現在是時候開始準備了。
 
 
新的軟硬體技術平台不斷湧現,而這個擬真的展示技術正在興起,它被稱為虛擬實境 (Virtual Reality, VR)。可單獨藉由感應器手勢溝通,或透過視訊鏡頭以動態捕捉手勢來輸入設計資訊。綜觀來看,這項工具能夠讓設計人員全面沉浸在視覺化的三維擬真空間之中,而在這當中,可透過手勢或身體的動態捕捉,以直覺的方式進行建築設計工作。這對建築實務將會產生巨大的影響。

首先,這就表示我們需要創造出新的介面,並重新定義工作流程。電腦與滑鼠在設計流程之中將不再如此重要了。再來,最重要的是,在我看來,設計師的雙手將會在這些擴增實境 (Augmented Reality, AR) 或是 VR 互動平台之中,有更多的數位化方式的操控。




儘管藉由 VR 虛擬實境優點來提升建築設計實踐是相對容易想像的,但是結合這些 3D 沉浸式虛擬環境,用我們的手勢來進行設計是有點難以設想。然而,這幾樣新的工具,例如複合式的穿戴式感應器,或是簡單的平板電腦螢幕,能捕捉手勢來輸入設計資訊。透過這種方式,就類似像是雕刻家一般,在空間中透過新的手勢控制、雕塑建築設計工作。
 
 

在設計過程之中 新的工作流程

如何將這些想法應用在實際工作之中呢?一般認為改變設計流程,幫助客戶團隊能夠以視覺化的方式來檢視工程專案。以下是 CarrierJohnson + CULTURE 設計公司的軟硬體應用方式以及流程:
 
 

虛擬環境 (Virtual Environments)



為了在擬真的虛擬空間中執行,使用者可以充分利用一些軟硬體設備平台。使用頭戴式顯示器 (HMD),例如說 Oculus Rift DK2,可能提供給設計師體驗到全面的設計方式。而在對應的應用程式方面,它對於採用 VR 技術的設計師來說,是為能否輕鬆地置入於虛擬內容之中,而無需再經由其他軟體流程的關鍵。為此使用的遊戲開發平台,例如 Unreal 及 Unity 這類優先選擇用於 VR 的遊戲引擎來說,往往會額外增加開發的工作,而導致 HMD / VR 環境並不利於作為設計工具。不過,為減輕專案設計者們的擔憂,可以透過現成的平台如 Fuzor 和 IrisVR 來加速打造出 VR 環境。

在我們的經驗中,使用 Oculus Rift DK2 可藉由這兩種 VR 平台,提供給設計者將 3D 幾何的表面紋理貼圖快速轉換成「可行走」的操作體驗。建築師與設計人員可以用這樣的方式來體驗沉浸在 1:1 環境之中的空間設計品質,能夠驗證及決定設計方案。該平台也能建立多個設計專案,可以直接在虛擬環境之中就地修改;天然與人工照明條件及家具佈局等功能,重要的是也有一些功能可在 VR 環境之中修改。

這些虛擬模型往往意味著要在設計過程之中使用;但事實上,這類模型通常更側重於給予設計人員能自由在模型空間中穿梭移動。藉由連結 Xbox 360 遊戲手把來控制位置與視點,以驗證各種設計觀點。這樣的話,模型通常只需呈現簡單的色調或材料後渲染使用即可。
 
 

實感 VR (Photorealistic VR)



透過類似的方式,這也是為了方便對客戶簡報及說明,創造出身歷其境的虛擬環境。在這種情況之下,通常是為了實感,而對該專案進行高品質的渲染工作。為了執行渲染工作,我們使用現有的方法與技術,渲染出球形的環景圖,並同步至 iOS / Android 的 “RoundMe" App 之中。App 可以允許專案團隊使用 Google Cardboard VR 顯示器,搭配智慧型手機,能夠創造出相當真實的虛擬環境。
除了使用 Google Cardboard VR 顯示器搭配 RoundMe App 以外,建築師也能透過 “Google Photosphere" App 或其他的 360 環景照片 Apps 來創造建築工地的環景圖片,分享給顧問、承包商及客戶。這些環景圖片能夠讓沒辦法到現場的專案參與者以逼真的方式體驗。
 
 

擴增環境 (Augmented Conditions)




像是 Google Cardboard 之類的 VR 顯示器能應用於彌補我們對於設計理解的差距,但不是唯一的技術選項。利用 AR 技術可以結合智慧型手機的感測器,能在手機軟體中進行定位,並發佈正確的地理資訊到網路中,而在 AR 軟體之中進行瀏覽。這樣的功能可讓設計人員透過手機或平板電腦等設備的螢幕中,看到虛擬化的資訊與真實世界的內容。

當我們利用 AR 技術,針對各專案的早期選址與概念設計階段進行視覺化設計,我們也可以利用手機或平板電腦中的 BIM 軟體開啟 BIM 模型套疊至現場,進行協調整合工作。這些工具有助於促進協調和現場衝突的解決,我們發現,能夠設計審查和招投標過程中嵌入在圖中的 3D 資訊也很有幫助。透過觸發例如 QR Code 的條碼後,AR 技術得以進入到圖紙集之中。AR 軟體允許建築師標註具體的圖紙,以及詳細資訊。以利承包商可以看到具體圖紙與細節,並擴展 3D 模型。選擇性的複製及發布具體 3D 的細節,可令承包商及分包商對設計內容更加理解,可促進工程現場問題的協調和解決。
 
 

手勢控制 (Gestural Control)



在相同的前提之下,建築師必需要能夠以 1:1 比例來進行繪製。在 CarrierJohnson + CULTURE 公司的設計技術組中,我們不斷的在嘗試各種輸入的方法。這些工具允許設計者們能更充分地參與設計工作。然而事實證明近年以來,以數位方式雕塑建築模型比傳統方式還要快速。
致力於設計專案的工作者則無需透過鍵盤或滑鼠輸入指令,我們評估了各式動態捕捉工具,例如微軟 (Microsoft) 的 Kinect,以及 Leap Motion 這樣的手勢輸入技術。這類的產品能夠在設計流程之中,藉由用戶的雙手,在不同的軟體平台上創造出虛擬互動的效果。透過這類型的感應器,在 Leap Motion 與應用程式如 Gamewave 之中,我們能夠定義手勢的動作與常用的工具對接起來。

這些手勢動作的新工作流程允許設計師在軟體及物件之間發揮新穎的互動力及創造力。軟體的外掛如 Rhino 3D 的 Firefly 及 SketchUp 的 Gamewave 提供我們能靈活創造客製化的定義與 Ruby 腳本,在設計軟體之中透過用戶的雙手與手指同時操縱 Ruby 腳本的幾何輸入與控制鏡頭,相較於傳統的滑鼠 / 鍵盤輸入,能夠更加直覺與互動力。
 
 

未來將會是什麼樣


雖然 VR 相關的技術已經存在了將近 40 年,但廣泛運用於 AEC 產業之間就是一種比較新的情況。在 CarrierJohnson + CULTURE 公司中,我們找到了不同級別的技術成功應用,並整合到現有的流程中,進而建立新的方法。我們已經能夠在辦公室中,利用一些 VR 與 AR 技術來應用於某些專案的設計和施工流程。例如因應客戶需求,在專案實際施工執行以前,將 BIM 模型全面轉換並應用於虛擬化施工模擬。運用專案的建築資訊模型,我們不僅能夠透過現有的 VR 和 AR 技術協調建築設計和系統,並可與客戶分享而提升更多的理解。繼續應用這些技術於後續的施工階段,亦即和分包商之間的虛擬協調,以及真實世界擴增 / 虛擬模型疊加比對現場設計變更,允許專案進度提前以減少現場衝突的數量、釋疑 (RFI),以及專案的變化。

然而,仍有一些障礙必須克服。每個使用者都必須在他們桌前戴上 VR 頭戴式顯示器,不僅要依賴 3D 模型與各式軟體平台,硬體方面也要為使用者準確蒐集所在位置、方向、視角等數據以建立一個擬真的虛擬體驗。

當數據成功地令使用者沉浸在虛擬現實環境之中,使用者本身無法與物理環境相互作用。為了在 VR 環境中使空間狀況被執行更動,控制建模的輸入方式是必要的。這丟出一個問題給使用者,誰想要在一個更深層的虛擬環境之中互動,而不僅只是簡單的檢視和移動而已,也就是說,操縱物件和空間本身。頭戴式顯示器開發者把目前開發的數種輸入方法提供到使用者的手中,而我們的設計技術團隊已經探索過先前所說,各種建立擬真建模環境的方法。

至於其他的挑戰方面,我們面對著採用這些技術融入到更一致的工作流程骨幹,從一個缺乏硬體本地化支援橫跨各設計實務平台。這允許使用者的雙手在空間中得以實質上控制特定的建模函式。這種新的方法使得使用者不僅僅可以透過創造以前所學過的塑模,還能在身歷其境的環境之中,體驗到修飾過後的成果。這個工作流程就是一個近似於沉浸式建模環境的未來發展。



這些障礙相當重要,但以目前的狀況來看尚還無法克服。所以我們需要重新思考一個方法。自從文藝復興以來,製圖與建模的技術持續的演變與進步,但其主要的目的都是讓人類理解、表示與溝通建築理念。到了現今 21 世紀,VR 的技術與其手勢溝通方法成為了一項新興的圖學,從文藝復興時期開始, 19 世紀(描繪幾何)、20 世紀初(軸測投影)到 20 世紀後期(統一圖示符號)。如今,VR 已成為了一種資料庫與圖學結合的全新產物。

透過這篇文章,我們了解建築表現法從手筆製圖到電腦虛擬建模的演變,我們可以斷定,在日益進步的虛擬空間中,建築設計的代表性工具將產生重大變革。
 
 
 
 

引用連結 | 4 Ways Virtual and Augmented Reality Will Revolutionize the Way We Practice Architecture
首圖來源 | ArchDaily 網站
編譯整理 | 黃朝雍(Eric Huang)、葉人豪(Eddie Yeh)

 

近來這波虛擬實境的技術被媒體吵得沸沸揚揚,相信大家看完又驚呆了吧!至於身歷其境的展示技術能否如文中所說,真的讓建築師、設計師們願意長時間戴著頭戴型顯示器,又或是手懸在半空中長時間直接進行設計、導覽等操作呢?小編認為包括人眼舒適度、操作順暢度、實用程度等有許多因素仍待觀察及克服,不過還是樂見這項技術越發成熟,不斷超越、發展與進步,期待能與 BIM 完美整合的那一天。

WeBIM小編, 衛武資訊 WeBIM Services