SHoP Architects的员工将增强现实应用程序叠加到施工现场上。SHoP Architects 供图。
将一种建筑设计概念变为现实需要一个群体的介入。设计师、建筑师、工程师和客户各方都希望将自己的观点带到项目中。这使得哪怕是最复杂的数字模型也难以让涉众真正从深层次感受到设计可以表现在现实生活中的潜力。
超现实主义的虚拟世界早就进入了视频游戏行业，任何喜欢把晚上的时间花在“侠盗猎车手”或者“使命召唤”游戏上的人都能证明这一点。在一个仍然被缓慢的基于纸张的过程所困扰的建筑行业中，沉浸式 3D 建模工具使用起来既困难又耗时，所以人们通常仅仅用它来增加最终产品的营销效果。
但是，这种情况正在发生变化，因为采用视频游戏技术的工具可以使设计师们创造逼真的交互体验，从而帮助项目的涉众尽早地做出正确的设计决策，而无论其技术水平如何。
Unity 的伦敦新办事处的内部装修就是采用实时协作的可视化技术开发的。Unity 供图。
扩展现实（英语缩写为 XR，包括虚拟现实、增强现实和混合现实）技术涉及到建筑设计、工程和施工建设（AEC）的各个方面。竞标某一项目的建筑公司可以创建一个逼真的虚拟现实环境，引导客户穿越尚未建成的空间；客户可以在优化设计方面发挥积极的作用，而且（如有必要）可在虚拟模型中进行即时更改。开发人员可以通过一个工地向有关人员推销未来的建筑物。当项目完成时，现场的技术人员可以使用增强现实来维护建筑物和更换设备。
从视频游戏世界到虚拟建筑
Julien Faure 是 Unity 的产品营销总监。这是一家植根于视频游戏行业的软件公司，开发实时交互式数字模型的工具一直是该公司的核心使命。
Faure 强调了沉浸式技术可使建筑设计从不同角度得以体验的一些方法。例如，在体育馆的设计中，模型可以模拟球迷从不同的位置观看比赛的情况。他解释说：“这有助于优化座位的位置，甚至有助于在建成之前就出售私人套间。”此外还有其他的用途，比如模拟人群移动以测试对安保的需求，并在剪彩之前对工作人员进行设施使用的培训。
当建造复杂项目（比如医院）的时候，收集终端用户的意见是设计阶段的关键部分。“那么怎么在开始设计之前就得到反馈？要知道这种情况在现实生活中并不可行？” Faure 问道，“唯一的方法就是创建一个环境，使其外观和反应与建筑物完全相同，并使人们沉浸在该环境中并提供反馈。”
工程公司现在已经使用虚拟环境来进行远远早于施工开始之前的这种设计变更。他说：“现在让房间里的外科医生、医务人员和护士戴着虚拟现实头盔，他们立即就会发现一些问题。”比如，为了能够同时进行两个手术，手术室的布局可能需要改变，或者因为光线太多要去掉一扇窗户。“通过让非工程专业人士体验这种空间可以获得的反馈量是巨大的。”
再举一个例子，为了设计 Unity 在伦敦的办事处，代理商 Oneiros 和建筑商 M Moser Associates 开发了一款欧特克 3ds Max 软件到 Unity 的工作流，以便对房间的可视化进行实时协作。
更智能、更快捷、更安全的建造
在设计的内容在材料中固定成形之前，对设计进行快速修补可以节省时间和资金。建筑商和承包商可以利用 3D 环境更好地对施工流程进行排序。交互式模型可以确定每个细分的步骤将花费多长时间，包括开挖、灌注混凝土、组装预制的空调室内单元、砌砖和屋顶铺设等任务。根据 Faure 的介绍，通过更有效地安排工作顺序，有些公司将项目的时间表缩短了 35％。
而且，当施工建设开始的时候，地面团队可以使用增强现实将 BIM 模型叠加到工地上，这要比翻阅数千个纸质文档或 PDF 文档容易得多。
通过将建筑设计转移到一个完全的沉浸式 3D 空间，人们可以将虚拟环境用作机器学习的测试实验室：一次又一次地运行仿真实验，并在遇到挑战时改进设计。
例如，在现实世界中我们几乎不可能对诸如洪水、火灾或爆炸之类的极端场景进行仿真。而在虚拟环境中，我们可以大规模重新创建这些危险场面，并可以收集必要数据来培训团队和自主系统。
“这已经成为无人驾驶汽车的学习方式，汽车制造公司不必让大型车队驾驶配备有传感器的车辆行驶长达数十亿英里的距离来收集适量的数据，”Faure 说，“对于事故和伤害仍然经常发生的 AEC 这个行业来说，开发更好的安全设备、建筑机器人和建筑传感器将成为改变游戏规则的关键。”
虚拟现实模型还可以通过模拟声感输入来解决 AEC 行业中的声学工程问题。“世界上大多数人口居住在城市，这里有数百万的人口忍受着高噪声的侵害，”Faure 说，“所以说，创造一个不仅美观、环保，而且安静并隔音的空间是至关重要的。”
通过将 BIM 模型带入 Unity 等平台，设计人员可以模拟声波在通过某一物体并从特定的材料弹回时的声学特性。用户可以听到声音从树木反射回来时与从一块石头反射回来时的区别，也可以听到窗户打开时与窗户关闭时这两种声音之间的区别。
今年秋天，Unity 将推出适用于欧特克 Revit 的 Unity Reflect 3D 可视化插件。Unity Reflect 将 BIM 模型转换为沉浸式 3D 模型，该模型可以保存 BIM 元数据，几乎不需要专业技术知识即可进行探索和更改，而且对 Revit 模型的更改可立即显示在 Unity Reflect 的模型中。
Faure 说：“Unity Reflect 的理念是将数据优化过程从几周缩短到几秒钟。”Unity 被设计为一个开放性平台，该软件可以自动汇集来自不同学科的数据源。“如果有一位机械工程师在模型的一个方面工作，而室内设计师在模型的另一个方面工作，我们就可以将所有的模型合并为一个。”（ShoP Architects 将 Unity Reflect 融合到 9 DeKalb 的设计过程中。这是一座将成为纽约布鲁克林的最高建筑物的住宅楼。）
SHoP Architects 制作的 9 DeKalb 的效果图。该建筑将成为纽约布鲁克林的最高建筑。SHoP Architects 供图。
当虚拟成为现实
在展望 AEC 行业未来的扩展现实时，Faure 期望进入时的障碍更少一些，使用起来更直观一些，并且将基于仿真的机器学习更深入地融入到日常生活中。反应性环境和动态环境需要机器学习的反复试验和错误来解释人类行为；AEC 数字模型可能成为该活动的培养皿。“也许你的家具会检测到有人在房间里，并根据你的配置偏好进行一定的调整，”他说，“你的椅子会知道你即将坐下，并为适合你的身体而调整自己的形状。”
Faure 期待在制造业和 AEC 行业之间将有更多的融合，并且期待在对建筑规模的 AEC 仿真与对周围城市主义的仿真之间将具有更大程度的互操作性。“汽车制造商需要在虚拟环境中使用 AEC 内容来对自动驾驶汽车进行仿真，而 AEC 公司则需要在其设计中将自治系统结合起来。”
例如，一组数字模型可以测试出许多滚烫的汽车在一个夏天的午后驶入停车场时可能对其结构造成的影响以便减轻这种城市热岛效应。用于这种用途的 AEC 建模应用程序听起来像是世界上最无聊的视频游戏，但它的累积效应几乎是无限大的。明天的扩展现实模拟将受限于它们彼此之间的改进，同时也要看工作人员如何对其进行完善。而且，随着数字模型相互之间的对话，它们的结论可能像任何视频游戏一样具有让人瞠目结舌的变革，产生出只能由智能模型才能产生的智能建筑。
作者：Zach Mortice - CN
Zach Mortice 是一名建筑专业的记者，基地在芝加哥。您可在推特（Twitter ）和照片墙（Instagram）上添加 @zachmortice，即可跟随。