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面向未来的建筑可视化技术

建筑可视化就是借助数字图像技术,将设计理念通过逼真的视觉效果呈现出来,从而达到身临其境的感受。下图是通过光辉城市的建筑MR设计工具Mars实时渲染达到的效果。



随着科技的进步与发展,建筑的设计与表达也在逐步演进。传统建筑表达依赖于效果图、动画、沙盘等,成本高,制作周期长。借助实时渲染技术,可以在建筑设计全周期提升效率,优化设计流程,节省开支,此外提供革新的MR设计和表达方式。



建筑设计师通过常用工具如SketchUp建模,通过Mars打开模型,即可进行所见即所得的编辑。


材质编辑


支持输出传统表达方式,如高精度效果图和CG动画。



实际上,为了贴合用户的应用场景和使用习惯,在传统表达方式上,我们花了非常多的精力进行体验的优化,效果的提升,以及性能改进。这是因为建筑是一个相对传统的行业,如果提供的创新产品需要以改变用户多年的使用习惯为代价,那么用户对改变习惯的抵触有可能就会抵消对新产品的兴趣。



而提供的全新输出方式,如全景图、全景视频、3D立体漫游、3D视频、3D全景视频等,可以将表达方式多样化,提升表达能力。同时利用MR技术,可以进行沉浸式设计。


沉浸编辑


在沉浸式场景中,可以感受真实尺度,体验光影变化。这项技术,不仅仅是提供了一种革新式的表达手段,在建筑设计过程当中,对设计方案的推敲,以及建筑教学过程当中,都能起到意想不到的作用。


沉浸光影


微软混合现实平台,提供了两类设备。


微软混合现实光谱图


全息设备(如HoloLens)的特点在于将数字内容放置于现实世界中,更适合用于与现实世界交互的应用。沉浸式设备(如Windows混合现实设备)的特点在于隐藏现实世界,用数字体验替代,可提供更佳的沉浸感和代入感。


Windows MR混合现实设备,配合蓝牙无线手柄,采用Inside-out追踪技术,无需额外的定位硬件,即插即用。同时分辨率为单眼1440 * 1440(综合2880 * 1440),相对于其他VR设备的单眼1080 * 1200,看似分辨率数值提升不明显,但是实际体验下,纱窗效应能得到明显改善。FOV为95度,低于其他VR设备的110度,实际体验时只要不刻意看向边缘,不会影响体验。


微软第三方MR设备


接下来针对混合现实平台沉浸式头盔,分享一些实际开发经验。


MR设备接入后首先会进入微软混合现实门户,在这个虚拟场景中,可以放置各个应用的启动界面,在场景中漫游体验。作为混合现实平台的开发者,需要尽量和门户的交互操作保持一致,这样可以有效减少学习成本,保持平台交互的一致性。


MR设备配套的手柄也与市面上其他手柄略有差异。如下图所示,正面有一个圆形触摸板,门户中用于调节地平。旁边还有一个摇杆,门户中用于瞬移。中间是菜单按钮,用于呼出菜单。下方为Windows按键,用于返回混合现实门户。侧握按键用于组合功能。扳机键用于确定和其他拾取等交互操作。


运动控制器


沉浸式应用开发中的晕动症


沉浸式应用的开发,不可避免要考虑的一点就是晕动症。晕动症类似于模拟器综合症和晕船,是由于视觉系统和前庭系统不协调引起的,从而导致身体不适,如眩晕,呕吐等。晕动症的敏感性也因人而异。而一旦产生晕动症,再好的产品也无法给用户带来完美的体验,为了避免引发用户不适,开发时有几点需要注意:


一、 保持高刷新率。高刷新率可有效防止操作过程中的视觉延缓。目前主流头盔的刷新率在60-90FPS。对于产品设计而言,保持在60FPS左右,就可以呈现非常好的效果;如果用户在使用过程中不做出快速扭转头部的动作,也不进行快速运动,保持在40FPS以上,也能够正常体验;但是如果刷新率低于40FPS,可能就会让用户明显感到不适。


二、注意运动。尽量避免运动,以及相机移动;如果需要设计运动,推荐采用瞬间移动的方法,保持平缓移动,以及向前的移动,尽量不要进行镜头旋转或侧移。对于晕动症重度用户,也不推荐采用操纵杆进行移动控制。


三、保持地平线水平。在混合现实建模中需要保持地面线水平,避免倾斜。


沉浸感和交互体验设计


交互方式设计


首先需要采用自然的交互方式。最理想的方式是不借助工具,符合本能的方式,避免打破沉浸感,如HoloLens支持三大交互:视线,手势和语音。


另外也可与主流门户保持一致。沉浸式设备支持视线、语音和手柄。目前应用商店中的MR应用,部分是移植过来的,有些采用纯视线,有些采用视线聚焦加扳机确认,目前推荐采用和混合现实门户一致的交互方式,即手柄射线配合扳机确认方式。


立体声效设计


由于左耳和右耳在空间中的位置不同,所以当空间某处发出声音后,经过双耳的通路是不一样的,合理利用混合现实平台立体声效实时模拟真实的声音,可以提升用户的沉浸感。


界面和文字设计


沉浸式数字虚拟环境中,交互界面的设计可以有更大的想象空间,并且充分利用空间脱离二维交互的方式会有更好的效果。需要注意的是,界面和场景中文字的设计需要考虑到纱窗效应的影响。文字应足够大,距离合适,边缘清晰。


尺度设计考虑


如果在完全拟真环境中,人对环境的尺度非常敏感,高度及地平线等的细微偏差都会带来不适。但也可以利用尺度来进行多种创意设计,比如巨人视角或微缩视角,带来不同的新奇有趣体验。


写在最后


微软混合现实技术作为一项创新技术,和建筑行业的融合才刚刚开始。借助混合现实技术在空间尺度模拟、实时交互性等方面所具有的优势,可以逐步深入到建筑设计全生命周期,我们也会持续在领域内进行探索。


晕倒

感动

大哭

惊呆

口水
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