虛擬建筑設(shè)計(jì)

1、虛擬現(xiàn)實(shí)建筑技術(shù)Virtual Reality Architecture Technology課程編號(hào)：141213學(xué)分：2開(kāi)課單位：建筑系課內(nèi)學(xué)時(shí)：36教學(xué)方式：理論教學(xué)、上機(jī)實(shí)習(xí)開(kāi)課學(xué)期：第二學(xué)期撰寫(xiě)人：嚴(yán)鈞王浩鈺教學(xué)要求及目的：虛擬建筑設(shè)計(jì)是集許多先進(jìn)技術(shù)于一身的強(qiáng)調(diào)合作性的新的設(shè)計(jì)方式。通過(guò)該課程的學(xué) 習(xí)，了解相關(guān)硬件和軟件，了解VR系統(tǒng)的分類，理解VR系統(tǒng)的模塊構(gòu)成，熟悉虛擬現(xiàn)實(shí)的 特點(diǎn)，掌握建筑立體影像的合成與生成。課程主要內(nèi)容：（一）虛擬現(xiàn)實(shí)概述虛擬現(xiàn)實(shí)的概念和分類；虛擬現(xiàn)實(shí)的特征；虛擬現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)構(gòu)成：虛擬環(huán)境，計(jì)算機(jī)環(huán)境，虛擬現(xiàn)實(shí)生成器和交互模塊；虛擬現(xiàn)實(shí)的研究?jī)?nèi)容；（二）虛擬

2、現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的主要技術(shù)和設(shè)備；三維建模技術(shù)；視覺(jué)現(xiàn)實(shí)技術(shù)及設(shè)備；可視化技術(shù)；交互技術(shù)；聽(tīng)覺(jué)設(shè)備；錄制三維聲 音和聲音方向的確定；虛擬的觸覺(jué)和力覺(jué)；虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的輸入；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的編程；（三）虛擬場(chǎng)景的開(kāi)發(fā)和虛擬場(chǎng)景的OpenGL實(shí)現(xiàn)OpenGL概述；OpenGL概述的特點(diǎn)；虛擬環(huán)境的數(shù)據(jù)描述；（四）VRML概述VRML的特點(diǎn)，VRML在建筑設(shè)計(jì)和城市規(guī)劃中的應(yīng)用。教材及主要參考書(shū)：曾建超，俞志和編著，虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)及應(yīng)用，清華大學(xué)出版社詹翔、王海英，3D VIZ入門(mén)與提高，人民郵電出版社，2002年9月第一版王中得楊玲編著，建筑建模高級(jí)技法，機(jī)械工業(yè)出版社，2002年5月第一版王中得楊玲編著，建

3、筑材質(zhì)處理高級(jí)技法，機(jī)械工業(yè)出版社，2002年5月第一版王中得楊玲編著，建筑動(dòng)畫(huà)制作高級(jí)技法，機(jī)械工業(yè)出版社，2002年5月第一版預(yù)修課程：AutoCAD； Photoshop； 3DMAX使用專業(yè)、范圍建筑設(shè)計(jì)與理論三維建模技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)交互式技術(shù)三維環(huán)境下的三維編輯和建模工具用于手工建立模型和相關(guān)屬性的編輯可視化技術(shù)虛擬建筑設(shè)計(jì)是集許多先進(jìn)技術(shù)于一身的強(qiáng)調(diào)合作性的新的設(shè)計(jì)方式。建筑師借助于這樣的虛擬環(huán)境，可以在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)建筑進(jìn)行虛擬的加工、裝配和評(píng) 價(jià)，進(jìn)而避免設(shè)計(jì)缺陷，有效地縮建筑設(shè)計(jì)的周期，同時(shí)降低建筑產(chǎn)品的成本。越來(lái)越多的 人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這種技術(shù)是一種可靠的、行之有效的輔助設(shè)

4、計(jì)技術(shù)。初步的實(shí)踐證明：這項(xiàng)技 術(shù)對(duì)建筑的概念設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和使用者的參與人特別益。虛擬建筑設(shè)計(jì)涉及眾多的學(xué)科和 專業(yè)技術(shù)。虛擬建筑設(shè)計(jì)技術(shù)是基于CAD的系統(tǒng)：建筑師和使用者可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行 設(shè)計(jì)活動(dòng)。系統(tǒng)不再使用傳統(tǒng)的二維交互手段，而直接進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。它們提供各種輸入設(shè) 備（數(shù)據(jù)手套、三維導(dǎo)航裝置等）與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互。這樣的虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)不需要進(jìn)行系統(tǒng) 的培訓(xùn)就可以掌握，一般的人員稍加熟悉后便能成功地利用這樣的系統(tǒng)來(lái)體驗(yàn)建筑環(huán)境。在 電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的推動(dòng)下，虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)必將迅速地發(fā)展起來(lái)。這項(xiàng)技術(shù)的 應(yīng)用不僅能夠提高設(shè)計(jì)效率，而且有助于萌發(fā)新的設(shè)計(jì)思路，由此可見(jiàn)虛擬建筑設(shè)計(jì)

5、技術(shù)對(duì) 于建筑的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和常規(guī)設(shè)計(jì)都具有非常重要的意義。虛擬建筑設(shè)計(jì)是以“虛擬現(xiàn)實(shí)”技術(shù)為基礎(chǔ)，以建筑產(chǎn)品為對(duì)象設(shè)計(jì)手段。虛擬建筑設(shè)計(jì) 充分地利用了模擬仿真技術(shù)，它具有虛擬現(xiàn)實(shí)的特征，如：自主性、可操作性、存在感等。 設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)及語(yǔ)言、手勢(shì)等與設(shè)計(jì)的對(duì)象在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行自然 地交互。自主性：在虛擬環(huán)境中，建筑設(shè)計(jì)行為是自主的，由人與程序共同完成，虛擬現(xiàn)實(shí)要讓操作 者感到虛擬環(huán)境是自由和真實(shí)的，其變化符合自然規(guī)律?？刹僮餍裕涸谔摂M環(huán)境中，操作者能夠?qū)μ摂M環(huán)境進(jìn)行操作。并且操作的結(jié)果應(yīng)該能反過(guò)來(lái) 被操作者準(zhǔn)確地、真實(shí)地感覺(jué)到。存在感：在虛擬環(huán)境中，操作者應(yīng)該能很好地感覺(jué)各種

6、不 同的刺激，存在感的強(qiáng)弱，與虛擬表達(dá)的詳細(xì)度、精確度、真實(shí)度有密不可分的關(guān)系。強(qiáng)烈 的存在感能使人們深深地“沉浸”于虛擬環(huán)境，以便人們更好地評(píng)價(jià)建筑。同時(shí)，虛擬建筑設(shè)計(jì)與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合更是相得益彰。利用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)能將虛擬設(shè)計(jì)方案快 速傳遞到其它人的電腦中，也可以將設(shè)計(jì)任務(wù)委托別人來(lái)做，做好的設(shè)計(jì)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳送回 來(lái)。對(duì)于大型復(fù)雜設(shè)計(jì)任務(wù)來(lái)說(shuō)，可以分解為多個(gè)小任務(wù)分發(fā)給不同科室、不同單位、甚至 是不同地區(qū)或國(guó)家的協(xié)作單位，然后通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳遞匯總。協(xié)作單位之間利用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí) 傳遞信息、交換文化，能夠及時(shí)獲取對(duì)方的進(jìn)展情況，對(duì)設(shè)計(jì)工作隨時(shí)提出意見(jiàn)和建議，也 可以對(duì)其進(jìn)行直接修改，形成異地虛擬建筑設(shè)計(jì)

7、的方法。這樣既方便協(xié)作又節(jié)省時(shí)間，可以 大大提高工作效率。在電腦中建立起來(lái)建筑構(gòu)件模型結(jié)合數(shù)控加工技術(shù)就能直接生產(chǎn)出相應(yīng) 的裝配件，從而縮短建筑設(shè)計(jì)與建造的周期。結(jié)語(yǔ)在我們所處的時(shí)代，海德格爾對(duì)技術(shù)的批判是有局限性的。在我們認(rèn)知過(guò)程中，應(yīng)該把 計(jì)算機(jī)技術(shù)（包括虛擬建筑設(shè)計(jì)技術(shù)）視為合作伙伴的同時(shí)，我們也應(yīng)注意到與技術(shù)合作時(shí)發(fā) 生什么事情。由于人類歷史是一條自我意識(shí)之路，所以隨著我們深化對(duì)虛擬技術(shù)交互作用的 認(rèn)識(shí)，我們也將會(huì)增加對(duì)自我的認(rèn)識(shí)。本所畿展方向輿重黑占研究輿創(chuàng)作方向言果程要求輿孥位授輿畿展麼程輿追求卓越言十重一、本所畿展方向輿重黑占交大建篥研究所舄了能全面掌握1胸輿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，亞舄了避免片段的理解而又能建立特色，將以敷位建篥的概念舄焦黑占，融合言殳 言十創(chuàng)作、理研究殳言十媒髓研究等畿展方向劇成輿全球坤以目中票的擘校如美閾之MIT, Columbia, 瑞士之ETH等研究所，畿展人在建篥麼史中的新方向。另外，舄了掌握敷位建篥輿敷位城市的 未來(lái)性，交大已通遺建篥孥院爹言殳言十重，將增言殳建篥系、都市言十重輿言殳言十研究所、輿敷位言殳言十媒 髓研究所，成舄一侗培餐敷位畤代彳桀出殳言十規(guī)割人才的建篥孥院。二、研究輿作方向建篥在本上是一侗融合婪彳桁（建篥殳言十作輿方法）、科技（技彳桁輿理3命）、輿人文（文化、 社畬、麼史、哲孥）的

9、粽合髓，建篥的內(nèi)涵輿畤代的畿展向來(lái)密不可分，因此，以人文明重要 的革命性畿展麼程來(lái)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資言邢寺代（也稍舄敷位畤代、1胸畤 代、路畤代、或1子畤代），自1995年以來(lái)，言午多H8祭性的建篥作品輿建篥理3盆粉粉熟烈探 言寸著由1胸科技所帶來(lái)的SSBo建篥研究所在教孥輿研究重黑占輿交大資源整合方面，希望能全面而辰期的以掌握1胸輿路畤 代中的建篥殳言十舄主旨，亞舄了避免片段的理解而又能建立研究特色，將以1胸輿路畤代舄 焦黑占，融合下列三侗畿展重黑占：殳言十作：建篥殳言十、殳言十方法輿遺

10、程作等，探言寸下列主題：建篥殳言十（StudiO矍攵位俺攝建篥殳言十（StudiO敷位建篥殳言十方法輿遺程路空冏輿虛攝空冏作遑算輿志忍知思考理3命：殳言十遑算、殳言十思考輿志忍知等，探言寸下列主題：1胸媒材在殳言十方法輿遺程中的角色殳言十遑算理3命（含人工智慧的殳言十雁用）殳言十輿 思考忍知理3命髓空冏俺攝空冏理3命矍攵位媒髓研究：矍攵位殳言十媒髓研畿、作輿雁用等，探言寸下列主題：虛攝境空冏模攝器（VR/AR Cave ）:視嵬模攝輿整合。自由形髓科技（Free Form Technology:空冏形髓研究o別罔路媒材（Net Media ：別罔路整合研究。沉浸式敘事（Immersive Na

11、rrative整合視嵬、空冏、路、婪彳桁、1影及娛槊等。未來(lái)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胸的彳重譯而新典的人文畿展，包含1胸輿路畤代中的文化研究、社畬理氟麼史 輿哲孥探言寸等，也是重要的切言果題輿未來(lái)畿展方向，探言寸下列主題：路文化輿路社畬虛攝社畬文化、社畬輿空冏3命別罔路文化輿琨代主羲及彳爰現(xiàn)代主羲路文化輿社畬建耦主羲建篥媒材的麼史三、言果程要求輿孥位授輿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史類曲果程剖惴柬不足畤，由所矜畬言費(fèi)夬定，硝*甫修3 孥分亥類曲

12、果程，可列棠孥分。-言殳言十鮑輿理鮑孥生若遺去在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測(cè)成，成未B要求，所上所英文言果程舄必修-英文要求如下：殳言十鮑輿媒材鮑棠托福硝建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-孥分來(lái)抵（鎮(zhèn)士班孥生4凹英文畬言希果及4凹英文B，博士班孥生8凹英文畬言希果及8凹英文 g果）。劇立授輿鎮(zhèn)士班研究生的棠要求如下：殳言十主修（MArch ）修滿45孥分（含4呼殳言果（StudiO輿2凹暮題）。-棠殳言十作硝通遺殳言十口委畬的睿核，亞參加H8祭性兢1!入圉。理主修（MS ）修滿

13、24孥分（含方法孥輿1P琵殳言果（StudiO或1P耳媒材（Media）-3命文硝通r文口委 JB核，亞在50%金錄取率以下之閾祭孥彳桁畬畿表。媒材主修（MArch或MS ）修滿27孥分（含2項(xiàng)某材（Media）或仍殳言果（StudiO加吧媒材（Media）-B媒材研究硝通遺媒材委 JS核，亞參輿I!祭展竟或在I!祭畿表文。博士班研究生的棠要求如下：完成博士資格考亞畿表二篇！祭畬（金滎取率50%以下）3命文完成博士文亞畿表！祭期刊3命文二篇輿！祭管壽命文（金錄取率50%以下）五篇四、畿展程輿追求卓越言十重勒展國(guó)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 言十務(wù)且（Architecture Grguf）展重黑占著重於矍攵位建篥理Im （theory of digital archite殳言十思考遺 程（process of design認(rèn)之研1究），除盥。育束及！內(nèi)7、8位兼任老g市外，每年招收5-7位鎮(zhèn)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，亞將交大在建篥上 已具偷之理3研究成果向！祭介藉輿畿表。此外，交大舄支持建篥的畿展，在人文社畬孥院（College of Humanity and Social S成面系所 屑級(jí)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，經(jīng)由督祭研究言十割得以畿席除在新竹之心規(guī)割案(95-99)將1胸技彳桁引入 言殳言十及規(guī)割遺程外，亞參輿新竹言午多都市腐埸及麼史建篥更新(historical architectur之w

16、) 96年始，交大輿麻省理工孥院(MIT)、垂盛頓大孥(Washington Universit加拿大英屠哥偷比克 大孥(UBC, Canada等校透遺別罔路逵行合作式殳言十(Virtual Design StUdjo97年於新竹主瓣有80 位來(lái)自全球研究者參輿的第二屈克洲1胸審甫助殳言十研言寸畬(CAADRIA 97)，除促成此一匾域性 研言寸畬晉升成舄I!祭性，交大也正式在克洲甚至全球的相研究鎮(zhèn)域中具主髓性。另外，交大富 畤也輿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輿交挨解生至今。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鮑，但在孥校的支持下，成立校級(jí)的虛攝殳言十研究中心 (Virtual Design Center將原有的理基磴帶入殳言十的勒展富中，成舄敷位建篥殳言十的研究罩 位。在言果程上除簽隹持理方面的架耦外，亞於各孥期加入殳言果程，棠方式也增加建篥殳言十暮 棠鎮(zhèn)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 富柬亞建到相富品彳爰，不需鎮(zhèn)士文(masters認(rèn)而以建篥殳言十舄鎮(zhèn)士棠要求。舄此，也 始邀言青！祭冏知名的1胸及殳言十人士來(lái)臺(tái)輿殳言果程相配合，如Peter EisenmanTadao And(均

18、被 邀言青成舄詈教授，2001更將邀言青Richard Mei、rGreg Lynn Mitchell Mitcl等人交大言啻座。 自2000年交大輿遞束基金畬合勃辛第一屈遞束！祭矍攵位建篥殳言十獎(jiǎng)(Far Eastern Digital Architectural Design Award, the FEIDAD Award希望在全球畿展敷位建篥趟勢(shì)的同畤，經(jīng)由交大的努力，臺(tái) 灣的敷位建篥殳言十的畿展在！祭冏具有能見(jiàn)度，不僵40多侗！家、200多人參輿，獴獎(jiǎng)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獎(jiǎng)。於殳言十矜(design practice) 的畿展上，輿Pete

19、r Eisenm事所合作，共同規(guī)割位於新竹市交大博愛(ài)校匾之！立敷位婪彳桁宜官(Museum of Digital Afts.亞輿日本大阪大Sasada教授共同合作都市殳言十及模才疑，在都市殳言十 遺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)基於七年來(lái)的基磴，交大建篥研究所在孥校的支持下正式成立，畿展1胸輿路畤代的建篥理 輿殳言十，逵行科技、人文及作等三方面的殳言十研究，亞始招收每年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。除了原有的敷位理輿敷位殳言十之外，自 2001年起更逵一步的加入矍攵位媒髓上的研究輿矜雁用(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勢(shì)。因此，交大建篥所言十割於下孥度始成立矍攵位媒髓鮑 (Digital Design Media GrouB合殳及1胸科技(computer scien背景等麗孥生，亞在言果程上 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)虛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，全力投入矍攵位虛才疑自然一0.1mm自由形KB

21、(Digital Virtual Nature 0.1mm Free Form Experim)nt整合殳言十輿1胸之理技彳桁，希望突破臺(tái)灣現(xiàn)有之施工及技彳桁 能力，此殳言十案即將在2001年6月完工，亞成舄克洲第一侗自由形髓的K祭案例；K矜界的配 合方面，始輿工研院光1所之3D及虛攝K境KB室，及臺(tái)灣跨足1影輿路畿展相富成熟之 太桎影音科技公司合作虛攝空冏輿敷位媒髓上的研究，麗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年故宮博物院(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 作麼史建篥之虛攝空冏言十割，希望透遺考古、美彳桁史、城市及建篥史的資料整合，重琨遺去盛唐 辰安之麼史空冏、亞再舄人所髓莆愈，成舄建篥言殳言十輿敷位媒髓之整合畿展。未來(lái)方向一建篥孥院建篥研究所於交大校方的全力支持下將以最短的畤冏成立建篥孥院，共包含一系麗所除完整的 建篥系所，每年招收20名大孥部孥生輿鎮(zhèn)、博士班外，亞將成立都市規(guī)割輿殳言十研究所（Graduate Institute of Urban Planning and艇事戴位城市（digital奧科技的畿展；及逵一步將矍攵位殳 言十媒髓鮑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