基于混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的建筑多線程設(shè)計(jì)＊

沈彥廷 王錦煜 姚佳偉

1 研究背景

建筑設(shè)計(jì)是一個(gè)多循環(huán)、多線程、多迭代的工作流程，在設(shè)計(jì)方案前期，建筑師需要反復(fù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，中期運(yùn)用諸如手繪圖紙、電子制圖或三維模型的可視化方式加以呈現(xiàn)，后期更需要融入結(jié)構(gòu)和機(jī)電設(shè)備的精細(xì)化考量以完整圖紙和模型的實(shí)現(xiàn)交付。當(dāng)然，這是一個(gè)完美的理想化線性流程，但實(shí)際中由于輔助設(shè)計(jì)的技術(shù)存在諸多問(wèn)題，每一個(gè)階段都有不計(jì)其數(shù)的循環(huán)返工。而環(huán)環(huán)相扣的多個(gè)節(jié)點(diǎn)任意一處協(xié)調(diào)失頻，都極有可能牽一發(fā)而動(dòng)全身，整個(gè)過(guò)程往往費(fèi)時(shí)費(fèi)力，嚴(yán)重妨礙建筑行業(yè)高效現(xiàn)代化的發(fā)展進(jìn)程。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，簡(jiǎn)稱AR）、混合現(xiàn)實(shí)（Mixed Reality，簡(jiǎn)稱MR）等技術(shù)正步入公眾視野，并深入各行各業(yè)探尋結(jié)合應(yīng)用的可能。伴隨其感知性、交互性、沉浸感等優(yōu)勢(shì)，這些技術(shù)開始被嘗試性應(yīng)用于設(shè)計(jì)領(lǐng)域（圖1）。

2 混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)（MR）的發(fā)展與前景

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）起源于1965年美國(guó)IFIP會(huì)議上發(fā)表的《The Ultimate Display》（終極的顯示）一文，提出人們可以把顯示屏當(dāng)作“一個(gè)通過(guò)它觀看虛擬世界的窗口”，以此開創(chuàng)了研究虛擬現(xiàn)實(shí)的先河。此后，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展，相繼出現(xiàn)了AR、MR、XR等概念。但在高速的發(fā)展下，逐漸產(chǎn)生了一個(gè)定義模糊、區(qū)分混亂的世界，我們發(fā)現(xiàn)很難區(qū)分這些相似的技術(shù)名詞，而眾多研究者在“虛擬+現(xiàn)實(shí)”的相關(guān)研究中常常冠以“VR/AR/MR”的寬泛字樣，不去區(qū)分不同技術(shù)的差異。在《What is Mixed Reality》一文中就提到界定AR與MR的模糊性，甚至在學(xué)術(shù)界也難以達(dá)成一致[1]。為此，在探討MR技術(shù)對(duì)于建筑設(shè)計(jì)的介入之前，需要對(duì)當(dāng)下流行的三種“虛擬+現(xiàn)實(shí)”技術(shù)加以明晰。

VR是指對(duì)實(shí)際空間或物品進(jìn)行完整的、三維的虛擬呈現(xiàn)，以打造純粹的數(shù)字虛擬沉浸體驗(yàn)為目標(biāo)，依靠對(duì)虛擬環(huán)境的全面建模和穿戴式顯示器來(lái)實(shí)現(xiàn)；AR是數(shù)字內(nèi)容在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的疊加，虛擬疊加的對(duì)象可以是圖像、視頻或物理交互數(shù)據(jù)，依靠某些智能眼鏡或移動(dòng)端界面來(lái)承載；MR技術(shù)于二十世紀(jì)七八十代出現(xiàn)，既是“Mixed Reality”又是“Mediated Reality”，虛擬對(duì)象不僅覆蓋在真實(shí)環(huán)境中，而且可在虛擬狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)交互。與MR相比，VR難以建立起一個(gè)包含真實(shí)環(huán)境物理信息的虛擬環(huán)境，此外笨重的設(shè)備對(duì)于使用者行動(dòng)與交互操作有較大的限制；而AR通過(guò)虛擬對(duì)象的簡(jiǎn)單疊加實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的效果，但難以做到虛擬空間中的無(wú)縫交互，造成使用者的沉浸感不足，并且需要依賴移動(dòng)端，如智能手機(jī)、平板等電子顯示屏作為媒介，多有不便。因此本文將MR視為虛擬現(xiàn)實(shí)連續(xù)體的中間環(huán)節(jié)（圖2），試圖創(chuàng)造一個(gè)兼有虛擬沉浸體驗(yàn)和現(xiàn)實(shí)感知能力的技術(shù)手段，基于輕巧方便的可穿戴式設(shè)備（Magic Leap、Google glasses、Hololens）實(shí)現(xiàn)可操作性的交互（圖3）。

結(jié)合當(dāng)下主流需求和趨勢(shì)，以及VR實(shí)現(xiàn)的技術(shù)復(fù)雜性和輕量化困難性，MR被視為是一個(gè)更易于實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用的“虛擬+現(xiàn)實(shí)”技術(shù)。而MR技術(shù)優(yōu)于AR的交互能力也決定了其在設(shè)計(jì)操作上將會(huì)有更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展?jié)摿?。以微軟公司為例，不僅在硬件上開發(fā)了更加輕量化的頭戴式眼鏡Hololens2，而且軟件上也在極力打造一套未來(lái)的MR系統(tǒng)生態(tài)，而AECOM、CallisonRTKL和Hensel Phelps等設(shè)計(jì)公司也在積極引入Hololens上的開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行創(chuàng)新[2]。

3 MR在多線程建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

憑借卓越的虛擬性、實(shí)時(shí)性、交互性、沉浸感，MR技術(shù)對(duì)于建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中各種難題的突破具有啟發(fā)性，下文將探討MR賦能下的多線程建筑設(shè)計(jì)潛力。

3.1 感知設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

空間感知能力是建筑設(shè)計(jì)能力的重要體現(xiàn)，一名優(yōu)秀的建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)該具備基本的空間尺度感。但在傳統(tǒng)圖紙或顯示屏的二維設(shè)計(jì)操作中，由于真實(shí)環(huán)境的信息缺失、尺度的失真等都影響著設(shè)計(jì)師的合理判斷，從而造成空間上的誤差和尺度的誤判。MR不僅將數(shù)字虛擬對(duì)象直接引入真實(shí)環(huán)境，還可以動(dòng)態(tài)賦予其自由的位置和姿態(tài)，在保持虛擬對(duì)象和場(chǎng)景一致性的同時(shí)，又能深入細(xì)部，實(shí)現(xiàn)比例上的隨意切換，輔助全尺度設(shè)計(jì)，極大地規(guī)避了設(shè)計(jì)感知上的種種問(wèn)題。不僅如此，優(yōu)越的實(shí)時(shí)渲染性能、完整的沉浸式體驗(yàn)、靈活的視角轉(zhuǎn)換、“真假”自然結(jié)合都會(huì)成為輔助建筑師思考的完美利器。

3.1.1 完美的臨場(chǎng)性還原

梭羅說(shuō)“建筑本身應(yīng)像土里面生出來(lái)的一樣”[3]，強(qiáng)調(diào)建筑設(shè)計(jì)需要因地制宜，既滿足功能又不破壞周邊環(huán)境。為此在設(shè)計(jì)中，周邊環(huán)境的各種要素成為建筑設(shè)計(jì)的重要參考，建筑本身與環(huán)境的融合程度也越發(fā)成為評(píng)估建設(shè)合理性的重要依據(jù)[4]。將MR技術(shù)對(duì)真實(shí)環(huán)境的呈現(xiàn)與虛擬建筑的可視化融合，完美實(shí)現(xiàn)建筑建成前的在地性核驗(yàn)。相對(duì)于VR技術(shù)對(duì)周圍環(huán)境重復(fù)建模的巨大工作量，MR輕量化的工作流程和更加真實(shí)的環(huán)境更為經(jīng)濟(jì)高效，直觀的建筑虛擬顯示不僅能在設(shè)計(jì)初期為設(shè)計(jì)師提供全新的空間認(rèn)知分析方法，還可以在中后期的推衍檢驗(yàn)過(guò)程中提供更加準(zhǔn)確的環(huán)境信息，輔助設(shè)計(jì)決策。

3.1.2 跨尺度的無(wú)縫轉(zhuǎn)化

賴特說(shuō)“局部之于整體正如整體之于局部”。建筑設(shè)計(jì)經(jīng)歷了從紙本繪圖到電子繪圖再到三維建模的歷程，自CAD出現(xiàn)，建筑第一次進(jìn)入“數(shù)字化”時(shí)代，而所謂“數(shù)字化”也只是改變了一種操作方式，提供了一種更為容易的數(shù)據(jù)復(fù)制和保存形式，但復(fù)雜化的工作流程反而阻礙了設(shè)計(jì)交流的通暢性，甚至不及圖紙模型所帶來(lái)的體驗(yàn)感受多。建筑師的思考和行為方式并沒有從小小的二維空間中解放出來(lái)，依舊面對(duì)非人體尺度的空間信息呈現(xiàn)，與建筑真實(shí)的體驗(yàn)方式相去甚遠(yuǎn)。在MR中，基于自如的交互操作，虛擬對(duì)象可以進(jìn)行自由的尺度收放，使視線、細(xì)節(jié)、材質(zhì)等難以在效果圖中體現(xiàn)的建筑元素得到放大和關(guān)注。為此MR成為非常優(yōu)異的“細(xì)節(jié)體驗(yàn)器”，更有利于建筑師對(duì)建成空間、細(xì)部尺寸、材料等基本要素的把控，并能在體驗(yàn)中更好地完成建筑方案的循環(huán)推敲。

在商用領(lǐng)域，Genseler建筑設(shè)計(jì)公司在改造洛杉磯工作區(qū)項(xiàng)目中，創(chuàng)造性地應(yīng)用Hololens平臺(tái)MR技術(shù)來(lái)輔助設(shè)計(jì)，用戶可以實(shí)際體驗(yàn)和置身于全息設(shè)計(jì)中，在環(huán)境中對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行交互和評(píng)估，實(shí)現(xiàn)“體驗(yàn)式設(shè)計(jì)評(píng)論”（圖4-6）。MR成為體驗(yàn)真實(shí)尺度的重要工具，這一技術(shù)之下，使用者將轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計(jì)的積極參與者，其真實(shí)反饋?zhàn)鳛樾薷囊庖?，不僅提升了建筑設(shè)計(jì)品質(zhì)，更能提高建筑設(shè)計(jì)的效率[2]。可見“虛擬+現(xiàn)實(shí)”的MR前沿技術(shù)所營(yíng)造的“真實(shí)+沉浸”感受，將廣泛應(yīng)用于未來(lái)建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

3.2 數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)優(yōu)勢(shì)

3.2.1 雙向連接與實(shí)時(shí)修改

MR的三維可視化沉浸式體驗(yàn)可以帶來(lái)無(wú)可比擬的空間感知優(yōu)勢(shì)，成為精良的表現(xiàn)工具，同時(shí)也可作為輔助設(shè)計(jì)推導(dǎo)的工具。我們需要的是帶有數(shù)字信息的虛擬建筑模型，MR作為數(shù)據(jù)傳遞的橋梁，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息的雙向傳輸，即修改操作與模型展示一體化呈現(xiàn)、真實(shí)化預(yù)覽。在虛擬狀態(tài)下，能夠發(fā)生交互的MR使得設(shè)計(jì)師能夠?qū)ψ髌愤M(jìn)行操作。為此，MR將同時(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)線的兩端，成為數(shù)據(jù)流動(dòng)的橋梁。

3.2.2 多數(shù)據(jù)協(xié)作

設(shè)計(jì)不是單線程的工作流，而是多線程復(fù)雜混合的狀態(tài)，僅僅依賴建筑師的經(jīng)驗(yàn)智慧和技藝不足以支持一個(gè)建筑的真實(shí)落地，設(shè)計(jì)過(guò)程中必然會(huì)存在與各行業(yè)人員反復(fù)的協(xié)同合作（圖7）。傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)流中，方案前后的合作交流是不同頻的，信息傳達(dá)存在延遲性，交流存在低效性。同時(shí)，不同學(xué)科背景參與人員的差異、對(duì)建筑設(shè)計(jì)焦點(diǎn)的分歧、不同的專業(yè)語(yǔ)匯加上異時(shí)異地的合作方式，都可能導(dǎo)致理解的偏差和無(wú)法及時(shí)交流。建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等數(shù)據(jù)的雙向傳遞和交流以及同時(shí)同地的更改和協(xié)作，將極大釋放各行業(yè)人士的工作量。在地性的三維可視化呈現(xiàn)，又能及時(shí)反饋未來(lái)可能遇見的各種問(wèn)題，并輔助修改，提前解決施工難題。此外，當(dāng)居家辦公成為一種常態(tài)，一個(gè)項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)合作方式正逐步轉(zhuǎn)變?yōu)楫悤r(shí)異地。設(shè)計(jì)行業(yè)作為一個(gè)極度依賴及時(shí)信息反饋和情感交流的領(lǐng)域，當(dāng)前線上會(huì)議室交流的方式顯然無(wú)法滿足充分的討論和決策制定，因此能夠雙向傳遞數(shù)據(jù)的MR尤為關(guān)鍵。

MR應(yīng)用于協(xié)作的強(qiáng)大生命力已經(jīng)被學(xué)者們充分論證，沉浸式環(huán)境使人更專注于設(shè)計(jì)本身，面對(duì)面的情感分享大大提高交流效率，與實(shí)地場(chǎng)景的交互增進(jìn)設(shè)計(jì)師的理解[5]。MR的多機(jī)互聯(lián)使得同地協(xié)作、實(shí)地多用戶協(xié)作、共情協(xié)作等成為可能，讓基于MR虛擬正式狀態(tài)的協(xié)同工作模式得以廣泛傳播（圖8），這也將大大提高工作的效率和質(zhì)量。

3.3 數(shù)據(jù)采集優(yōu)勢(shì)

1 MR 技術(shù)應(yīng)用于建筑多線程設(shè)計(jì)

2 MR 技術(shù)關(guān)系展示

3 VR/AR/MR 技術(shù)比較

4 基于Hololens 的SketchUp 演示示意

5 全息圖像顯示在建筑模型上

6 在裝配業(yè)務(wù)中使用全息眼鏡

當(dāng)我們從事設(shè)計(jì)時(shí)，建筑師應(yīng)當(dāng)首先考慮未來(lái)使用和擁有這些建成環(huán)境并于此間交流的人們。這要求設(shè)計(jì)師們需要研究和理解城市棲居者的認(rèn)知、行為和情感需求[6]，在“以人為本”的號(hào)召之下，我們?cè)絹?lái)越需要傾聽使用者最精確和真實(shí)的聲音，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)公眾行為和體驗(yàn)的精細(xì)化預(yù)測(cè)。

我們往往會(huì)通過(guò)評(píng)估來(lái)反饋建筑設(shè)計(jì)成果，作為寶貴的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)指導(dǎo)研究發(fā)展和未來(lái)建設(shè)。評(píng)估包括“建成前評(píng)估”和“建成后評(píng)估”。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式下，依靠調(diào)研員的問(wèn)卷發(fā)放和訪談采訪，不僅消耗大量人力物力，調(diào)研結(jié)果還極有可能受到主觀判斷影響。當(dāng)下，大數(shù)據(jù)、GPS定位、物聯(lián)網(wǎng)、云端計(jì)算等技術(shù)已經(jīng)使數(shù)據(jù)收集更加高效。為此，MR可以作為數(shù)據(jù)采集器，通過(guò)GPS定位、行為檢測(cè)等手段，將人在環(huán)境中的行為量化、追蹤，全方位收集建筑空間環(huán)境與用戶行為關(guān)系的大量數(shù)據(jù)，并通過(guò)分析統(tǒng)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行深度挖掘。作為頭戴式設(shè)備，還可以利用眼球捕捉、微表情分析甚至腦機(jī)接口等高精尖技術(shù)，收集最為真實(shí)的使用者心理變化，建立數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)度分布函數(shù)，反哺于建筑的生成或修正。一些建筑院校（如美國(guó)MIT）、先鋒建筑設(shè)計(jì)公司（如扎哈·哈迪德事務(wù)所）等，已組織相關(guān)小組探索現(xiàn)實(shí)+虛擬在建筑領(lǐng)域的可能性，發(fā)掘多種可能[7]。在未來(lái)，可以設(shè)想將MR作為泛化的感知收集設(shè)備，將人類視角感受數(shù)據(jù)作為參數(shù)，與AI的強(qiáng)大算法結(jié)合，實(shí)現(xiàn)“以人為本”的建筑生成式設(shè)計(jì)。

7 建筑設(shè)計(jì)中的多方協(xié)作

3.4 方案呈現(xiàn)優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的建筑方案交付方式均依賴于二維平面，由此催生的夸張效果圖等嚴(yán)重超出了人體尺度與用戶視角。此外，建筑師如若不能與效果圖公司有效地溝通交流，也將造成金錢的浪費(fèi)和設(shè)計(jì)精力的分散。建筑圖紙具有較強(qiáng)的專業(yè)性和復(fù)雜度，對(duì)于非從業(yè)人士的可讀性極差，用戶很難會(huì)意。MR技術(shù)僅需依賴輕便的穿戴式設(shè)備，具有尺度轉(zhuǎn)化的自由，對(duì)設(shè)計(jì)復(fù)雜細(xì)節(jié)有著更清晰的表現(xiàn)，打破了方向、比例甚至?xí)r間的局限，使得基于人體尺度的建筑空間體驗(yàn)在數(shù)字媒體上的呈現(xiàn)成為可能。沉浸式和真實(shí)尺度的體驗(yàn)方式，降低了用戶理解建筑空間的門檻，讓非專業(yè)人士對(duì)虛擬建筑空間有了直觀真實(shí)的理解，極大提高了業(yè)主對(duì)方案的信心和相互溝通的效率[7]。

可以說(shuō)，混合現(xiàn)實(shí)的環(huán)境是傳達(dá)復(fù)雜思想的好方法，重塑了設(shè)計(jì)方案的敘事邏輯，設(shè)計(jì)師可以身處虛擬對(duì)象的任何一處進(jìn)行目的性解讀，這徹底改變了業(yè)主和顧客之間消費(fèi)、互動(dòng)和資料傳遞的方式。Robles這樣描述MR技術(shù)：這是一個(gè)時(shí)間機(jī)器，你可以向前或向后移動(dòng)，以便在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中理解某個(gè)地方[2]。

8 Hololens 中的多方協(xié)作

4 基于MR的建筑未來(lái)及其局限

新范式的轉(zhuǎn)化已經(jīng)不可避免地到來(lái)，設(shè)計(jì)方法與建造的邏輯和實(shí)現(xiàn)工具的變革深刻地影響著新范式的產(chǎn)生[8]。MR等技術(shù)本身不是因?yàn)橄冗M(jìn)才介入建筑領(lǐng)域，更是因?yàn)槠淦鹾狭说讓影l(fā)展需求的轉(zhuǎn)變。一個(gè)時(shí)代思維方式的狀況和水平，不僅要看人們?cè)谒季S什么，更要看人們使用什么樣的思維工具和思維手段。思維所使用的工具、手段等中介系統(tǒng)的先進(jìn)程度，是思維方法發(fā)展?fàn)顩r和水平的客觀標(biāo)志[9]。因此，除去對(duì)MR技術(shù)應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)分析外，還需思考其帶來(lái)的建筑設(shè)計(jì)邏輯方法的改變，這將更加深遠(yuǎn)影響建筑設(shè)計(jì)的未來(lái)。

4.1 人本視角的轉(zhuǎn)變

建筑設(shè)計(jì)本身是對(duì)未來(lái)的猜測(cè)，這種未來(lái)包括了使用者在內(nèi)的空間場(chǎng)景和可能產(chǎn)生的用戶行為與社會(huì)關(guān)系。因此，人的感受和體驗(yàn)將會(huì)成為判定建筑優(yōu)劣的決定性因素?；谶@一事實(shí)，所有過(guò)去的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)均被建筑師用來(lái)指向新的未來(lái)（下一個(gè)待建的真實(shí)建筑實(shí)體空間）。可以設(shè)想，如果有哪怕一點(diǎn)兒來(lái)自這個(gè)未來(lái)空間的真實(shí)反饋，對(duì)于建筑師來(lái)說(shuō)都是彌足珍貴的。從這個(gè)角度來(lái)看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就像是專門為建筑設(shè)計(jì)準(zhǔn)備的未來(lái)工具[10]。

我國(guó)歷經(jīng)了改革開放以來(lái)大拆大建的粗放型發(fā)展時(shí)期，目前正向精細(xì)化的高品質(zhì)發(fā)展時(shí)期過(guò)渡。在存量發(fā)展背景下，我們呼喚人本視角的范式轉(zhuǎn)變。但迄今為止，在建筑設(shè)計(jì)和城市規(guī)劃中，設(shè)計(jì)師們?nèi)匀痪劢褂趫?chǎng)地客觀條件本身，依賴于過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)和案例的實(shí)證來(lái)指導(dǎo)當(dāng)下的建設(shè)，卻較少考慮到公眾的認(rèn)知和意愿[6]，因此設(shè)計(jì)手段急需轉(zhuǎn)型。

承續(xù)這個(gè)邏輯，我們有必要對(duì)人類認(rèn)識(shí)和思考建筑與城市空間形態(tài)的模式進(jìn)行理性探索，規(guī)劃實(shí)踐與建筑設(shè)計(jì)都應(yīng)該立足于人本尺度的身體和感知的空間。基于MR設(shè)備的多重優(yōu)勢(shì)，使用者在高度沉浸的真實(shí)空間內(nèi)深度感知建成環(huán)境，自由的視角轉(zhuǎn)化和空間移動(dòng)創(chuàng)造了虛擬和現(xiàn)實(shí)的無(wú)縫連接。感知的數(shù)據(jù)通過(guò)設(shè)備傳感器收集，傳輸云端后儲(chǔ)存并計(jì)算，構(gòu)建相關(guān)模型用于設(shè)計(jì)后期精細(xì)化計(jì)算。由此，為實(shí)現(xiàn)人本視角的完全轉(zhuǎn)化，我們需要構(gòu)建一套以循證為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)流程[11]，這將成為科學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。而MR作為新數(shù)據(jù)和新技術(shù)，能夠在相當(dāng)程度上促使人類環(huán)境行為研究和循證設(shè)計(jì)的范式轉(zhuǎn)變。

4.2 MR與BIM的結(jié)合

BIM概念出現(xiàn)已經(jīng)近30年，很早就有學(xué)者提出BIM技術(shù)將主導(dǎo)一場(chǎng)設(shè)計(jì)方法和建筑信息化的革命。然而，也有學(xué)者道破當(dāng)下BIM正向設(shè)計(jì)的悖論，所謂“數(shù)字化”繪圖建模幾乎只是一種傳統(tǒng)形式的數(shù)字化搬遷，并沒有從根本上改變建筑師思考和推衍設(shè)計(jì)的方法[12]。當(dāng)下BIM的可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性、可出圖性、全周期數(shù)字化的優(yōu)勢(shì)，似乎并不能掩蓋其技術(shù)軟件不成熟、制度規(guī)范不統(tǒng)一、學(xué)習(xí)成本高昂的缺陷。那么，MR會(huì)給BIM的普及帶來(lái)什么轉(zhuǎn)變？

MR技術(shù)本質(zhì)是在對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的掃描、數(shù)字化呈現(xiàn)的基礎(chǔ)上，布置已有的數(shù)字化模型來(lái)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，具有精確坐標(biāo)位點(diǎn)、結(jié)構(gòu)尺寸信息、數(shù)字參數(shù)變量的模型本身就是高度數(shù)字化的。此外依托MR優(yōu)越的沉浸交互，在輔助設(shè)計(jì)上的良好表現(xiàn)會(huì)促使數(shù)字化建模的普及和沉浸式作業(yè)的推廣，進(jìn)而提高BIM被接受的廣度和深度。

當(dāng)下大型工程中不乏見到BIM技術(shù)的應(yīng)用，與MR技術(shù)的結(jié)合也在廣泛開展。例如，在現(xiàn)已建成的珠海橫琴國(guó)際金融中心大廈項(xiàng)目中，BIM+MR混合技術(shù)被積極運(yùn)用，虛擬管道檢查、虛擬運(yùn)維、定位功能等幫助實(shí)現(xiàn)定位漫游、運(yùn)行展示、定位測(cè)量和安裝指導(dǎo)[13]（圖9），但MR對(duì)于設(shè)計(jì)本身的巨大潛力并未發(fā)掘。在CIM（City Information Modelling）等數(shù)字城市發(fā)展的目標(biāo)下，揭示了BIM不可逆轉(zhuǎn)的時(shí)代趨勢(shì)。在未來(lái)，我們期待看到BIM+MR在設(shè)計(jì)領(lǐng)域的推廣，這將是BIM正向設(shè)計(jì)的“撥亂反正”，是MR對(duì)傳統(tǒng)空間設(shè)計(jì)的徹底顛覆[14]。BIM等數(shù)字化設(shè)計(jì)方式的轉(zhuǎn)變并不是一味地迎合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家政策，更多的是一種對(duì)新技術(shù)、新方法的真實(shí)認(rèn)同，在MR技術(shù)的加持下BIM正向設(shè)計(jì)將會(huì)被更多人熟知和正確應(yīng)用。

9 MR 技術(shù)下的工程施工檢測(cè)

4.3 當(dāng)前MR技術(shù)的局限

即便MR應(yīng)用場(chǎng)景潛力無(wú)窮，但無(wú)可否認(rèn)的是，目前受到數(shù)據(jù)傳輸速率、端到端延時(shí)制約、實(shí)時(shí)渲染不精細(xì)、場(chǎng)景信息識(shí)別能力差等限制，MR對(duì)環(huán)境信息的捕捉還不完整。同時(shí)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能圖像識(shí)別等技術(shù)也有待發(fā)展，更為自然和豐富的多用戶交互技術(shù)需要進(jìn)一步研發(fā)，實(shí)體眼鏡的體積和價(jià)格還無(wú)法滿足大眾的需求，完美的沉浸感體驗(yàn)還遠(yuǎn)未達(dá)到。

隨著21世紀(jì)計(jì)算機(jī)設(shè)備、智能終端的計(jì)算能力越來(lái)越強(qiáng)，云計(jì)算使得海量數(shù)據(jù)應(yīng)用和儲(chǔ)存紛紛涌現(xiàn)。5G的飛速發(fā)展，或許將解決數(shù)據(jù)傳輸效率低的問(wèn)題，物聯(lián)網(wǎng)將作為橋梁為用戶提供真實(shí)、持久且順暢的交互體驗(yàn)。在未來(lái)將會(huì)實(shí)現(xiàn)“前端+后端”的應(yīng)用模式，實(shí)現(xiàn)MR場(chǎng)景共享和情感的互動(dòng)，前文提到思考和記憶方式的多維化或許將帶來(lái)人類行為的革新。

5 結(jié)語(yǔ)

相比VR，MR擁有對(duì)物理環(huán)境最真實(shí)的呈現(xiàn)；相比AR，MR有著自如的虛擬交互方式。在呼喚“以人為本”設(shè)計(jì)思維的當(dāng)下，MR擁有的無(wú)可替代的虛擬、沉浸、交互優(yōu)勢(shì)將使之成為迎合這個(gè)時(shí)代改變的重要工具之一。MR賦能下的多線程、多角度建筑設(shè)計(jì)，在提高工作效率、優(yōu)化作品質(zhì)量、精簡(jiǎn)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)建造流程之外，其所帶來(lái)的手段的顛覆性轉(zhuǎn)變和思想的發(fā)散會(huì)是更可貴的，可以去無(wú)窮想象。

圖片來(lái)源

1-3,7作者自繪

4-6 來(lái)源于https://mscorpmedia.azureedge.net

8來(lái)源于文獻(xiàn)[14]

9來(lái)源于文獻(xiàn)[7]