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智能建筑,“虚拟现实”技术的合理应用分析

随着智能建造和以5G为核心的智慧城市发展,各种虚拟现实技术(工程版、商业版、娱乐版等)正在频繁映入人们的眼帘。

虚拟现实分为非沉浸式虚拟现实(non-immersive VR)和沉浸式虚拟现实(immersive VR)。

非沉浸式虚拟现实也称为桌面式(窗口式)虚拟现实, 它是在计算机屏幕上生成窗口式虚拟现实环境,一般用三维立体眼镜。沉浸式虚拟现实则需要用“虚拟现实头盔显示器”。


“虚拟现实”现在已多指沉浸式虚拟现实系统。基于虚拟现实的沉浸式娱乐产业(如沉浸式体验馆、游戏/剧场等)目前在国内迅速窜红和发展,有关抗震救灾等科普类虚拟体验项目技术也比较成熟了。

对建设工程而言,目前立体三维可视化的主要模式有: (1)BIM三维可视化 (2)VR(Virtual Reality )虚拟仿真 (3)AR(Augmented Reality)增强现实虚拟仿真 (4)BIM+VR虚拟仿真。

BIM(Building Information Modeling)是指建筑信息建模。BIM系统除了可以直观进行建筑物的三维可视化展示外,其自身还开发有协助项目论证、勘察设计、施工管理、运维管理等建筑全寿命周期管理功能(BIM始于工程管理专业,开发应用目前已扩展至建筑、结构、水暖电等各专业)。

VR和AR是利用电脑模拟产生出三维空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让使用者如同身临其境一般观察三维空间内的事物。AR更是要求实现“虚拟”景象和“现实”景象相融合,在同一场景中同时显示出来,其现实体验感更强。

从三维可视化的视觉体验效果来看,由于BIM源于建筑工程信息化管理,其三维可视化模拟的仿真精度相对较低(取决于建模精度),而VR和AR(特别是AR)模拟由于是从电子游戏和影视视觉方面制作开始发展起来的,目前VR和AR的观赏精美度已经很高了,特别是结合实景拍摄的场景仿真观赏精美度就更好了(指非3D建模场景制作)。



BIM系统平台的多功能性决定了BIM在工程建设领域实现“虚拟现实”时要起骨干支撑作用,而VR和AR则是其增强版的高端可视化工具,共同造就了房屋楼宇的“虚拟现实”,共同在房屋开发、建设、运维或使用(含购买)、拆除的全寿命周期过程发挥不同阶段的作用,因此BIM+VR的组合可以弥补BIM在可视化方面“质量”上的不足。

需要指出的是“虚拟现实”不是“现实世界”,对于建筑行业而言,一切都是要在“现实世界”中搭建完成房屋楼宇(即从“虚拟现实”回到“现实世界”),而且人也是要在“现实世界”里办公、学习和生活的,并不可能长久地生活在当前流行的梦幻无穷的“沉浸式体验馆”所营造的虚拟世界里。

无论投资方、设计方、施工方还是房屋的购买使用者都需要关注 “虚拟现实”与“现实”所存在的差异,避免造成工作失误、财产损失和经济纠纷。如同现在的中老年人偏爱经过手机软件处理过的美颜照片,一旦在现实中看到其本人就会完全走样、容貌变老了。


(一)目前BIM应用还是停留在CAD二维设计图纸基础上重新翻模阶段上,先设计二维图纸,再构建三维可视化信息模型。增加BIM设计已经导致设计工作量成倍增加了,如果再增加3D建模场景的VR,设计任务量会更大,设计成本也会大大增加,经济上不合理。

(二)BIM系统自身的三维可视化效果虽然与VR和AR虚拟仿真相比,精美度相对较差,但从工程建设技术管理、智慧楼宇运维的角度看是可以满足要求的,高清晰度的 VR没必要采用。

建筑工程领域的三维可视化焦点是辅助工程建设。在智能建造解决工程技术问题、施工管理问题和运维数据采集、分析、决策问题等方面,需要利用三维可视化图像解决好技术性问题,并非可视化方面的“质量”问题。

工程版(智慧管理/设计/施工/运维)“虚拟仿真”应该与商业版(招投标、销售)的“虚拟仿真”、特别是沉浸式娱乐版的“虚拟仿真”有很大的不同,并且在工程应用上需要考虑成本问题。

(三)对于开发商项目方案论证、招投标和消费者选购房屋而言,采用VR和AR技术是很有必要的,特别是结合高清实景(样板间)拍摄制作的VR和AR效果会更好。现在采用建筑效果图来进行楼盘宣传的方式已经落伍了。

(四)“虚拟现实”由于经过了“渲染”和“美颜”处理,因此会显得非常精美,色彩鲜亮,长期使用者眼睛可能会出现疲劳,会出现感觉晕眩和头痛等不适症状。

“虚拟现实”不是“现实”,当建筑物从虚拟世界经过“建造”来到真实的现实世界时,人们在建筑的空间、色彩、材质等方面的主观感受往往会出现不小的差异,会觉得被“虚拟现实”所“误导”和“欺骗”了(因为与虚拟现实娱乐模式的关注点和需求完全不同)。尤其是在装修材质、色彩方面很容易产生纠纷,亲自到现场考察样板间是必要的,“虚拟现实”的体验并不靠谱。

(五)无论是设计师还是购房者都需要在现实世界中多观察、多体验、多比较,才能把“虚拟现实”中得到信息在自己的大脑里转换为现实世界真实的、准确的认知。

尤其对于一名建筑师而言,现实世界中的观察和体验更是要放在第一位的,要避免成为只会玩“虚拟”的“纸上谈兵”式的建筑师。
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