htc建筑设计

本文为AECMagazine杂志近期一篇短文，由万间科技BIMVR研发职员翻译，少许改编。
希望对海内建筑设计领域年轻的BIM从业职员有点辅导浸染。
也希望多多转发，分享传播这些前沿技能及理念，让其为更多的设计师和企业所节制。

交情提示，此文较长，翻译费时，读完也费时啊！
不过相信你会有收成的！

TruVision用UE4制作的建筑VR体验场景

随着Oculus Rift和HTC Vive等实用VR头盔涌现，VR现在可以适应各个规模的AEC行业公司。

这是一个非常熟习的场景：建筑师第一次进入建好的建筑，房间却不太符合他最初的设计愿景。
然而俏丽的静态渲染效果图即便渲染到有真实尺寸的家具摆放效果的人眼视力水平，传统的设计可视化方案也只能传达这么多信息了。

在Gensler（国外一家大型建筑设计公司），设计总监高师长西席知道这种觉得。
“你仍旧须要在你的脑海中翻译，比如说这个空间觉得到底有多高”，他说。
“常常，我去自己的项目，我会发出这样的惊叹，'哇！
这比我想象的要大得多‘，你还有那些时候。
”

他说，这时虚拟现实或VR便应运而生了，而行业中的其他人也开始得出同样的结论。

VR头戴式显示器（HMD）如Oculus Rift和HTC Vive有能力改变建筑师在建造之前设计和互换建筑物的办法。
佩戴者立即沉浸在一个真正的三维环境中，给人难以置信的大小尺寸、深度和空间感，而传统的渲染效果图、动画或物理尺度沙盘模型是无法匹敌的。

利用HMD的VR体验可以欺骗你的大脑，让其思考你所看到的是真实的。
WorldViz在四月Nvidia的GTC活动上演示的'Walk the Plank'，让我在里面寸步难行。
纵然我知道我站在展览厅，我真的不敢向前走，由于害怕跌倒。
这种存在的觉得是压倒性的。
就觉得我真的“存在”在这个场景中，从那时起，思想对物质是否存在的斗争力彷佛真正失落去了。

实际上在建筑物内的这种觉得也使得VR成为传达设计意图的强大工具。
特殊地，客户常日不具有通过查看2D平面图或3D模型来理解空间关系和尺寸大小的能力。
VR可以以与真实物理建筑构造完备相同的办法唤起体验者的身体感官反应。

“我们刚刚有一个客户，我们展示了一些观点性的渲染效果图，他们很难[理解建筑]”，高师长西席阐明说。
“另一方面，当我们把VR眼镜戴在他们头上，‘哦，是的，开始施工吧，这样就可以，这便是我想要的。
'”

VR可以在设计到施工全过程的各个阶段发挥主要浸染，从评估设计选项和展示可行方案，到识别设计缺点，再到在现场破土动工前办理施工和适用性的所有问题。

纵然在观点阶段，VR也可以是探索空间之间的关系的有效方法 ，比如光照对房间在一天或一年的不同韶光的影响，或看看夹层楼的视野效果。
看屏幕上的物理尺度模型或BIM模型，您仍旧须要想象在空间内存在什么。
而体验VR，你能实际体验到真实的比例和规模尺寸。

在Stingray中探索不同的家具选择

以下从7个方面来分别先容。

1VR软件

传统上，用于建筑和工程项目的VR体验场景是用强大的专业VR开拓平台创建的，例如WorldViz Vizard或Virtalis Visionary Render。

但是现在VR已经成为主流，所谓的3D游戏引擎，是常日用来创建第一人称射击游戏的，为建筑VR供应一个强大的，低本钱（乃至是免费的）选择方案。

总部在朴茨茅斯的VR专业公司，例如TruVision，依赖虚幻引擎为建筑师和客户天生完备沉浸式的3D体验场景。

有企业也正在为盛行的游戏引擎专学临盆建筑设计须要的内容。
例如，软件开拓商UE4Arch为Unreal发卖各种材质库和模型，包括床，桌子和椅子等。

Autodesk Stingray是一个相对较新的游戏引擎，由Autodesk于2014年收购的BitSquid引擎构建而成。
它供应了与Autodesk 3ds Max的实时链接，这对付熟习3D建模、渲染和动画软件的设计职员来说是非常有用的。
然而，Autodesk也在探索如何使该技能更随意马虎被建筑师和Revit的其他用户利用。
Autodesk现在已经发布了一个Revit到VR运用程序插件，称为Autodesk LIVE。

Crytech是另一个盛行的游戏引擎公司，它有CryEngine，类似Unity，它已经在AEC领域有很大的存在感。
Unity还被用作许多新的聚焦建筑领域产品的底层开拓平台。
例如，位于纽约的创业公司IrisVR改装了Unity做成了Prospect软件，该软件工具许可建筑师快速将SketchUp、Revit和其他BIM模型导入VR环境中。

Enscape是一个实时可视化工具，专门用于与Revit合营。
该软件可以在标准的显示器上或VR中利用。

其他软件开拓职员正在通过开拓工具来渲染VR全景图。
与上述这些天生用于实时漫游VR场景的3D模型优化工具不同，VR全景图实质上是广角全景图像，可供应您周围天下的全方位360度快照。
不雅观看位置是静态的，这是一个大的缺陷，但是毕竟是立体图像，用户仍旧可以得到一个良好的深度感，质量可以很好。

VR全景图最适宜在入门级的“智好手机”头显，如三星Gear VR或谷歌纸板眼镜上利用，但也能在Oculus Rift上正常事情。

全景图可以从一系列运用程序中渲染，包括Chaos Group 的V-Ray、Nvidia Iray VR Lite、Autodesk A360渲染、Iris VR Scope和Lumion等。

在刚发布的Vectorworks 2017中，用户该当能够轻松地创建VR全景，只需将3D CAD模型上传到云端。
然后就可将所得到的立体图像显示在智好手机的网络浏览器上。

2从BIM到VR

大多数CAD和BIM模型具有非常详细的几何信息，这是VR不须要的。
完备交互式VR软件具有极高的硬件运行性能需求，因此在将BIM数据导入VR场景时须要进行一定形式的模型优化。

这是专业BIMVR技能咨询公司（如万间科技）通过风雅调度的流程来完成任务的一个领域，例如简化几何，添加照明，修复模型中的间隙和剔除场景中不可见的工具等任务。

“我们的客户有模型，我们有VR头显、图形引擎和如何将所有这些组合在一起的知识，” 在格拉斯哥的设计公司Soluis的首席实行官斯科特·格兰特说。

一旦模型在VR环境中，材质、照明、家具和其他小的细节，这些使VR体验觉得更真实的东西须要添加。
例如，巴塞罗那的ARQVR公司乃至可以添加眇小的个性化妆饰物品，如绘画，书本，标志和植物。

可以进行额外的编程事情，使体验更具互动性，例如使客户能够考试测验各种设计选项，选择材质和照明设备。
建筑师可以不离开VR场景，在设计方案之间自由选择切换。

例如，对付一座旧金山公寓的Autodesk Stingray案例演示，伦敦的创意设计机构Rewind开拓了能够考试测验不同的家具选项以及剥离墙壁以显示内部建筑做事举动步伐的功能。

创建最真实和互动的VR体验是一个须要闇练技能的过程，以是建筑公司常日外包或雇佣专业团队来完成。

AMD Radeon Pro Duo显卡

NVIDIA的VR Ready事情站HP Z840 与HTC VIVE

提高视觉质量还须要对事情站有所哀求，它来渲染实时图像。
以是有一些技巧，如光照烘焙，可以减轻一些电脑打算负载。
但是，纵然是在渲染农场中渲染，预渲染可能须要好几个小时。

Nvidia Iray VR通过在虚拟天下中供应基于物理的渲染（也便是传说中的PBR），将真实度提升到一个新的水平。
GPU加速光芒轨迹渲染技能准确地仿照光以供应惊人的效果，例如在大理石地板中的反射随着体验者移动位置而改变。

也有一些缺陷。
首先，预处理渲染须要大量的打算能力。
纵然利用八个超高端GPU，在一个场景（大约2m x 2m x 2m的盒子）内渲染一个有利位置须要100多个小时。
您可以从一侧移动到另一侧，体验视差效果（例如环抱一根柱子或超越阳台），但不能在场景内自由行走。

第二，虽然输出质量很好，但是它对当前一代HMD有点摧残浪费蹂躏。
在4K显示器上查看光芒轨迹渲染图像是不错的，但是在HMD上，体验是完备不同的，由于您仍旧可以看到像素颗粒点。
由于这两个缘故原由，Iray VR可能更是一种未来的技能。

Nvidia Iray VR渲染的可互动的写实照片

3在设计的核心

虚拟现实不须要是'照片级写实的'，乃至是靠近写实的，由于它对建筑师有巨大的好处。
人们认为，空间现实性比照片级写实更主要。
WorldViz的“Walk the Plank”演示的渲染质量就像一个五年前的3D游戏，但它仍旧能让体验者不敢迈步。

不总是渴望创造最写实的体验可能，VR可以立即打开一个更大的门，为更广泛的受众所得到。

毕竟，如果你必须将你的BIM模型交给专业VR人士来处理，VR如何成为建筑师的必备工具呢？当你得到你的VR优化的模型回来，设计可能早就已经进化了。
VR要想在AEC领域变得普遍，并且在设计的核心环节利用，它必须是即时可用的。

这是IrisVR采取的方法，其Prospect软件专门设计用于帮助建筑师在几分钟内将BIM模型转换成VR。
想法是，无论你在屏幕上看到你的BIM软件里面是什么模型，然后你在VR中去看。
只需按一个按钮，软件会处理统统：几何优化、材质、光照，所有这些。

使建筑师能够在BIM和VR之间轻松转换，可以真正革命性地改变建筑物的设计办法。
在设计过程的任何阶段，建筑师都可以在头盔上输出，立即感想熏染到建筑内部的觉得。
这切实其实不能与在屏幕上查看BIM模型相提并论。

Autodesk还致力于让建筑师更随意马虎利用VR。
Project Expo是一个技能预览工具，利用云技能将BIM模型一键从Revit到Stingray。
（Project Expo现在是一个名为Autodesk LIVE的产品）

Autodesk LIVE漫游场景

已经有迹象表明VR在AEC领域的运用变得越来越普遍。
例如，AMD FirePro目前正在与一家大型跨国工程公司评论辩论将VR头盔放在五分之一员工的办公桌上。
虽然许多用户将是设计师，但更有趣的是，管理和履行者也将有机会利用VR头盔。

4头戴显示器（HMD）

虚拟现实头盔（或HMD）自20世纪90年代以来一贯存在，但是由于低分辨率、刷新帧速率和较差的头部追踪定位能力，早期模型还极其昂贵，并且供应相对很差的用户体验。

然而，游戏和娱乐业正在高速推动市场提高。
Oculus Rift的本钱只有400英镑，HTC Vive的售价是700英镑。
这使得这些低本钱的、面向普通消费者但专业品质都不错的头显能够被中型和较小的建筑和工程公司所接管。

对付这两种头盔，大多数重型打算处理能力是由一个强大的PC或具有高端显卡的事情站实行的。
头盔通过USB和HDMI电缆连接到事情站。
这意味着佩戴者必须小心，即便一些VR体验现场设置电缆高于头高度，最好不要拖曳电缆。

头盔相称重（约0.5kg），但是衬垫和佩戴相对舒适。
两者都有一个单一的2,160 x 1,200显示屏，分开在两只眼睛，这相称于每眼的分辨率1,080 x 1,200。

这听起来可能很多，但是当你凑近去看显示器，有一些像素颗粒感。
Nvidia公司图形研究副总裁David Luebke说，视网膜分辨率是每眼78M像素，是当前HMD的60倍，因此还有一些路要走。
事情不能进展得太快，由于图形处理能力也须要跟得上。

HTC Vive和Oculus Rift的刷新率非常高。
虽然电影和渲染动画以24帧/秒（FPS）的速率就能得到令人满意的效果，VR必须以90 FPS运行 。
这样不仅可以减少延迟并提高真实感，还可以肃清一些VR用户体验的恶心或眩晕感。

然而，头戴显示器只是全体办理方案的一部分。
使得它们如此强大的缘故原由是，HMD可以跟踪用户头部的物理位置，其高度的精确度担保了它可以与虚拟天下同步。

Rift和Vive都有旋转和头部位置追踪功能。
这意味着您不仅可以通过迁徙改变头部（左、右、上、下和中间任何位置）来掌握固定点的360度视图，而且用户的头部也会随着其在3D空间中移动而进行实时追踪定位。

这意味着体验者将看起来相对付其他工具移动。
例如，你可以将你的身体移到一边，绕着楼板上的柱子四周看，或倾斜在阳台上看到下面的道路。

Oculus Rift常日用于坐姿体验。
运动由单个基站、陀螺仪、加速度计和内置在头盔中的磁力计跟踪。

Rift头盔目前附带一个Xbox One掌握器用于导航漫游，但是一对专用的VR掌握器（Oculus Touch）已在去年底推出，用于室内空间体验。

设置很随意马虎，险些可以即插即用。
这对新手用户（特殊是客户来说）很有用，由于他们常日不须要任何帮助就可以开箱即用。

HTC Vive紧张设计用于站立体验，“房间规模”的体验，这意味着用户可以在建筑物周围走动（只管可跟踪区域限定在5米乘5米范围内）。
头盔由两个基站跟踪，可以安装在墙壁或三脚架上。

Vive配有两个VR手柄（每只手一个），它有一系列的按钮，还包括一个扳机。
根据VR软件的功能，您可以利用手柄选择工具，在房间之间导航，乃至标记工具。

HTC Vive的设置比Rift更繁芜，由于您须要安装和校准跟踪摄像头，这些摄像头必须放置在房间对角的头部高度。
无论是安装在墙上还是放在三角支架上，这对初学者来说是令人生畏的。

VR也可以利用智好手机来体验，这些手机连接到特殊设计的头盔上，如三星Gear VR和谷歌纸板盒子。
然而，由于智好手机被用于显示和打算图像，性能无法靠近到由事情站加速的Vive和Rift一样好。
两个头盔也缺少对付舒适和沉浸感很主要的位置跟踪。
但是，对付VR全景图，你可以得到一个相称不错的体验。

图软Graphisoft已经发布了一个低本钱、交互式VR办理方案APP BIMx，基于Cardboard来体验ArchiCAD模型。

Soluis的沉浸式圆顶

5康健与安全考虑

由HMD引起的恶心或晕动病的觉得以前是相称普遍的。
然而，利用新一代头盔、更好的跟踪定位技能和强大的事情站来坚持帧速率，这在现在已不是一个问题。
提到康健和安全，说的是，VR仍旧该当谨慎利用，由于眼睛专注于像素化屏幕，一些佩戴者反响出压力、焦虑、迷失落方向和眼睛疲倦的症状。
Oculus Rift建议每30分钟利用后至少要有10到15分钟的安歇韶光。

“利用了HTC Vive几个月了，我已经变得非常习气于利用VR。
虽然我以前以为有些迷失落方向，但现在觉得很自然。
没有更多的眩晕，除非在非常极度的情形下（认为自己暴露在500米高空的钢梁上），也有人称之为“VR腿””。

其他潜在的康健和安全问题是外部身体侵害。
当你沉浸在虚拟天下中时，很随意马虎忘却你在哪里。
虽然建筑可视化场景不鼓励像射击外星人游戏中那样冒失的行为，你仍旧须要小心。

HTC Vive利用“伴侣”系统防止碰撞到墙壁，当用户靠近房间的边缘时可以提醒他们。
然而，在一个用拖曳的电缆遮住的房间中移动仍旧不能通过一些公司的康健和安全协议，这使得坐立的VR或增强现实AR体验更得当。

VR也可对康健和安全产生积极影响。
万间科技正在开拓一个完备身临其境的虚拟现实平台SafetyVR，旨在提高建筑工人的安全戒备意识，减少事情场所的安全风险。
SafetyVR软件将帮助工人在利用BIM模型数据的“增强式虚拟现实AVR”游戏环境中学习精确的办法来实行任务，特殊是危险的任务。

WorldViz 事情组内设计审查的投影VR系统

6导航漫游

VR头盔将被所有类型的用户、专业人士和新手利用，因此在建筑物里面的漫游导航须要很大略。
利用Oculus Rift，用户可以大略地拿起Xbox One掌握器并进行探索，就像在3D游戏中一样。

当然，没有什么比步辇儿更自然，但纵然HTC Vive的“房间规模”VR能力，你很快就到达了你所在物理房间的边界。
这意味着你还须要一种方法来从一个空间到另一个空间进行漫游。

TruVision许可用户在房间之间传送，只需按下Xbox One掌握器上的按钮即可。

对付HTC Vive的用户来说，航点系统的利用是一种盛行的导航手段。
例如，在Autodesk的Stingray演示中，用户只需将虚拟激光指向3D空间中的浮动“热点”，然后单击即可移动到对应位置。

BIM to VR专业技能公司IrisVR利用类似的方法，虽然漫游导航不限于预设的门户。
在这里，用户可以通过利用Vive在建筑表面上点亮虚拟“手电筒”，然后点击按钮，险些可以移动到建筑物内的任何位置。

通过它所谓的“工厂规模”VR技能，专业VR公司WorldViz越来越靠近能生产真实尺寸的虚拟建筑体验空间，可以在达50m x 50m的物理空间内追踪多达10个用户。
要做到这一点，它利用更长的头盔电缆，悬挂在天花板桁架上，并随着体验者移动。

VR跑步机具有无边界的VR体验的潜力。
Infinadeck是一个全向跑步机，许可用户在任何方向走。
它能对用户的运动做出相对的反应，包括他们的速率和方向，以保持他们安全地在甲板的中央。

同时，来自加拿大西蒙弗雷泽大学iSpace lab的一个研究项目Motion Chair，许可用户通过往他们想要去的方向倾斜身体来实现在虚拟环境中导航 ，就像坐在一个巨大的操纵杆上。

用户不必限于从一个房间移动到另一个房间。
利用鸟瞰或玩偶屋子式的上帝视角，可以从上方不雅观看建筑物，并且将用户快速传送到选择的房间里去。

还有好的老式建筑空中飞越。
TruVision的“无人机”模式许可用户飞过建筑物。

7设计审查与协作

与专用的AEC设计审查软件（如Navisworks或Tekla BIMsight）比较，VR场景中的等效工具仍处于低级阶段。
这对付VR游戏引擎尤其如此，其主体底层方向于呈现所设计的建筑物的抛光视觉体验，而不是供应用于办理现实天下设计和建造问题的实用工具。

但这将改变。
虽然大多数游戏引擎剥离了对真正的BIM流程非常主要的构件的元数据，但是当从Revit迁移到Autodesk Stingray时，数据不仅被保留，而且用户可以点击工具并查看底层属性信息。

Revizto是用于将CAD模型转换为可漫游导航3D环境的专用工具，它具有类似的功能。
在VR模式下，用户可以单击工具以查看信息，包括元数据。

或者，他们可以从工具树列表中选择工具并移动到其在3D模型中的位置。
Revizto还供应强大的问题跟踪功能，但这些目前不可用于VR。
看到它们进入虚拟天下将是很有趣的。

当从Revit导入模型时，IrisVR Prospect还保留BIM数据，但开拓职员尚未供应利用此数据的工具。

在VR环境中访问BIM数据可能是一个非常强大的功能。
例如，标记可以直接反馈到BIM模型，以达到更大略的设计方案。
模型可以按主题显示，根据成员尺寸、材料类型、施工状态或供应链中的可用性自动进行颜色编码。

IrisVR Prospect确实有一些基本的标记功能，用户可以利用HTC Vive手柄在空间中随意绘制。
随着VR在设计过程中变得更加根深蒂固，这些能力肯定会增强。

虽然我不认为须要一个成熟的BIMVR运用程序（至少对付长期利用HMD的康健和安全问题来讲），我希望看到基本的设计工具涌现。
能够利用手柄或手势来改变房间尺寸或天花板高度，而不必在BIM和VR之间来回移动和切换，这将是一个非常强大的能力。

VR头盔的问题是，他们紧张是促进个人的履历。
设计审查作为一个真正的协作过程，在团队中完成是最有效的。

纵然每个人都戴着HMD并且在相同的模型中“生活”，不能进行眼神互换和不雅观察肢体措辞或表情，使得通信效率降落 - 就像电话会议的效率总是不能跟面对面会议比较一样。

WorldViz正在大力投资于协作式虚拟现实，并已经利用虚拟化身来实现所谓的“共存”体验，用户可以在虚拟天下中相互互换。
设计评审会议的参与者可以大略地通过移动他们的虚拟手或指向工具的激光来突出设计的不同方面。
看到另一个人在VR场景内的虚拟形象也可以阻挡现实生活中可能碰着的冲突碰撞啊！

当然，参与者不必处于相同的物理位置。
例如，一个纽约的建筑师、伦敦的工程师和慕尼黑的承包商可以都在同一个虚拟建筑中协作。

VR并不一定意味着用户通过佩戴完备身临其境的头盔将自己与现实天下割断。

Soluis开拓了一种便携式高分辨率球机系统，无需头盔即可供应站立式互动体验。
它可用于协作式的BIM设计评论或3D模型的交互式探索。

例如，Radisson酒店利用Soluis为其下一代酒店内部装修设计探索设计选项。

虽然这个球机圆顶购买很昂贵，约10万英镑，但它可以租用短期或长期的韶光。

同时，像WorldViz和Virtalis这样的公司专注于虚拟现实CAVE和墙壁，利用强大的投影机和3D眼镜供应1：1的体验。
例如，在建筑工地支配CAVE，将激光扫描建立的数据与设计意图的CAD模型相结合，可以帮助办理实际和虚拟天下之间的问题。

展望未来，让这个想法更进一步，微软的“稠浊现实”HoloLens乃至可以用于在施工现场情境中可视化全息3D BIM模型。
利用增强现实，用户可以通过表面上看到设计模型覆盖在部分已构建的建筑物上来办理工程管理问题。

IrisVR Prospect

8结论

自从Oculus Rift和HTC Vive面世，VR炒作已经进入超速期。
但是，把这些令人愉快的新VR技能解读为一种时尚将是一个缺点。
特殊是对付AEC行业领域的公司，由于其带来的利益可能是巨大的。

我们都知道BIM可以通过在建筑生命周期的各个阶段供应更高的效率来优化建筑的交付。
但BIM没有鼓励探索形式、空间和美学 - 建筑的人类元素，而这些VR可以实现。

虽然目前非常强调利用VR来让客户发出“哇”的尖叫（当然这是非常好的），当建筑师或工程师都节制这这项技能，它成为一个必不可少的、集成的设计工具时，该技能真正的力量将实现。

在3D CAD系统中建模是一回事，但是利用VR体验它的觉得和功能可以将设计带到一个全新的水平。
建筑师可以存在于他们的设计中，鼓励大胆的新想法和更多的迭代。

将设计/评审添加到组合中以优化设计或摆平现场施工问题，VR为虚拟原型设计供应了全新的含义。

当然，为了所有这统统成为主流，VR须要变得更快速，操作更大略。
掌握须要由建筑师和工程师来卖力。
他们须要能够一键将BIM模型导入VR场景，以便他们可以在最须要的任何时候都能立马做出明智的设计决策。

如果这统统听起来很熟习，这是由于在10年前的VR和设计之间有许多相似之处。
当时，设计仍旧是一个专业技能。
现在，大多数CAD / BIM运用程序中都供应高质量的一键渲染。
我们估量VR会发生相同的情形，使真实和虚拟天下之间的翻转成为设计的一个自然部分。

但是你可以忘却在摩天算夜楼的顶部钢架上办理建筑问题的情景。
VR的真实体验使得这个眩晕患者将保持他的脚稳定地在地面上，害怕得不敢动。
哈哈！

英文原文链接：http://www.aecmag.com/59-features/1166-virtual-reality-for-architecture-a-beginner-s-guide。

来源：万间科技微信"大众年夜众号