样在萨伏伊别墅周围甚至内部自由漫游。

3.VR技术在建筑设计原理课程中的应用

3.1展示建筑物整体信息

现阶段的二维、三维表达方式，只能传递建筑物部分属性信息，且只能提供单一尺度的建筑物信息，而使用虚拟现实技术可展示一栋活生生的虚拟建筑物，并可在里面漫游，体验身临其境之感。建筑设计不仅是设计者的事，住户、管理部门都可起到辅助决策的作用，而虚拟现实技术在设计者和用户之间能起到一种沟通的桥梁作用。

3.2远距离浏览

设计者进行建筑设计，通常需要跟工程单位不断进行沟通交流，而虚拟现实作品可以通过VRML的方式发布到网络上去，工程单位可以通过互联网进行远距离浏览，将虚拟现实方式的建筑设计应用于互联网中，利用虚拟现实方式进行远程交流。常用的建模软件如3ds Max，不仅支持 VRML 文件格式的输出，还可以在 VRML 中通过选择摄像机进行导航设置，在场景中指定活动控件和触发器等，大大丰富了实时浏览的内容。

3.3实时多方案比较

建筑设计时，往往会设计多种方案，并进行不同方案的对比分析，以选择最佳方案。采用虚拟现实设计，可将不同设计方案通过模型表达出来，并可随时切换，利于设计者观察某一点或某一部位中的设计，更快的比较出不同方案的优缺点，从而为改进方案提供便利。在虚拟现实技术应用中，不仅能够比较不同方案的建筑设计特点，还可随时修改方案，并将修改后的方案与修改前作以对比，分析修改效果。因此，虚拟现实技术对建筑设计进行实时多方案比较，可较好的提高建筑设计的工作效率和设计质量。

3.4专用人机接口交互

人机接口是使用者与计算机沟通的桥梁，它是代表使用者意图的转换及计算机程序的执行，良好的人机接口可减少使用者对系统的学习时间和增强系统的效率。虚拟现实技术建筑设计中，必有特定的人机接口模式:使用者模式，使用者直接进入虚拟现实中进行观测与互动操作，以第一人称的观测方式进行虚拟现实的沉浸观察，隐藏的接口只在使用时才出现;代理者模式，即在虚拟现实中常因沉浸环境与现实环境的感性差距而造成空间迷失，以至于使用者无法堂握虚拟现实中的状态，以空间代理者的虚拟环境信息的提供，以第一和第二人称的观察方式进行虚拟环境观测;监控模式，使用者以第三人称的方式监控虚拟现实中的现实状态，并进行虚拟物的监视与控制，接口的产生与虚拟现实的种类并无绝对关系;浸入操作模式，将控制虚拟现实物的接口置于虚拟现实中，进行仿真式操作模拟，使用者以第一人称控制虚拟物。

4.VR技术在建筑设计原理课程中的应用实例

《建筑设计原理》是一门面向工程设计类专业的专业课程，我们教学团队BIM技术与智慧建造河南省工程实验室，目前已经把我校的教学科研楼、综合实验楼等项目进行了VR转化；此外，世界经典建筑例如美国流水别墅、法国萨伏伊别墅进行了高精度的VR还原，在教学过程中也受到了学院学校的大力支持，一致觉得教学VR化趋势不可避免。此外，据此项目在国家级BIM竞赛里也取得了很不错的成绩！。已用该系统模型化了一座小城市，具体目标是在河中小岛上设计一栋博物馆。这座城市由好几百栋建筑物组成，坐落在河边斜坡上，可以俯瞰小岛。首先，数字化该城市的地图，创建基本的Auto CAD 模型;其次，按真实三维位置安排每栋建筑物，同时也考虑山坡的轮廓;再次，加上建筑细节，如门框和窗框设计，以便标准地表现该城市的美学特征。该应用实例让人们领略了该领域和他们所取得的成果。

结语

总之，虚拟现实技术在建筑设计中的应用随着网络的发达及计算机软硬件的进展，应用层面会更广，应用范围会更广。网络传输的便捷与快速处理，利用计算机科技来呈现建筑设计成果，已成为新的趋势，而且技术日新月异。我们作为教师，要紧跟科技发展的潮流和方向，善于运用合适的技术手段辅助教学，会让教学效果达到更大的提高。

参考文献

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[3] 胡小玲,谭永平.虚拟现实技术在建筑装饰设计实践教学中的应用[J].广西教育,2020(43):187-189+192.