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国家级翻修:HOK如何协助保护加拿大国会山上的国家标志

2021年10月8日
加拿大国会山庄的中心是中央区:全国最具代表性的建筑之一,也是加拿大参议院、众议院和国会图书馆的永久所在地。
 
如今,中央区成为了民主的象征,国家利益在此得到权衡、探讨与保护。然而中央区本身也需要保护,才能将这一著名地标留给后世。因此,中央区开始了有史以来首次的全面翻修:这也是加拿大最为复杂的历史遗产修复工作之一。
 
目前,该项目预计将在未来十年中进行,因此长期规划至关重要。而负责建筑修复的建筑团队HOK会将其提升到新的高度。
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运用Twinmotion和虚幻引擎的力量,HOD制作了虚拟现实预览,使加拿大政府能够实时探索逼真的3D版中央区,并在互动体验中预览建筑在未来的样貌。
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虚拟遗产

为此,HOK团队首先运用了基于虚幻引擎的建筑可视化流程,对此他们拥有多年的使用经验。

除了帮助全球最大的建筑公司之一取得成功之外,该流程还使团队能够运用导入的CAD数据,构建3D版的建筑设计,铺设一条从BIM实现宏大创想的康庄大道。

数据首先会通过徕卡地形扫描仪、高清摄像机和手动扫描硬件进行实地捕捉,随后通过Epic Games生态体系新增的摄影测量软件,以点云和网格体的形式重构。
图片由CENTRUS和Attilio Pusterla提供
HOK的首席设计技术总监Mark Cichy表示:“在我们拥有的各类应用中,RealityCapture和Revit一样常用。我们每天都需要使用它,它在这一流程中至关重要。”

RealityCapture模型能够在Revit中生效,可以确保它们的尺寸在3D空间中有效,或者在Houdini中为网络和虚拟现实可视化平台进行优化。它们还能在Twinmotion中进一步打磨,该软件可以用于探索循环路径、入口走道序列,或者借助栩栩如生的树木、植被与人物库来添加更多细节。
图片由CENTRUS和Attilio Pusterla提供
准备就绪之后,团队开始在虚幻引擎中准备动态客户展示,确保相关各方能够实时目睹设计选择与迭代所产生的影响。虚幻引擎的开发工作还使HOK能够呈显著建筑的每一个状态,让项目十年周期中的每个阶段都一览无遗。

一砖一石每一步

为了制作出中央区的虚拟模型,首先需要扫描建筑中的固定与移动文物资产,这已经产生了100TB的点云数据和70TB的网格体。

Cichy表示:“许多保护人员正在加班加点地记录文物遗产的状态与属性。为此,中央区的各个部分被拆解成了一砖一石,每块石头都会通过精密的点云扫描流程进行捕捉,随后数字化地重新组合,将原始状态记录下来,以供未来参考。”

屋顶几何体的捕捉无法仅靠地形扫描。由于屋顶的许多部分无法轻易触及,公司聘用了当地的无人机操作员,通过无人机捕捉高质量的区域照片与视频,使团队得以运用超高清正交摄影图片,生成详细的摄影测量网格体。
图片由CENTRUS和John A. Pearson提供
收集到的数据会进入到虚幻引擎中,随后用于生成多种动态细节等级模型(LOD),并在虚拟现实预览中可视化。用户可以在模型中前往多个地点,设置视角高度,如身临其境一般预览周围的空间。HOK已经通过有线(HTC Vive、Oculus Rift、Varjo XR3)和无线(Oculus Quest和Google Cardboard)虚拟现实设备与客户分享了多项早期成果。

Cichy补充道:“众议院大厅等区域已经通过摄影测量网格体重新构成,使虚拟现实用户能够预览原本的尺寸、几何体与纹理,仿佛置身于现实世界的众议院大厅中。”
图片由CENTRUS和Attilio Pusterla提供

实时设计

目前,HOK团队已经在项目的整个方案设计过程中使用了虚幻引擎,包括为中央区进行一系列升级,其中包含了基底隔离垫、高性能绝缘,以及在参议院和众议院中增添了增强音频装置等机械与电气设备。

Cichy表示:“从项目首日开始,它就帮助我们开展内容的内部审核,并以更具吸引力的方式传达我们的设计意图。无论是实时呈现,还是采集数据来协调多个数据源,其他工具都无法像虚幻引擎一样有效地处理多达数个TB的数据流。”

互动预览已经为中央区项目带来了巨大的效益,客户能够在虚拟现实中直接查看翻修效果,并针对翻修设计策略中自己喜欢或不喜欢的部分做出决策或评价,从而不必为决策浪费数十亿的资金,也避免了对历史文物造成永久性的改动。
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“采用实时解决方案的最大好处就是实时!我们无需预先渲染内容、为成果坐等几个小时。”Cichy补充道,并表示团队还能运用像素流送,为虚幻引擎平台之外的虚拟现实会话增添灵活性。

“在从二维过渡到三维数字流程的过程中,我个人认为这种便利与影响就是建筑、工程与施工(AEC)行业的重大变革。”他补充道,“如果你能构想设计策略,它就会直接出现在眼前,一切都是那么简单。”
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在虚拟现实中见证未来

在未来十年里,HOK团队的目标是运用建筑可视化技术,记录该项目在未来的多个修复状态。这将使客户能够在虚拟的中央区建筑中自由漫步,体验并评估未来的设计阶段与策略,包括项目的拆除前、拆除后与使用前阶段。

“举个例子吧,我们最近被要求制作一些剪辑片段,介绍中央区的多个历史遗产区域的未来状态。”Cichy说道,并表示协调捕捉、网格体优化和开发的过程是非线性的,所以部分房间和空间需要在更紧张的时间窗口内生成。

虚幻引擎帮助HOK团队评估每一个空间的几何状态,隔离多个网格体元素,就工作量与向客户呈现最终设计的方式达成一致。

HOK还能运用基于虚幻引擎解决方案的扩展AEC生态体系,例如使用3D Repo来支持企业级的可视化沟通,并通过Cintoo管理点云数据。这两类解决方案都已整合到虚幻引擎中,孕育出了加快决策的新方式。

HOK团队目前还在开发扩展现实平台,在现实中央区的空间里直接叠加设计策略。这种互动体验有助于在建筑的现有空间中实现设计分层、历史还原和服务升级。

据Cichy所说,这种体验很有可能融合到中央区的数字孪生中,并且会全面包含该项目的多个过往状态。这是采用实时技术的重要优势之一,只要你将内容导入了实时引擎,就能够轻松创建数字孪生等决策工具,无需从头开始。

“参加这种规模的项目的机会并不多见。”Cichy总结道,“将历史背景与现代施工技术结合的翻修工作本就独一无二,而前沿技术的结合更是令这个项目显得绝无仅有。”
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HOK还将参加Build: Architecture 2021,该免费活动时长两个小时,预计将在11月2日举行,并将聚焦当下使用的创新性实时用法。报名参加活动,请访问:www.unrealengine.com/events/build-architecture-2021

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