虚拟建筑设计

1、虚拟现实建筑技术Virtual Reality Architecture Technology课程编号：141213学分：2开课单位：建筑系课内学时：36教学方式：理论教学、上机实习开课学期：第二学期撰写人：严钧王浩钰教学要求及目的：虚拟建筑设计是集许多先进技术于一身的强调合作性的新的设计方式。通过该课程的学 习，了解相关硬件和软件，了解VR系统的分类，理解VR系统的模块构成，熟悉虚拟现实的 特点，掌握建筑立体影像的合成与生成。课程主要内容：（一）虚拟现实概述虚拟现实的概念和分类；虚拟现实的特征；虚拟现实的系统构成：虚拟环境，计算机环境，虚拟现实生成器和交互模块；虚拟现实的研究内容；（二）虚拟

2、现实应用的主要技术和设备；三维建模技术；视觉现实技术及设备；可视化技术；交互技术；听觉设备；录制三维声 音和声音方向的确定；虚拟的触觉和力觉；虚拟现实系统的输入；虚拟现实技术的编程；（三）虚拟场景的开发和虚拟场景的OpenGL实现OpenGL概述；OpenGL概述的特点；虚拟环境的数据描述；（四）VRML概述VRML的特点，VRML在建筑设计和城市规划中的应用。教材及主要参考书：曾建超，俞志和编著，虚拟现实的技术及应用，清华大学出版社詹翔、王海英，3D VIZ入门与提高，人民邮电出版社，2002年9月第一版王中得杨玲编著，建筑建模高级技法，机械工业出版社，2002年5月第一版王中得杨玲编著，建

3、筑材质处理高级技法，机械工业出版社，2002年5月第一版王中得杨玲编著，建筑动画制作高级技法，机械工业出版社，2002年5月第一版预修课程：AutoCAD； Photoshop； 3DMAX使用专业、范围建筑设计与理论三维建模技术虚拟现实技术交互式技术三维环境下的三维编辑和建模工具用于手工建立模型和相关属性的编辑可视化技术虚拟建筑设计是集许多先进技术于一身的强调合作性的新的设计方式。建筑师借助于这样的虚拟环境，可以在建筑设计过程中，对建筑进行虚拟的加工、装配和评 价，进而避免设计缺陷，有效地缩建筑设计的周期，同时降低建筑产品的成本。越来越多的 人已经认识到这种技术是一种可靠的、行之有效的辅助设

4、计技术。初步的实践证明：这项技 术对建筑的概念设计、装配设计和使用者的参与人特别益。虚拟建筑设计涉及众多的学科和 专业技术。虚拟建筑设计技术是基于CAD的系统：建筑师和使用者可以在虚拟环境中进行 设计活动。系统不再使用传统的二维交互手段，而直接进行三维设计。它们提供各种输入设 备（数据手套、三维导航装置等）与虚拟环境进行交互。这样的虚拟设计系统不需要进行系统 的培训就可以掌握，一般的人员稍加熟悉后便能成功地利用这样的系统来体验建筑环境。在 电子计算机技术和虚拟现实技术的推动下，虚拟设计技术必将迅速地发展起来。这项技术的 应用不仅能够提高设计效率，而且有助于萌发新的设计思路，由此可见虚拟建筑设计

5、技术对 于建筑的创新设计和常规设计都具有非常重要的意义。虚拟建筑设计是以“虚拟现实”技术为基础，以建筑产品为对象设计手段。虚拟建筑设计 充分地利用了模拟仿真技术，它具有虚拟现实的特征，如：自主性、可操作性、存在感等。 设计人员可以通过视觉、听觉、触觉及语言、手势等与设计的对象在虚拟的环境中进行自然 地交互。自主性：在虚拟环境中，建筑设计行为是自主的，由人与程序共同完成，虚拟现实要让操作 者感到虚拟环境是自由和真实的，其变化符合自然规律。可操作性：在虚拟环境中，操作者能够对虚拟环境进行操作。并且操作的结果应该能反过来 被操作者准确地、真实地感觉到。存在感：在虚拟环境中，操作者应该能很好地感觉各种

6、不 同的刺激，存在感的强弱，与虚拟表达的详细度、精确度、真实度有密不可分的关系。强烈 的存在感能使人们深深地“沉浸”于虚拟环境，以便人们更好地评价建筑。同时，虚拟建筑设计与互联网相结合更是相得益彰。利用互联网络能将虚拟设计方案快 速传递到其它人的电脑中，也可以将设计任务委托别人来做，做好的设计通过互联网传送回 来。对于大型复杂设计任务来说，可以分解为多个小任务分发给不同科室、不同单位、甚至 是不同地区或国家的协作单位，然后通过互联网传递汇总。协作单位之间利用互联网络随时 传递信息、交换文化，能够及时获取对方的进展情况，对设计工作随时提出意见和建议，也 可以对其进行直接修改，形成异地虚拟建筑设计

7、的方法。这样既方便协作又节省时间，可以 大大提高工作效率。在电脑中建立起来建筑构件模型结合数控加工技术就能直接生产出相应 的装配件，从而缩短建筑设计与建造的周期。结语在我们所处的时代，海德格尔对技术的批判是有局限性的。在我们认知过程中，应该把 计算机技术（包括虚拟建筑设计技术）视为合作伙伴的同时，我们也应注意到与技术合作时发 生什么事情。由于人类历史是一条自我意识之路，所以随着我们深化对虚拟技术交互作用的 认识，我们也将会增加对自我的认识。本所畿展方向舆重黑占研究舆创作方向言果程要求舆孥位授舆畿展麽程舆追求卓越言十重一、本所畿展方向舆重黑占交大建篥研究所舄了能全面掌握1胸舆路畤代中的建篥言殳言

8、十，以便在全球建篥的敷位新畿 展中具有前瞻性，亚舄了避免片段的理解而又能建立特色，将以敷位建篥的概念舄焦黑占，融合言殳 言十创作、理研究殳言十媒髓研究等畿展方向剧成舆全球坤以目中票的擘校如美阈之MIT, Columbia, 瑞士之ETH等研究所，畿展人在建篥麽史中的新方向。另外，舄了掌握敷位建篥舆敷位城市的 未来性，交大已通遗建篥孥院爹言殳言十重，将增言殳建篥系、都市言十重舆言殳言十研究所、舆敷位言殳言十媒 髓研究所，成舄一侗培餐敷位畤代彳桀出殳言十规割人才的建篥孥院。二、研究舆作方向建篥在本上是一侗融合婪彳桁（建篥殳言十作舆方法）、科技（技彳桁舆理3命）、舆人文（文化、 社畲、麽史、哲孥）的

9、粽合髓，建篥的内涵舆畤代的畿展向来密不可分，因此，以人文明重要 的革命性畿展麽程来看，畜牧畤代、良棠畤代、工棠畤代，都坐寸建篥在婪彳桁科技人文的向度上， 走生了巨大的燮革。如今，人正逵入燮化更快而且更大的资言邢寺代（也稍舄敷位畤代、1胸畤 代、路畤代、或1子畤代），自1995年以来，言午多H8祭性的建篥作品舆建篥理3盆粉粉熟烈探 言寸著由1胸科技所带来的SSBo建篥研究所在教孥舆研究重黑占舆交大资源整合方面，希望能全面而辰期的以掌握1胸舆路畤 代中的建篥殳言十舄主旨，亚舄了避免片段的理解而又能建立研究特色，将以1胸舆路畤代舄 焦黑占，融合下列三侗畿展重黑占：殳言十作：建篥殳言十、殳言十方法舆遗

10、程作等，探言寸下列主题：建篥殳言十（StudiO矍攵位俺摄建篥殳言十（StudiO敷位建篥殳言十方法舆遗程路空冏舆虚摄空冏作遑算舆志忍知思考理3命：殳言十遑算、殳言十思考舆志忍知等，探言寸下列主题：1胸媒材在殳言十方法舆遗程中的角色殳言十遑算理3命（含人工智慧的殳言十雁用）殳言十舆 思考忍知理3命髓空冏俺摄空冏理3命矍攵位媒髓研究：矍攵位殳言十媒髓研畿、作舆雁用等，探言寸下列主题：虚摄境空冏模摄器（VR/AR Cave ）:视嵬模摄舆整合。自由形髓科技（Free Form Technology:空冏形髓研究o别罔路媒材（Net Media ：别罔路整合研究。沉浸式叙事（Immersive Na

11、rrative整合视嵬、空冏、路、婪彳桁、1影及娱槊等。未来新殳言十媒材（Innovatory Digital Design ）Med任何新但仍尚未畿展之新媒材。另外、由1胸的彳重译而新典的人文畿展，包含1胸舆路畤代中的文化研究、社畲理氟麽史 舆哲孥探言寸等，也是重要的切言果题舆未来畿展方向，探言寸下列主题：路文化舆路社畲虚摄社畲文化、社畲舆空冏3命别罔路文化舆琨代主羲及彳爰现代主羲路文化舆社畲建耦主羲建篥媒材的麽史三、言果程要求舆孥位授舆言果程要求本所孥生修棠期限以3孥期至四年舄限，在瞰生得延辰一年。本所孥生入孥畤若大孥在理jr史类曲果程剖惴柬不足畤，由所矜畲言费夬定，硝*甫修3 孥分亥类曲

12、果程，可列棠孥分。-言殳言十鲍舆理鲍孥生若遗去在1胸使用熟度不足畤，於入之第一侗暑假硝甫修1胸相鼎黯果 程，不列棠孥分。新生入孥畤需提出托福测成，成未B要求，所上所英文言果程舄必修-英文要求如下：殳言十鲍舆媒材鲍棠托福硝建530分、理BB550分、博士班硝建560分， 末建到以上要求者，以英文言果上言果-孥分来抵（镇士班孥生4凹英文畲言希果及4凹英文B，博士班孥生8凹英文畲言希果及8凹英文 g果）。剧立授舆镇士班研究生的棠要求如下：殳言十主修（MArch ）修满45孥分（含4呼殳言果（StudiO舆2凹暮题）。-棠殳言十作硝通遗殳言十口委畲的睿核，亚参加H8祭性兢1!入圉。理主修（MS ）修满

13、24孥分（含方法孥舆1P琵殳言果（StudiO或1P耳媒材（Media）-3命文硝通r文口委 JB核，亚在50%金录取率以下之阈祭孥彳桁畲畿表。媒材主修（MArch或MS ）修满27孥分（含2项某材（Media）或仍殳言果（StudiO加吧媒材（Media）-B媒材研究硝通遗媒材委 JS核，亚参舆I!祭展竟或在I!祭畿表文。博士班研究生的棠要求如下：完成博士资格考亚畿表二篇！祭畲（金荥取率50%以下）3命文完成博士文亚畿表！祭期刊3命文二篇舆！祭管寿命文（金录取率50%以下）五篇四、畿展程舆追求卓越言十重勒展国呈矍攵位理3制寺期（1994-199）1994年育束老&市回！彳爰便在富日寺的雁用婪

14、彳桁研究所（Graduate Institute of Appl殳立建篥殷 言十务且（Architecture Grguf）展重黑占著重於矍攵位建篥理Im （theory of digital archite殳言十思考遗 程（process of design认之研1究），除盥。育束及！内7、8位兼任老g市外，每年招收5-7位镇士生。 言果程主要舄1胸相的建篥理3，如人工智慧（artificial inteljin路合作式殳言十（Internet collaborative design）思考、媒材、志忍知i遑算（design thinking, media, cognition and co

15、mputation） 以及方法孥（design methodology，）目中票在建立敷位建篥理3研究上的基磴，亚将交大在建篥上 已具偷之理3研究成果向！祭介藉舆畿表。此外，交大舄支持建篥的畿展，在人文社畲孥院（College of Humanity and Social S成面系所 屑级之建篥i文化研究室（Architecture and Culture Research尸橇建剪在1胸理3i技 彳桁上的畿展，经由督祭研究言十割得以畿席除在新竹之心规割案(95-99)将1胸技彳桁引入 言殳言十及规割遗程外，亚参舆新竹言午多都市腐埸及麽史建篥更新(historical architectur之w

16、) 96年始，交大舆麻省理工孥院(MIT)、垂盛顿大孥(Washington Universit加拿大英屠哥偷比克 大孥(UBC, Canada等校透遗别罔路逵行合作式殳言十(Virtual Design StUdjo97年於新竹主瓣有80 位来自全球研究者参舆的第二屈克洲1胸审甫助殳言十研言寸畲(CAADRIA 97)，除促成此一匾域性 研言寸畲晋升成舄I!祭性，交大也正式在克洲甚至全球的相研究镇域中具主髓性。另外，交大富 畤也舆大陵畿侗重黑占孥校逵行合作，如清垂、束南、同潸、天津等校建篥系，彳爰刖有北大及南 京大孥的建篥研究所密切交流舆交挨解生至今。加入矍攵位殳言H寺期(1997-200)

17、此畤的主髓仍舄雁用婪彳桁研究所建篥鲍，但在孥校的支持下，成立校级的虚摄殳言十研究中心 (Virtual Design Center将原有的理基磴带入殳言十的勒展富中，成舄敷位建篥殳言十的研究罩 位。在言果程上除签隹持理方面的架耦外，亚於各孥期加入殳言果程，棠方式也增加建篥殳言十暮 棠镇士孥位(post-professional masters d基於大摩的殳言十剖慌柬，在研究所暮注殳言十方面的剖I 富柬亚建到相富品彳爰，不需镇士文(masters认而以建篥殳言十舄镇士棠要求。舄此，也 始邀言青！祭冏知名的1胸及殳言十人士来台舆殳言果程相配合，如Peter EisenmanTadao And(均

18、被 邀言青成舄詈教授，2001更将邀言青Richard Mei、rGreg Lynn Mitchell Mitcl等人交大言啻座。 自2000年交大舆递束基金畲合勃辛第一屈递束！祭矍攵位建篥殳言十奖(Far Eastern Digital Architectural Design Award, the FEIDAD Award希望在全球畿展敷位建篥趟势的同畤，经由交大的努力，台 湾的敷位建篥殳言十的畿展在！祭冏具有能见度，不僵40多侗！家、200多人参舆，獴奖的前五名 在！祭冏也受到相富的肯定，已成舄！祭冏最大的矍攵位性建篥奖。於殳言十矜(design practice) 的畿展上，舆Pete

19、r Eisenm事所合作，共同规割位於新竹市交大博爱校匾之！立敷位婪彳桁宜官(Museum of Digital Afts.亚舆日本大阪大Sasada教授共同合作都市殳言十及模才疑，在都市殳言十 遗程中引入最新的矍攵位科技。加入矍攵位媒髓畤期(2000年彳爰)基於七年来的基磴，交大建篥研究所在孥校的支持下正式成立，畿展1胸舆路畤代的建篥理 舆殳言十，逵行科技、人文及作等三方面的殳言十研究，亚始招收每年3-5名的博士班孥生，就 敷位建篥、城市理及敷位媒髓技彳桁作更深入的探言寸。除了原有的敷位理舆敷位殳言十之外，自 2001年起更逵一步的加入矍攵位媒髓上的研究舆矜雁用(practical appl

20、icat逼也是全球著名大 孥支持建篥理及殳言十上的畿展趟势。因此，交大建篥所言十割於下孥度始成立矍攵位媒髓鲍 (Digital Design Media GrouB合殳及1胸科技(computer scien背景等丽孥生，亚在言果程上 由交大科技雁用及1胸科技的系所配合言果，畿展敷位殳言十中的新媒髓一自由形髓科技(free form technology)虚才疑境空冏模才疑器(VR space simulation合性殳言保罔路璞境(integrated design network environment)矜殳言十(design pract上，全力投入矍攵位虚才疑自然一0.1mm自由形KB

21、(Digital Virtual Nature 0.1mm Free Form Experim)nt整合殳言十舆1胸之理技彳桁，希望突破台湾现有之施工及技彳桁 能力，此殳言十案即将在2001年6月完工，亚成舄克洲第一侗自由形髓的K祭案例；K矜界的配 合方面，始舆工研院光1所之3D及虚摄K境KB室，及台湾跨足1影舆路畿展相富成熟之 太桎影音科技公司合作虚摄空冏舆敷位媒髓上的研究，丽者也因而成舄交大建篥所在言果程及研究 言十割上的支援KB室(supporting laboratory01年故宫博物院(Nation Palace Museum中！日寺 幸艮(China Time，)及西安省文物局(X

22、i-an Bureau of Culture大(Beijing Univerilpy)大(Nanjing University )中央美院(National Academy of Ar西安交大(Xi-an Chiao Tung Univer等校溉始合 作麽史建篥之虚摄空冏言十割，希望透遗考古、美彳桁史、城市及建篥史的资料整合，重琨遗去盛唐 辰安之麽史空冏、亚再舄人所髓莆愈，成舄建篥言殳言十舆敷位媒髓之整合畿展。未来方向一建篥孥院建篥研究所於交大校方的全力支持下将以最短的畤冏成立建篥孥院，共包含一系丽所除完整的 建篥系所，每年招收20名大孥部孥生舆镇、博士班外，亚将成立都市规割舆殳言十研究所（Graduate Institute of Urban Planning and艇事戴位城市（digital奥科技的畿展；及逵一步将矍攵位殳 言十媒髓鲍才蜀立成舄敷位殳言十媒髓研究所（Graduate Institute of Digital Dei以掌e握醵殳言十