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虚拟现实技术在建筑设计领域的应用
吴涛/解放军理工大学工程兵工程学院人防工程系
【摘要】本文介绍了虚拟现实这一新技术的相关概念以及在建筑设计领域的应用情况。同时结合我国建筑设计领域计算机软硬件普及的现在状况,探讨设计制作虚拟现实建筑场景的主要类型、方法和步骤。
【关键词】虚拟现实建筑设计 3D Studio MAX VR
虚拟现实(Virtual Reality)技术近年来在计算机应用技术研究领域十分活跃,作为一种扩展的计算机人机界面技术,在军事、航天、医疗、工业、工程、娱乐、教育等方面应用具有很大的潜力。虚拟现实(以下简称VR)的出现,无疑也为创新的、艺术与技术相结合的建筑设计领域开拓了一个新的思路,它打破了以往建筑设计"从平面、立面、剖面和三维模型"的表现模式,设计者可以在任意时间和设计的任意阶段"走进"自己的设计场景空间中,从任意的角度观察和检讨自己设计,身临其境地感受空间、尺度、环境光线甚至是声音的变化,从而使设计创作更臻完美。
1 虚拟现实技术概念
虚拟现实技术
VR技术是一种扩展的计算机人机界面技术,它汇集了计算机图形学、多媒体技术、人机接口技术、传感器技术和人体行为学研究等多项技术。具体的说,虚拟现实技术是多媒体技术发展的更高境界。Barrie Sherman和Phil Judkins在"Glimpses of Heaven,Visons of Hell"中将VR技术的特性归纳为5个"I",即Intensive(高密度性)、Interactive(交互性)、Immersion(融入性)、Illustrative(清晰性)和Intuitive(直观性)。而这些特性也正是建筑师之所以对VR技术感兴趣的重要原因。
立体影像(Stereoscopic)生成基本原理及模式
图1 立体影像与2D、3D影像的区别
立体影像技术是VR技术的重要组成部分;它与2D影像、3D影像的区别参见图1所示。人们之所以能够看到立体的景物,是因为双眼可以各自独立地看物体,然后经过大脑的自然融合,即呈现立体的景物在大脑中。要在单一的电脑显示器屏幕上观察到立体景物,只有一个办法,就是将左、右眼所看到的影像各自独立分开。首先要在电脑显示器上交替显示左右眼观察的影像,同时透过一个同步快门观赏器,当屏幕显示左眼影像时,将右眼遮蔽起来;相反,当屏幕显示右眼的影像时,将左眼遮蔽起来。如此周而复始,以快于人类的视觉暂留速度进行交替显示,就这样大脑就会产生立体视觉了。现在常见的立体显示格式主要有:交错显示(Interlacing)、画面交换(Page-Flipping)和画面同步倍频(Sync-Doubling)等。
立体影像(Stereoscopic images)观察设备
上述已提到要观察到立体影像,就必须采用立体观察设备。现在常用的主要设备是立体眼镜。立体眼镜是具有一种特别的、间歇透光功能的特殊眼镜,通过将画面的垂直同步信号当作快门切换同步信号,自动交错遮挡相应的左右眼镜片,从而使用户达到观察立体影像的目的。使用立体眼镜的局限在于人的眼睛必须时刻盯着显示器,要保持头部基本不动,同时因为能看到显示器的边界以及周围环境,使得用户意识到自己不是处于这个虚拟环境中。
图2 头盔显示器
除立体眼镜外,立体影像观察设备还有头盔显示