建筑空间环境设计研究

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摘要:虚拟现实技术是为了给用户创造听觉、视觉等感官感受而创建的虚拟现实世界的各项技术的集合，目前已被广泛运用在设计、军事、教育等各行各业，建筑业也不例外。凭借虚拟现实技术的交互性、沉浸性、可感知等特征，拓展了人类对世界的认知范围，完全改变了人类对现实生活的对待方式和态度，实现人们改变世界的梦想。本文介绍了基于虚拟现实技术的建筑空间环境设计理念和思维的变化，从时间、空间、物质三方面探讨了现实虚拟体验思维下的建筑空间环境设计。

关键词:虚拟现实技术;建筑空间;设计;时间;空间;物质

0前言

通过虚拟现实来表达和想象世界，始终是人们创造艺术和改变世界的源泉。伴随信息技术、网络技术等的产生和进步，人们的这项能力从根本上取得了提高。所谓的虚拟现实技术，从微观上而言，就是为了给用户创造听觉、视觉等感官感受而创建的虚拟现实的各项技术的集合;从宏观上而言，其也包含那些运用于虚拟现实的相关技术。虚拟现实技术产生于上世纪50年代，到现在已比较成熟，被广泛运用在设计、军事、教育等各行各业，其集成了计算机技术、信息技术等先进的技术成果，通过计算机等硬件设施分析触觉、听觉、作用力等感官信息，为人类创造感官能感受到的虚拟世界。凭借虚拟现实技术的交互性、沉浸性、可感知等特征，可拓展人类对世界的认知范围，完全改变了人类对现实生活的对待方式和态度，将人类心中改变世界的梦想变为感官可感受的现实。对于这种情况，建筑空间环境设计也随着虚拟现实技术的运用而不断创新和改革，未来将朝着多元化、现代化方向发展。

1基于虚拟现实技术的建筑空间环境设计理念的变化

建筑空间环境是基于符合人类现实和精神上需要的目标，借助各类时间、物质和空间元素所建立的建筑内外部环境的总称，是一个让人通过五官感受、路径选取和精神沉浸的手段来实现物象和意境的结合。时间、空间和物质是形成空间世界的三大基础因素，因此我们可从这三点来重新认识空间世界。关于传统空间环境体验，人们认为时间是直线的、无法逆转的;空间是封闭的、静止不动的;物质是具象的、可感知的。然而虚拟现实技术的运用拓展了人们的意识思维，让人们将其生存的现实空间和想象的虚拟空间融合到一起，扩展了人们的认知范围，认识到空间维度是可逆转的。在这种新空间环境理念的前提下，空间并非是由简单物质围成的具象，其中还包含了大容量信息的虚拟空间。建筑设计人员将这些虚拟空间融入现实的建筑之中，更直观地展示建筑空间架构，更灵活地变化空间顺序，从而形成新的空间功能和形式。通常来讲，每个建筑空间环境在现实和虚拟空间上都有一定的重叠，具备多项功能且互相渗透和融合，具体如图1所示。在这个建筑空间环境内，改变时间、空间和物质任何一个元素都会带来不同的空间体验和认知。

2基于虚拟现实技术的设计思维转变

2.1平面符号抽象化

传统建筑空间环境设计的思维是设计人员了解设计目标、环境场所、历史文化等(如图2所示)，而基于虚拟现实技术的建筑空间环境设计是要在上述前提下分析空间顺序，并且根据空间架构、功能、意境等，设计出现代化的建筑空间环境。这种建筑空间环境设计方式实现了平面建筑符号的抽象化、立体化，并且虚拟程度比较显著。建筑设计人员要在大脑内将各元素抽象化、简单化，并通过大量信息分析来确定概念图、立体剖面图、俯视图等，从而完成建筑空间环境设计的整个过程。这种以信息分析、概念图、各视图展示等为表示媒介的思维模式是平面建筑符号抽象化的具体表现。

2.2现实虚拟体验思维

基于信息技术和互联网的虚拟现实技术改变了空间的发展秩序和人们的生存方式，人们的思维意识也随之产生显著变化。目前，人类对单向信息接受模式不满意，逐渐倾向于民主的、交互的双向接受模式。推动虚拟现实技术、计算机技术等的广泛运用，将会引导人类进入一个现实和虚拟融合的空间，而人们对未知世界始终存在求知探索的心理。因此，强调互动体验的观念使得人们更倾向于对建筑空间环境的理解，空间感受需要日益增强，不同于传统思维的现实虚拟感受思维应运而生。这种思维更强调创造性实践，以用户感受为本，在确认生成规则或方式的基础上进行不确定的探索感受，从而激发设计灵感并不断完善和补充，如图3所示。这种思维是由虚实交互的物质观念、动态重构的时间观念、空间变化的感受观念、可视化界面的技术观念等构成，更符合现代人性化、可持续的设计理念，其不仅从本质上改变了人类对时间、空间和物质的认识，而且还推动了建筑空间环境设计的改革和创新。

3基于现实虚拟体验思维的建筑空间环境设计

3.1时间和超时间体验思维下建筑空间环境设计

在建筑空间环境设计中，引入时间因素是为了表示其客观性且明确时间顺序和程度高低，而引入超时间因素则代表建筑空间环境和具体时间毫无联系。用户感受可是非实时、非线性等认知结果，这种方式往往会带给用户一定的惊喜感。而引入时间概念的空间可让体验者感受时间的加速或变缓，甚至遗忘现实世界的时间，从而获得片刻的休息和安宁。在时间和超时间体验思维的作用下，美国某癌症中心为了缓解癌症患者身体上或精神上的痛苦和折磨，在其外围建设了一个迷宫，癌症患者在其中可放缓生活节奏，缓解对癌症的害怕情绪。另外，上海世博会德国馆中的“动力之源”也证明了这一点，如图4所示，在该“动力球”面前，人们会在展览厅的螺旋回廊上通过高声唱和形式来使其摆动，球上颜色会伴随摆动幅度而有所变动，让体验者感受到团结一致所爆发出的巨大能量。同时德国城市图像会在用户面前逐一显示，会根据用户体验节奏来控制显示速度，引发体验者的无限想象，时间和超时间因素在这点上得到了充分展示。

3.2空间和超空间体验思维下建筑空间环境设计

所谓的空间因素，就是现实世界中的具体位置，传统设计方式下的建筑空间往往在建成初期就已被固化。然而超空间因素就是对应0和1二进制数的计算机虚拟世界的位置，在该空间内，用户体验是虚幻的，大多通过界面比如视频、音频等来实现。并且用户和空间的交互界面还可根据用户需要和路径选择来调整和改变，从而形成空间功能、体验需要和认知体验的新交互联系，设计出动态的交互式虚拟空间。事实上，空间和超空间体验思维的有效融合，扩展了人们的空间认知范围，充分调动人们的积极主动性。比如奥斯陆中央车站的“边界状态”设计，如图5所示，其主要运用了音响的超空间技术，每个设计都基于通配概念，伴随时间维度的变动，模拟各虚拟人物在超空间的行动路径，从而设计出三向度的音响空间。同时结合具象的建筑元素，建立一个现代“音乐剧场”的车站。在该设计之中，整合了数字音响、具象建筑元素和现场效果，形成了多维的现实虚拟建筑空间，是空间和超空间的有效融合和渗透。

3.3物质和非物质体验思维下建筑空间环境设计

对于物质和非物质的概念，可类比原子和比特，前者是物质的隶属现实世界，后者是抽象的也就是0和1二进制之间。伴随信息技术和计算机的发展，人类的认知欲望日益加强，对信息传递要求逐渐提高。建筑设计人员希望比较物质和非物质因素来加强体验的交互性，从而传达更丰富的非物质信息。除此之外，非物质信息还可借助加强虚拟世界的嗅觉、视觉等冲击来提高用户体验，从而激发用户的兴趣。比如，著名设计师林理的“什么在消逝•空屋”，见下图6所示，是呼吁保护动物和生态环境的驱动装置。其是基于物质和非物质体验思维，借助实体物质的设备装置和体验者进行互动交流，在体验不断深入时，一些已濒临死亡的动物声音和图像等非物质元素会显示在用户面前，从而引发人们的共鸣，呼吁人们保护动物和生态环境。

4结语

总而言之，借助现实世界的物质工具或能力来探索和表示未知的虚拟世界，始终是人们改变世界和发展社会的一个基本愿望。目前，信息技术等的不断发展，有效提升了人们创建现实虚拟空间的能力。虚拟现实技术的运用和其与现实世界的融合除了转变了人们的生存方式之外，还改革了人们认知世界的方式。

作者：黄薇薇 单位：广西科技大学鹿山学院土木系