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《建筑技艺》2017年9期新刊导读
虚拟现实与建筑设计
全球科技界推崇的下一代计算平台——虚拟现实技术自爆发以来便倍受瞩目,它开创了一个全新的领域,使人类本无从可知的虚拟空间瞬间触手可及,可到达的世界也被无限延伸。这一高科技的现代信息技术将给设计行业带来不可预知的改变。
从长远来看,以虚拟现实技术为基础的建筑与室内可视化,以及BIM+VR的应用不但带给人们全新的体验,也改变了设计师与业主之间的交流方式,同时帮助设计师更好地去推敲、优化、完善设计,特别是BIM+VR技术的应用可以帮助业主进行更好的设计管理、运维管理。可以说,虚拟现实技术在建筑设计领域的应用具有非常大的潜力,不但可以解决行业中的一些痛点,也能够助力加速行业的升级。
希望通过来自各个领域的专家、技术人员、设计师的不同视角,全方位、多角度解读虚拟现实技术及应用,也期待这一技术能够最终打破专业的壁垒,更好地服务于建筑设计行业,引领建筑设计领域迈入革命性的时代。
本期力图从多个层面解读虚拟现实技术和应用。采访了英特尔、微软、NVIDIA、HTC Vive等世界知名科技公司专注于虚拟现实技术的工程师,从底层技术、硬件设备、软件开发、应用方式等方面介绍了当前虚拟现实技术的发展现状和未来趋势;邀请了建筑师、工程师介绍如何将这一最新技术运用于建筑设计当中,展现其应用过程和设计成果,以及BIM+VR的虚拟数据空间探索;邀请了从事虚拟现实技术应用服务的科技公司,如艾欧树、光辉城市等介绍他们从软件服务的角度如何助力建筑设计,实现跨专业的融合;采访了国内建筑高校的专家和学者畅谈他们对于虚拟现实技术的看法,以及对建筑教育的影响。
在专题的实施过程中,北京艾欧树科技有限公司(IoTree科技)的童彤女士在技术支撑层面给予了很大的帮助和良好的建议,在此表示衷心的感谢。
INTRODUCTION
—— 主题导览 ——
《虚拟现实与人类直觉》
撰文:李斌,北京艾欧树科技有限公司(IoTree 科技)
虚拟现实给我们带来两种变化:以人为中心的变化和以物理空间为中心的变化。这两种变化让人们得以用一种近似于直觉和本能的方式与现实世界进行连接和交流,从而逐渐改变生活、工作与创作过程,最终带来效率与体验的双重提升。从“直觉和本能”的角度出发,简单探讨一下现今几种主流和前沿技术(实时渲染技术、体感交互技术、人工智能技术、物联网技术、应用开发工具(3D)的现状、趋势及其与建筑行业的关系。
《从底层基石到云端体验——英特尔 VR 技术解决方案》
受访人:黄华 ,英特尔(中国)有限公司
近两年来,特别是在刚刚过去的2016年,几乎整个科技界都围绕着虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)在公转。各式硬件设备争相抢占VR装置的市场份额,这一年被称为“VR元年”。支撑VR的底层技术可以说决定了其发展的速度和方向,为此《建筑技艺》杂志采访了英特尔公司,围绕着“当前VR技术的现状”、“未来VR技术的应用领域和应用前景”、“英特尔在VR解决方案的构想和未来的着力点、突破点”、“英特尔与设计师的对话及专属定制”等话题展开了详细深入的探讨。
《虚拟现实 +传统行业,共筑现实未来——Vive VR 俱乐部访谈实录》
受访人:谢智高,深圳麦迈科技有限公司
VR技术起源于20世纪60年代,最早应用在军事领域。VR技术近几年得到了国家政策的大力支持,国务院将VR技术写入“十三五”国家信息化规划,肯定了VR行业的价值与空间,各地政府也为创新企业提供了各种利好的政策支持。市场上许多的VR产品与行业应用的结合没有充分发挥想象空间,只是停留在进入、展示与体验的阶段,很多产品表达出的是“伪需求”,距离行业所期待的“下一个流量入口”和“下一个计算平台”还有很长一段路要走。针对“VR的技术现状”、“VR技术的发展以及与其它行业的融合”、“迈麦科技成立的首家VR俱乐部以及公司的资源整合”和“VR在建筑行业的应用前景”等话题展开探讨。
《科技改变未来—— NVIDIA 访谈实录》
受访人:何犹卿、李浩南,NVIDIA
探讨了NVIDIA对于先进的科技,如虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、人工智能技术应用在传统行业的看法,介绍了公司对于VR技术的推动和应用的计划和构想。最后介绍了与Autodesk合作的上海塔项目中将整个建筑和周围环境用VR的方式来展示和宣传。NVIDIA认为整个VR产业的发展还需要相当长的一段时期,但是可以预见的是VR、AR与MR技术的成熟和应用,将在未来改变人们的工作方式、生活方式,引领人们走向一个新的时代。
《设计革命—— 微软访谈实录》
受访人:微软公司
微软HoloLens是一个革命性的商用工具,将改变公司、设计师和创意者使用三维数据的方式。微软与开发者和商业合作伙伴将携手合作,帮助设计师、创意者和所有人通过微软HoloLens充分利用全息计算的强大功能。HoloLens能够把全息图呈现在物理环境中,为用户提供一种全新的看待世界的方式,同时也是一种VR应用的创新方式。微软公司目前正与多家设计与建筑公司合作,HoloLens和混合现实技术让设计师改变行业现状。
《微软HoloLens和混合现实正在改变建筑师看待世界的方式》
撰文:Vanessa Ho
Gensler使用了微软HoloLens上的SketchUp Viewer,这是一个混合现实(Mediated Realty,简称MR)的解决方案,可让用户实际体验和置身于全息设计中。该应用程序由全球工程和建筑技术公司Trimble开发,是Windows Store中第一个可扩展的微软HoloLens商业应用程序,并且正在成为提供更快、更简单的创建和协作方式的重要工具。对于很多项目来说,MR已经成为新的设计现实,用于从定制楼梯、医疗实验室到体育场和工厂改造的各个环节。Gensler的设计师致力于让用户能够体验到虚拟的3D设计;Trimble混合现实项目总监将设计和混合现实在项目中相结合。混合现实不仅能改变设计过程,而且可以真正地改变设计。
《初议“R”类技术在建筑设计领域中应用的可能》
撰文:陶石,北京世纪千府国际工程设计有限公司
对于“现实(Reality)空间创造者”的建筑师而言,诸如VR、AR、CR、MR等与“R”有关的技术势必都将与建筑设计产生紧密的联系,它们都以人的视觉感知为基础,通过计算机数字技术的应用来扩大人的感知内容、范围及能力。介绍了当前技术条件下,VR技术在建筑设计领域中应用的可能性以及全景技术在建筑设计中的应用案例。当下火热的VR和“R”类技术及概念在建筑设计领域的应用有着非常广阔的前景,甚至可能颠覆传统的设计模式。了解、关注并尝试在建筑设计中应用“R”类技术,是保证未来我们不被行业淘汰的一个重要路径。
《虚拟现实与建筑实践》
撰文:罗丹、徐卫国,清华大学建筑学院
相较于传统平面性的设计和表现媒介,虚拟现实技术能够带来大尺度沉浸式的体验。这一技术不仅可以低成本模拟真实建筑环境,实现与环境的实时、直观交互,并且能够将人在环境中的行为量化、追踪,全方位收集建筑空间环境与用户行为关系的大量数据,并通过分析统计对数据信息进行深度挖掘。分析了虚拟现实技术高速发展下,全新的建筑表现方式、用户行为引入建筑设计和高效的建造辅助。虽然目前还未有一款“杀手级”的应用可以指明虚拟现实技术在建筑领域中主流的应用方向和方式,但其本身在空间全尺度模拟、实时交互及数据分析等方面的优势,虚拟现实技术在大数据和数字媒体时代将具有极大的发挥空间,并且在未来的建筑领域中具有极大的潜力。(想了解本篇文章详细内容,请点击查看)
《虚拟现实技术进展及其在建筑行业中的应用案例》
撰文:张亚斌、赵希、曹颖、翟建宇,国家住宅与居住环境工程技术研究中心数字对象研究室
传统的虚拟现实系统包括硬件和软件两部分,虚拟现实系统类型包括CAVE、环幕多通道、单幕单通道、封闭式头部显示器和通透式等。随着图形处理器能力的迅速提高与相关外部设备的不断丰富,虚拟现实技术将不仅局限于观感,而是发展为集成了位移、方向、触觉反馈、动作捕捉等多种感觉神经协同的虚拟现实系统。外部设备不再昂贵、庞大,而是成为便携式、可负担、模拟多种感觉的综合系统,其中有些产品已经被应用于家庭娱乐、学校培训中。介绍了建筑设计教学和基础性研究:瑞典隆德大学虚拟现实实验室、柯布西耶沉浸式体验中心、天津大学建筑工程学院、新加坡建设专业学院精益与虚拟建设中心;室内设计的应用:百强国际家居、欧派家居集团和博洛尼虚拟体验中心。最后分析了中国建筑设计研究院住宅实验室BIM虚拟体验中心案例研究:公租房设计的虚拟体验和深化设计、为开发商提供虚拟现实设计咨询、适老化户型设计虚拟体验和设计验证。
《VR与UE4 在建筑设计中的实践探索—— 中国航空规划设计研究总院有限公司访谈实录》
受访人:陈天博、刘向晖,中国航空规划设计研究总院有限公司
虚幻4引擎(UE4)是一款在游戏开发中常用的软件,国外对此项软件的应用已经到了炉火纯青的地步,尤其是室内设计和家具设计。在设计中,运用了UE4软件制作VR效果,UE4软件可以将任何建模软件制作的模型如犀牛、SU等导入进去。介绍了中航设计在某个有时间限制的投标项目中利用VR表现进行投标的初步尝试,分析了适于VR技术应用的建筑类型、设计阶段以及BIM+VR的搭配组合。
《增强现实技术在建造施工中的应用探索》
撰文:罗丹,清华大学建筑学院
广义的增强现实技术是指把虚拟的物体、场景、信息等投影到现实世界之中。随着增强现实技术开发工具和相应硬件的不断完善、开发及使用门槛的降低,这一技术在建筑行业中的应用和普及将成为可能。结合在清华大学建筑系的实践和有代表性的相关国际研究团队与企业的成果,从基于增强现实技术辅助建造的装置教学实验、建筑尺度的施工实践和城市尺度的系统维护三个角度出发,具体探讨了这一技术与建造施工相结合的特点、可行性及未来的潜力。
《虚拟现实技术在建筑设计和教育领域的应用初探》
撰文:宋晓宇,光辉城市
光辉城市的Mars应用实时渲染技术,仅需极短时间就可呈现建筑效果图、全景动画等,大大降低了建筑表现的价格成本和时间成本。在创作过程中,设计师通过电脑接入Mars平台,再带上VR头戴式显示器,便可以身临其境地走进自己设计的建筑空间中,直观地体会到空间尺度。物理引擎能够模仿出现实世界的光影环境、材质细节,以及未来还将加入的声环境模拟与天气变化模拟。详细介绍了Mars软件在创作阶段(光环节草图、空间草图)、表达阶段、汇报阶段、交付阶段的具体应用及成果。不能否认VR目前还没有渗透进所有人的生活,当3D交互时代来临时,建筑师更应该放下固有的习惯,坦然接纳或者拥抱变化。
《从虚拟建造谈VR 与建筑教育—— 北京交通大学建筑与艺术学院访谈实录》
受访人:夏海山,北京交通大学建筑与艺术学院
北京建造节作为中国建筑学会建筑教育与科普基地的特色活动,其中的一个亮点就是组织了“虚拟建造”,试图通过“虚拟建造”展示新技术给建筑设计行业带来的冲击和挑战。“虚拟建造组织了三组大学生组和一组中学生组。大学生第一组的成果是“虚拟超级玛丽的像素画世界”,第二组是“星际迷航”,第三组是“洪水后的重生”,中学生组的成果是“智慧学堂。本次虚拟建造是我们尝试虚拟现实技术融入设计教学活动的首次展示,对于推动建筑设计教学结合新技术并跟随时代发展具有重要意义。VR技术用沉浸式体验替代传统体验方式,从根本上改变了建筑演示者和观看者的关系,未来VR给建筑教育可能带来三个层面的变化:教学方式、组织模式和设计思维。人对现实环境的体验是不可替代的,至少不能完全替代。在关注VR给建筑教育带来可能的同时,也应当注意到VR技术有可能给建筑设计教学带来的负面影响,建筑教育中的一些核心内涵可能在短时间内不会随着技术的变革而发生本质变化的。
《“VR+ 建筑教育”模式探索——昆明理工大学虚拟现实实验教学中心建设》
撰文:田芳、谭良斌,昆明理工大学建筑与城市规划学院
传统建筑教育的发展正在经历新兴教学方法的冲击,时代也急需更加高效的教学方法。既能快速搭建真实空间场景,又能实时修改方案设计的方法是未来的趋势,将会给建筑教育带来巨大的变革。介绍了昆明理工大学建筑教育改革之路(课程的改革试验和“VR+建筑教育”的改革试验)、教学改革成效评估、校企合作促进特色课程开发。自2017年初学院开始启动校级“虚拟现实实验教学中心”的建设以来,拟通过一年的教学改革,结合建筑、规划、景观的优质课程体系进行虚拟现实实验教学子模块的适应性试验,并将通过下一步试验结果的验证和调整,完成本科及研究生的相关课程开发,深入落实“VR+建筑教育”的教学改革。
《虚拟现实助力全生命周期的BIM愿景——以望京SOHO 多维度BIM 应用为例》
撰文:向阳标,艾欧树科技有限公司(IoTree 科技)
BIM作为建筑工程物理和功能特性的数字化表达,是基于场所空间融合下的虚拟与现实技术体系与“场所-使用-时间”实践的方法论,也是将建筑实用性和艺术性统一思考的协作平台。在BIM的价值链条里提取4个关键词:Visualization(可视化)、Coordination(协调)、Optimization(优化)、Simulation(模拟);结合望京SOHO项目,概述关于BIM应用的探索和思考:3D——从设计到施工,建立完善的BIM模型、4D——实时租售数据的运维管理、5D——基于物联网实时数据采集的运维管理、6D——媒体与公共关系。
《“BIM+”虚拟数据空间探索》
撰文:朱林海、孙璐,华东建筑设计研究总院
BIM概念自2002年被提出以来,呈现出三个比较明显的发展趋势:从建模到用模,从建设期到建筑全生命周期,从纯BIM软件应用到BIM+VR/互联网/物联网/云计算/大数据等的综合运用。BIM技术正在以“应用”推动产业发展,并逐步实现跨技术领域的加速融合。随着BIM应用的深入,模型信息量也在不断膨胀,导致在建筑生命全周期的后期应用(深化加工、运营维护等)上难以施展。随之而来的是新一代信息化技术催生的“虚拟空间”。随着物联网、虚拟现实等技术的融合发展,以“应用”与“事件”为核心的多元化对BIM提出了不同的发展思路:BIM应用的对象在于建筑之“有”,而BIM+应用的对象在于建筑之“用”。之后便是BIM+VR技术,如Unity与虚幻引擎(Unreal Engine,简称UE)和FUZOR软件等。“BIM+”虚拟数据空间理念的提出,采用“空间”+“事件”替代“模型”的概念,重点关注BIM应用场景,以轻量化的虚拟数据空间实现智能化的数据交互和应用,有利于BIM技术与物联网、虚拟现实等新技术的融合,从而推动建筑设计行业的进步与发展。
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