虛擬建筑設計研究

19/19虛擬現(xiàn)實建筑技術VirtualRealityArchitectureTechnology課程編號：141213學分：2開課單位：建筑系課內(nèi)學時：36教學方式：理論教學、上機實習開課學期：第二學期撰寫人：嚴鈞王浩鈺教學要求及目的：虛擬建筑設計是集許多先進技術于一身的強調(diào)合作性的新的設計方式。通過該課程的學習，了解相關硬件和軟件，了解VR系統(tǒng)的分類，理解VR系統(tǒng)的模塊構成，熟悉虛擬現(xiàn)實的特點，掌握建筑立體影像的合成與生成。課程要緊內(nèi)容：虛擬現(xiàn)實概述虛擬現(xiàn)實的概念和分類；虛擬現(xiàn)實的特征；虛擬現(xiàn)實的系統(tǒng)構成：虛擬環(huán)境，計算機環(huán)境，虛擬現(xiàn)實生成器和交互模塊；虛擬現(xiàn)實的研究內(nèi)容；虛擬現(xiàn)實應用的要緊技術和設備；三維建模技術；視覺現(xiàn)實技術及設備；可視化技術；交互技術；聽覺設備；錄制三維聲音和聲音方向的確定；虛擬的觸覺和力覺；虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的輸入；虛擬現(xiàn)實技術的編程；（三）虛擬場景的開發(fā)和虛擬場景的OpenGL實現(xiàn)OpenGL概述；OpenGL概述的特點；虛擬環(huán)境的數(shù)據(jù)描述；（四）VRML概述VRML的特點，VRML在建筑設計和都市規(guī)劃中的應用。教材及要緊參考書：曾建超，俞志和編著，虛擬現(xiàn)實的技術及應用，清華大學出版社詹翔、王海英，3DVIZ入門與提高，人民郵電出版社，2002年9月第一版王中得楊玲編著，建筑建模高級技法，機械工業(yè)出版社，2002年5月第一版王中得楊玲編著，建筑材質(zhì)處理高級技法，機械工業(yè)出版社，2002年5月第一版王中得楊玲編著，建筑動畫制作高級技法，機械工業(yè)出版社，2002年5月第一版預修課程：AutoCAD；Photoshop；3DMAX使用專業(yè)、范圍建筑設計與理論三維建模技術虛擬現(xiàn)實技術交互式技術三維環(huán)境下的三維編輯和建模工具用于手工建立模型和相關屬性的編輯可視化技術虛擬建筑設計是集許多先進技術于一身的強調(diào)合作性的新的設計方式。

建筑師借助于如此的虛擬環(huán)境，能夠在建筑設計過程中，對建筑進行虛擬的加工、裝配和評價，進而幸免設計缺陷，有效地縮建筑設計的周期，同時降低建筑產(chǎn)品的成本。越來越多的人差不多認識到這種技術是一種可靠的、行之有效的輔助設計技術。初步的實踐證明：這項技術對建筑的概念設計、裝配設計和使用者的參與人特不益。虛擬建筑設計涉及眾多的學科和專業(yè)技術。虛擬建筑設計技術是基于CAD的系統(tǒng)：建筑師和使用者能夠在虛擬環(huán)境中進行設計活動。系統(tǒng)不再使用傳統(tǒng)的二維交互手段，而直接進行三維設計。它們提供各種輸入設備(數(shù)據(jù)手套、三維導航裝置等)與虛擬環(huán)境進行交互。如此的虛擬設計系統(tǒng)不需要進行系統(tǒng)的培訓就能夠掌握，一般的人員稍加熟悉后便能成功地利用如此的系統(tǒng)來體驗建筑環(huán)境。在電子計算機技術和虛擬現(xiàn)實技術的推動下，虛擬設計技術必將迅速地進展起來。這項技術的應用不僅能夠提高設計效率，而且有助于萌發(fā)新的設計思路，由此可見虛擬建筑設計技術關于建筑的創(chuàng)新設計和常規(guī)設計都具有特不重要的意義。

虛擬建筑設計是以“虛擬現(xiàn)實”技術為基礎，以建筑產(chǎn)品為對象設計手段。虛擬建筑設計充分地利用了模擬仿真技術，它具有虛擬現(xiàn)實的特征，如：自主性、可操作性、存在感等。設計人員能夠通過視覺、聽覺、觸覺及語言、手勢等與設計的對象在虛擬的環(huán)境中進行自然地交互。

自主性：在虛擬環(huán)境中，建筑設計行為是自主的，由人與程序共同完成，虛擬現(xiàn)實要讓操作者感到虛擬環(huán)境是自由和真實的，其變化符合自然規(guī)律。

可操作性：在虛擬環(huán)境中，操作者能夠?qū)μ摂M環(huán)境進行操作。同時操作的結(jié)果應該能反過來被操作者準確地、真實地感受到。存在感：在虛擬環(huán)境中，操作者應該能專門好地感受各種不同的刺激，存在感的強弱，與虛擬表達的詳細度、精確度、真實度有密不可分的關系。強烈的存在感能使人們深深地“沉醉”于虛擬環(huán)境，以便人們更好地評價建筑。

同時，虛擬建筑設計與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合更是相得益彰。利用互聯(lián)網(wǎng)絡能將虛擬設計方案快速傳遞到其它人的電腦中，也能夠?qū)⒃O計任務托付不人來做，做好的設計通過互聯(lián)網(wǎng)傳送回來。關于大型復雜設計任務來講，能夠分解為多個小任務分發(fā)給不同科室、不同單位、甚至是不同地區(qū)或國家的協(xié)作單位，然后通過互聯(lián)網(wǎng)傳遞匯總。協(xié)作單位之間利用互聯(lián)網(wǎng)絡隨時傳遞信息、交換文化，能夠及時獵取對方的進展情況，對設計工作隨時提出意見和建議，也能夠?qū)ζ溥M行直接修改，形成異地虛擬建筑設計的方法。如此既方便協(xié)作又節(jié)約時刻，能夠大大提高工作效率。在電腦中建立起來建筑構件模型結(jié)合數(shù)控加工技術就能直接生產(chǎn)出相應的裝配件，從而縮短建筑設計與建筑的周期。結(jié)語

在我們所處的時代，海德格爾對技術的批判是有局限性的。在我們認知過程中，應該把計算機技術(包括虛擬建筑設計技術)視為合作伙伴的同時，我們也應注意到與技術合作時發(fā)生什么情況。由于人類歷史是一條自我意識之路，因此隨著我們深化對虛擬技術交互作用的認識，我們也將會增加對自我的認識。本所發(fā)展方向與重點研究與創(chuàng)作方向課程要求與學位授與發(fā)展歷程與追求卓越計畫一、本所發(fā)展方向與重點交大建築研究所為了能全面掌握「電腦與網(wǎng)路時代中的建築設計」，以便在全球建築的數(shù)位新發(fā)展中具有前瞻性，並為了幸免片段的理解而又能建立特色，將以數(shù)位建築的概念為焦點，融合設計創(chuàng)作、理論研究、設計媒體研究等發(fā)展方向，積極與全球類似目標的學校如美國之MIT,Columbia,瑞士之ETH等研究所，發(fā)展人類在建築歷史中的新方向。另外，為了掌握數(shù)位建築與數(shù)位都市的未來性，交大已通過建築學院籌設計畫，將增設建築系、都市計畫與設計研究所、與數(shù)位設計媒體研究所，成為一個培養(yǎng)數(shù)位時代傑出設計規(guī)劃人才的建築學院。二、研究與創(chuàng)作方向建築在本質(zhì)上是一個融合藝術（建築設計創(chuàng)作與方法）、科技（技術與理論）、與人文（文化、社會、歷史、哲學）的綜合體，建築的內(nèi)涵與時代的發(fā)展向來密不可分，因此，以人類文明重要的革命性發(fā)展歷程來看，畜牧時代、農(nóng)業(yè)時代、工業(yè)時代，都對建築在藝術科技人文的向度上，產(chǎn)生了巨大的變革。現(xiàn)在，人類正進入變化更快而且更大的資訊時代（也稱為數(shù)位時代、電腦時代、網(wǎng)路時代、或電子時代），自1995年以來，許多國際性的建築作品與建築理論，紛紛熱烈探討著由電腦科技所帶來的種種變遷。建築研究所在教學與研究重點與交大資源整合方面，希望能全面而長期的以掌握「電腦與網(wǎng)路時代中的建築設計」為主旨，並為了幸免片段的理解而又能建立研究特色，將以電腦與網(wǎng)路時代為焦點，融合下列三個發(fā)展重點：1.設計創(chuàng)作：建築設計、設計方法與過程作等，探討下列主題︰?建築設計（Studio）?數(shù)位/虛擬建築設計（Studio）?數(shù)位建築設計方法與過程?網(wǎng)路空間與虛擬空間創(chuàng)作2.運算與認知考慮理論：設計運算、設計考慮與認知等，探討下列主題︰?電腦媒材在設計方法與過程中的角色?設計運算理論（含人工智慧的設計應用）?設計與考慮認知理論?實體空間/虛擬空間理論3.數(shù)位媒體研究：數(shù)位設計媒體研發(fā)、創(chuàng)作與應用等，探討下列主題︰?虛擬實境空間模擬器（VR/ARCave）：視覺模擬與整合。?自由形體科技（FreeFormTechnology）：空間形體研究。?網(wǎng)路媒材（NetMedia）：網(wǎng)路整合研究。?沉醉式敘事（ImmersiveNarrative）：整合視覺、空間、網(wǎng)路、藝術、電影及娛樂等。?未來新設計媒材（InnovatoryDigitalDesignMedia）：任何創(chuàng)新但仍尚未發(fā)展之新媒材。另外、由電腦的衝擊而新興的人文發(fā)展，包含電腦與網(wǎng)路時代中的文化研究、社會理論、歷史觀與哲學探討等，也是重要的關切課題與未來發(fā)展方向，探討下列主題︰?網(wǎng)路文化與網(wǎng)路社會?虛擬社會?文化、社會與空間論?網(wǎng)路文化與現(xiàn)代主義及後現(xiàn)代主義?網(wǎng)路文化與社會建構主義?建築媒材的歷史觀三、課程要求與學位授與課程要求1.本所學生修業(yè)期限以3學期至四年為限，在職生得延長一年。2.本所學生入學時若大學在「理論」與「歷史」類課程訓練不足時，由所務會議決定，須補修3學分該類課程，可列畢業(yè)學分。－設計組與理論組學生若過去在電腦使用熟練度不足時，於入學之第一個暑假須補修電腦相關課程，不列畢業(yè)學分。3.新生入學時需提出托福測驗成績，成績未達要求，所上所開英文課程為必修－英文要求如下：設計組與媒材組畢業(yè)托福須達530分、理論組須達550分、博士班須達560分，未達到以上要求者，以英文課上課－學分來抵（碩士班學生4門英文會話課及4門英文閱讀課，博士班學生8門英文會話課及8門英文閱讀課）。學位授與碩士班研究生的畢業(yè)要求如下：1.設計主修（MArch）－修滿45學分（含4門設計課（Studio）與2門專題）。－畢業(yè)設計創(chuàng)作須通過「設計口試委員會」的審核，並參加國際性競圖入圍。2.理論主修（MS）－修滿24學分（含方法學與1門設計課（Studio）或1門媒材（Media）－論文須通過「論文口試委員會」審核，並在50﹪錄取率以下之國際學術會議發(fā)表。3.媒材主修（MArch或MS）－修滿27學分（含2門媒材（Media）或1門設計課（Studio）加1門媒材（Media）－畢業(yè)媒材研究須通過「媒材口試委員會」審核，並參與國際展覽或在國際發(fā)表論文。博士班研究生的畢業(yè)要求如下：1.完成博士資格考並發(fā)表二篇國際會議（錄取率50﹪以下）論文2.完成博士論文並發(fā)表國際期刊論文二篇與國際會議論文（錄取率50﹪以下）五篇四、發(fā)展歷程與追求卓越計畫發(fā)展歷程數(shù)位理論時期（1994-1997）1994年劉育東老師回國後便在當時的應用藝術研究所(GraduateInstituteofAppliedArts)設立建築設計組(ArchitectureGroup)，發(fā)展重點著重於數(shù)位建築理論(theoryofdigitalarchitecture)與設計考慮過程(processofdesignthinking)之研究，除劉育東及國內(nèi)7、8位兼任老師外，每年招收5-7位碩士生。課程要緊為電腦相關的建築理論，如人工智慧(artificialintelligence)，網(wǎng)路合作式設計(Internetcollaborativedesign)，設計考慮、媒材、認知與運算(designthinking,media,cognitionandcomputation)，以及方法學(designmethodology)等，目標在建立數(shù)位建築理論研究上的基礎，並將交大在建築上已具備之理論研究成果向國際介紹與發(fā)表。此外，交大為支持建築的發(fā)展，在人文社會學院(CollegeofHumanityandSocialSciences)成立系所層級之「建築與文化研究室」(ArchitectureandCultureResearchProgram)，讓建築在電腦理論與技術上的發(fā)展，經(jīng)由實際研究計劃得以發(fā)揮，除在「新竹之心」規(guī)劃案（95-99）將電腦技術引入設計及規(guī)劃過程外，並參與新竹許多都市廣場及歷史建築更新(historicalarchitecturerenew)之設計。96年開始，交大與麻省理工學院(MIT)、華盛頓大學(WashingtonUniversity)、加拿大英屬哥倫比亞大學(UBC,Canada)等校透過網(wǎng)路進行合作式設計（VirtualDesignStudio）；97年於新竹主辦有80位來自全球研究者參與的第二屆亞洲電腦輔助設計研討會（CAADRIA'97），除促成此一區(qū)域性研討會晉升成為國際性，交大也正式在亞洲甚至全球的相關研究領域中具主體性。另外，交大當時也與大陸幾個重點學校進行合作，如清華、東南、同濟、天津等校建築系，後續(xù)則有北大及南京大學的建築研究所緊密交流與交換師生至今。加入數(shù)位設計時期（1997-2000）此時的主體仍為應用藝術研究所建築組，但在學校的支持下，成立校級的「虛擬設計研究中心」（VirtualDesignCenter），將原有的理論基礎帶入設計的發(fā)展當中，成為數(shù)位建築設計的研究單位。在課程上除維持理論方面的架構外，並於各學期加入設計課程，畢業(yè)方式也增加建築設計專業(yè)碩士學位(post-professionalmaster'sdegree)，基於大學的設計訓練，在研究所專注設計方面的訓練並達到相當品質(zhì)後，不需碩士論文(master'sthesis)而以建築設計為碩士畢業(yè)要求。為此，也開始邀請國際間知名的電腦及設計人士來臺與設計課程相配合，如PeterEisenman、TadaoAndo均被邀請成為榮譽教授，2001更將邀請RichardMeier、GregLynn、MitchellMitchell等人來交大講座。自2000年交大與遠東基金會合辦第一屆遠東國際數(shù)位建築設計獎(FarEasternDigitalArchitecturalDesignAward,theFEIDADAward)，希望在全球發(fā)展數(shù)位建築趨勢的同時，經(jīng)由交大的努力，讓臺灣的數(shù)位建築設計的發(fā)展在國際間具有能見度，不僅40多個國家、200多人參與，獲獎的前五名在國際間也受到相當?shù)拇_信，已成為國際間最大的數(shù)位性建築獎。於設計實務(designpractice)的發(fā)展上，與PeterEisenman事務所合作，共同規(guī)劃位於新竹市交大博愛校區(qū)之國立數(shù)位藝術館（MuseumofDigitalArts.），並與日本大阪大學Sasada教授共同合作都市設計及模擬，在都市設計過程中引入最新的數(shù)位科技。加入數(shù)位媒體時期（2000年後）基於七年來的基礎，交大建築研究所在學校的支持下正式成立，發(fā)展電腦與網(wǎng)路時代的建築理論與設計，進行科技、人文及創(chuàng)作等三方面的設計研究，並開始招收每年3-5名的博士班學生，就數(shù)位建築、都市理論及數(shù)位媒體技術作更深入的探討。除了原有的數(shù)位理論與數(shù)位設計之外，自2001年起更進一步的加入數(shù)位媒體上的研究與實務應用(practicalapplications)，這也是全球聞名大學支持建築理論及設計上的發(fā)展趨勢。因此，交大建築所計劃於下學度開始成立數(shù)位媒體組(DigitalDesignMediaGroup)，結(jié)合設計及電腦科技(computerscience)背景等兩類學生，並在課程上由交大科技應用及電腦科技的系所配合開課，發(fā)展數(shù)位設計中的新媒體─自由形體科技(freeformtechnology)、虛擬實境空間模擬器(VRspacesimulator)、整合性設計網(wǎng)路環(huán)境(integrateddesignnetworkenvironment)。實務設計(designpractice)上，全力投入「數(shù)位虛擬自然」─0.1mm自由形體實驗（DigitalVirtualNature─0.1mmFreeFormExperiment），整合設計與電腦之理論技術，希望突破臺灣現(xiàn)有之施工及技術能力，此設計案即將在2001年6月完工，並成為亞洲第一個自由形體的實際案例；與實務界的配合方面，開始與工研院光電所之3D及虛擬實境實驗室，及臺灣跨足電影與網(wǎng)路發(fā)展相當成熟之太極影音科技公司合作虛擬空間與數(shù)位媒體上的研究，兩者也因而成為交大建築所在課程及研究計劃上的支援實驗室(supportinglaboratory)；2001年與故宮博物院(NationPalaceMuseum)、中國時報(ChinaTimes)，及西安省文物局(Xi-anBureauofCulture)、北大(BeijingUniversity)、南大(NanjingUniversity)、中央美院(NationalAcademyofArts)、西安交大(Xi-anChiaoTungUniversity)等校開始合作歷史建築之虛擬空間計劃，希望透過考古、美術史、都市及建築史的資料整合，重現(xiàn)過去盛唐長安之歷史空間、並再為人所體驗，成為建築設計與數(shù)位媒體之整合發(fā)展。未來方向─建築學院建築研究所於交大校方的全力支持下將以最短的時間成立建築學院，共包含一系兩所。除完整的建築系所，每年招收20名大學部學生與碩、博士班外，並將成立都市規(guī)劃與設計研究所(GraduateInstituteofUrbanPlanningandDesign)，從事數(shù)位都市(digitalcity)與科技的發(fā)展；及進一步將數(shù)位設計媒體組獨立成為數(shù)位設計媒體研究所(GraduateInstituteofDigitalDesignMedia)，以掌握