不方便观看视频或阅读文字？点击音频学！聊聊建筑业相关的各种「现实」技术

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    近几年来，在建筑领域，除了BIM技术，最为热门的IT技术非虚拟现实莫属。紧接着，增强现实和混合现实技术也应运而生，你是否感到有些一头雾水了呢？

    今日，我要详细地为你剖析一番，这些所谓的「某某现实」究竟为何物，它们的起源是怎样的，与建筑行业有何关联，以及它们在当前产业中的具体状况。

    V R

    首先来说说虚拟现实， 。

    简单来说，VR技术是将一个虚构的世界展现在用户面前。在大众认知中，通常将那种需要佩戴头盔、能带来沉浸体验、无边界感的虚拟环境称作虚拟现实。

    众多BIM论坛设有VR专区，然而，其中多数却被称为“伪VR”，即不符合普遍认可的VR标准。

    这种假VR分这么几个层次：

    首先，我们可以将BIM模型转化为一段动态视频；其次，为了增强观赏体验，可以在大屏幕上进行播放；然而，即便渲染效果再怎么炫目，这也仅仅是一种常规的视频渲染；充其量，我们可以将其称作虚拟游览。

    将渲染的图像或视频存入手机，手机移动或转动时，画面亦随之晃动；将手机套入售价约两百至三百元的VR眼镜中，画面角度便会随头部转动而相应变化。

    这项技术与虚拟现实技术相似，却拥有独特的称谓，通常被称为全景图像或全景视频。与VR相比，它最主要的差异在于沉浸体验，将设备戴在眼前，所能达到的最佳效果也不过是如同在影院观看巨幕电影的感觉，与“身临其境”的沉浸感相比，差距甚远。

    造成沉浸感的区别有三个原因：

    一是图像分辨率太低，骗不过眼睛；

    二是有明显的图像边界，就是手机屏幕的边界；

    第三点，缺少双眼各自独立运算所带来的立体感，你所观察到的仅是一幅横亘于眼前的广阔球形画面。

    在建筑领域，广泛应用的VR技术主要是通过游戏引擎对建筑场景的三维模型进行渲染处理，随后将其独立导出为VR视频或VR应用程序，最后借助特定的硬件设备进行观赏。

    三维模型并非必须采用BIM模型，3DMAX等软件同样能够进行建模。然而，这类软件通常只有效果图制作人员和建筑设计师才能熟练运用。相比之下，BIM技术使得更多人士具备了建筑建模的能力，因此也促成了VR技术在建筑领域的广泛应用。

    在硬件领域，目前市场上可选择的VR头戴式设备相对较少，其中最为流行和广泛使用的当属 Rift以及HTC Vive两款产品。

    这两种设备所呈现的虚拟现实影像，与之前所提及的“伪VR”存在显著差异，主要体现在沉浸体验上。当你戴上头盔，便能全然沉浸在那个虚构的世界之中。

    要实现这一目标，我们必须蒙蔽视觉感官——这实际上颇为挑战——尤其是要保持画面清晰度。

    VR设备的屏幕与人眼距离较近，因此单张显示图像的最低宽度分辨率需至少为1080像素，勉强可以看清；若要营造出立体感和深度，左右眼所看到的图像必须有所区别，这样相乘后的像素数便是2160像素。

    这仅仅是当前视角所及的图像，一旦你转动头部，超出视野边界的图像同样需要被渲染，覆盖范围至少需增至相应像素数。VR眼镜要确保用户不感到眩晕，其最低刷新率需达到每秒90帧，据此推算，每秒所需的计算量至少为4.5亿像素。

    如果开两倍的抗锯齿，就得达到每秒9亿像素。

    目前最好的民用显卡，也就刚刚满足这个数量级的运算量。

    购买一套品质上乘的VR设备，所需投入的资金相对较大，目前市场上，一个头盔加上性能优良的电脑配置，其价格至少在两万元人民币。

    为了使图像更加清晰，达到几乎无法辨识像素点的程度，图像的分辨率需要将长宽各扩大三倍，这样一来，计算量就会增加至原来的九倍，即便是目前性能最顶尖的显卡，也无法实现这一要求。

    随之而来的问题是数据传输的挑战，面对如此庞大的数据量，现有无线网络的传输速率显然无法满足需求，因此不论哪家厂商的头盔，都不得不依赖延绵的数据线。

    自然，你可能会表示，建筑行业与游戏行业不同，它并不需要那种逼真且令人震撼的体验，对于运算量要求不高，画面分辨率略显粗糙也是可以接受的。

    确实如此，即便VR技术还不够成熟，其带来的沉浸式体验也足以让用户深入感受建筑空间，这也是尽管游戏行业的发展速度有所减缓，VR技术在建筑行业却持续升温的一个重要原因。

    咱们这个行业吧，对科技确实是更能凑合一些。

    然而，我们必须承认，低清晰度确实会引起不适，VR设备本身就会引发晕动症——即画面变动而身体未动时，大脑会自然地感到眩晕，若分辨率进一步降低，这种眩晕感将更为强烈。

    图像运算与数据传输的挑战，将伴随硬件的不断升级而逐步克服；现阶段，VR行业的发展遭遇了停滞，但展望未来，随着更加高效、体积更小的移动显卡问世，以及5G网络技术的广泛应用，VR产业将再次迎来繁荣发展的新阶段。

    A R

    下面咱们说说增强现实， 。

   

    许多人误将增强现实视为“更高级的虚拟现实”，实则大谬不然。它并非虚拟现实的进阶形态，且两者的产生与成长历程亦毫无关联。

    增强现实技术就是字面上的意思，用虚拟的东西把现实增强。

    咱们举两个例子。

    2016年，日本知名企业任天堂发行了一款在全球范围内广受欢迎的手机游戏，该游戏名为go。

    在参与这款游戏的过程中，只需拿起手机并激活摄像头功能，你便能在现实世界中探寻到宠物小精灵的身影，进而选择捕捉它们或与之展开对决。这些小精灵并非仅停留在屏幕上，它们会依据实际环境的变化而调整自己的位置。

    接下来的例子在市场上更为普遍，那就是现在市面上流行的某些增强拍摄功能的相机应用程序，例如激萌相机。这款应用能识别镜头内的人物，并为他们的人像增添诸如兔子耳朵、红扑扑的脸颊等元素。此外，它还能根据人脸的动作进行同步追踪，这完全符合增强现实技术的特点。

    与虚拟现实进行对照，VR技术旨在构建一个完全替代现实的新世界，使人不禁产生疑问：「我怎么会出现在这里？」而增强现实技术则是在现实世界的景象之上叠加额外元素，让人感到惊讶：「咦？这里怎么突然多出了原本不存在的物体。」

    从技术层面来说，增强现实和虚拟现实的差别很大。

    虚拟现实技术的核心主要位于计算机图形学范畴，主要需攻克的是图像处理的技术难题，以及硬件设施的效能挑战。

    增强现实技术的核心在于环境识别，这涉及到程序如何判断摄像头捕捉到的物体是人脸还是树木。除此之外，还需一套算法确保虚拟物体被准确地投射到正确的位置。

    在算法层面，增强现实技术相较于虚拟现实技术更具挑战性，然而，在硬件需求方面，它却相对较低。这是因为增强现实技术仅需处理虚拟物体的运算，无需对整个场景进行渲染。

    咱们说说AR在建筑业的应用，以及它跟BIM的关系。

    一种比较有价值的应用是连接BIM模型与实际现场。

    项目的基础建设已顺利完工，在安装机械设备的过程中，通过携带式设备对现场进行观察，能够将计划安装的机械设备模型映射至屏幕之上，以此对现场施工进行指导；同时，也能实时监控施工进度，确保其与BIM设计方案相吻合。

    例如，在改造项目中，我们能够利用手机扫描现场，借助AR技术，你将获得一双“透视之眼”，洞察地下及墙体内部管道的布局，以便进行精准的挖掘作业。当然，这些投影出的模型数据均由BIM技术所提供。

    第二种是对模型信息的投射。

    AR可以投射的不仅是图形，文字和表格信息也不在话下。

    它所依赖的设备不仅限于手机或掌上电脑，还包括诸如微软、国产的meta等品牌生产的增强现实眼镜，这些眼镜都是专为AR技术量身打造的。

    这类头戴式显示设备配备了前置感应器，能够识别周围环境和佩戴者的手势动作。通过编写特定的程序，它能够将施工现场的操作流程、潜在问题以及建筑特性等关键信息投射至用户视野。这种设备不仅适用于施工过程中的指导，同样适用于项目完工后的维护工作。

    在这类应用场景中，BIM模型所蕴含的信息，为AR程序的编制提供了坚实的支撑。

    值得注意的是，尽管这些硬件产品已逐步涉足商业领域，但在应用方面尚未达到成熟阶段。例如，它们在空间识别的精度上有所欠缺，且处理遮挡物的能力也存在不足。

    然而，伴随着硬件计算能力的提升以及软件的不断更新换代，这些问题将会逐步得到解决。

    你可能曾目睹过这样的AR应用场景：将摄像头对准一张平面图，随后在屏幕上，图纸上的建筑物便呈现出三维形态，并且能够根据图纸的移动而进行相应的旋转。

    尽管其外观颇具吸引力，然而，它所提供的感官新鲜感或许并不能与一段普通施工动画的实际效能相提并论。

    别以为这种高科技只存在于建筑行业，实际上这类小众技术相当常见。不信的话，你可以在淘宝上搜索“儿童AR动物卡片”，只需花费几十元，就能体验到类似的增强现实技术，而且还能享受包邮服务呢。

    M R

    最后咱们来说说混合现实，。

    MR技术的知名度最初在公众中广泛传播，源于一段在网络上广为流传的视频，该视频名为「谷歌神秘全息投影裸眼3D技术」，生动呈现了鲸鱼全息图像在体育馆内投影的震撼场景。

    谷歌投资的视频源自Magic Leap公司，该公司将自身技术定位为混合现实。自其问世不久，微软亦将先前命名的增强现实设备更名为混合现实设备。

   

    后来，经过证实，该视频实际上只是Magic Leap公司的一个概念性宣传，其所展示的技术并非国内普遍认知的全息投影裸眼3D技术，而是必须借助特定设备才能实现的效果。

    观看这段视频，你能否辨识出混合现实与增强现实之间的差异？

    咱们先换一个你更熟知的公司，来说明混合现实。

    在2017年6月6日这一天，苹果公司举办了一场全球性的开发者盛会，会上正式发布了他们全新研发的增强现实技术平台，该平台被命名为ARkit。

    在大会上所展示的演示内容相对直观易懂，具体来说，就是当你用苹果手机对准一张空无一物的桌子时，手机屏幕上便会出现桌上增添的茶杯和台灯等物品。

    众多人认为这实则与增强现实相机并无二致，即便是苹果公司，也颇为低调地将这项技术定义为增强现实。

    然而，会议结束后，有人给出了这样的评价：苹果公司即将引领混合现实技术的崭新纪元。这究竟又是出于何种原因呢？

    先前，有细心的观察者注意到，在苹果公司开发的增强现实应用中，桌面上的虚拟茶杯和台灯都带有投影效果，并且，当你对这些虚拟物品进行移动操作时，它们的投影方向也会相应地发生改变。

    程序需对摄像头捕捉到的桌面进行三维建模与计算，以便识别画面中桌面的具体位置、角度以及正确的投影方式。

    审视常见的增强现实应用，我们发现它们大多无法实现“将虚拟物品映射到真实物体之上”。

    我们不妨再次审视体育馆内鲸鱼腾空的影像，你会发现，鲸鱼飞翔的路径以及其激起的浪花，在体育馆这一特定环境中，是以由远及近的三维形式呈现的，并非仅仅是叠加在现实画面之上；而当鲸鱼潜入水底时，它精准地在地面上方消失，而非在空中突然不见；尤为关键的是，在视频的尾声，鲸鱼甚至会被离摄像机最近的现场观众所遮挡。

    如果只是把画面投射在图像的最顶层，是绝做不到这一点的。

    咱们通过这张图来说清楚VR、AR和MR的区别。

    虚拟现实技术，它构建了一个全新的虚拟空间，将你与真实世界截然分开。其核心挑战在于图形处理能力和沉浸式体验的打造。

    增强现实技术，即AR，其原理在于将虚拟元素叠加至现实世界的影像之上。这项技术的核心挑战在于图像的识别与持续追踪。

    混合现实技术MR，涉及对虚拟与现实元素进行深度计算，并将二者巧妙融合，使它们界限模糊。其核心挑战在于对现实世界的三维建模，以及对不同距离空间的感知能力。

    再举一个例子你就更明白了：

    若AR技术在你眼前墙上显现出一只钟表，你定能辨别出那系由设备投射而成；至于MR系统所投射的虚拟钟表，不论你如何移动，它始终停留在既定位置，随着你的转动，你能观察到其各个面相，甚至能在墙上投下影子，宛如墙角真的摆放着一座真实的钟表。

    MR技术面临的技术挑战比前两种技术更为繁复，解决难度也更大；为了达到让人难以分辨虚拟与现实的效果，它所需的计算资源甚至超过了VR技术。

    目前市场上尚无成熟的混合现实硬件设备可供推广，而软件应用也仅停留在理论层面。在建筑领域，这种成熟的应用更是鲜见。

    若未来AR的热度有所下降，建筑行业又有新人士向你宣称他们正熟练地运用MR技术，那么很可能他们是在欺骗你。

    不过情况或许会有所改变，我们之所以提到苹果公司引领了混合现实技术的崭新纪元，正是因为其推出的ARkit，或许能够促使技术发展跳过AR阶段，直接迈向MR时代。

    首先，苹果公司承担了底层技术的研发工作，因此全球的开发者无需从头开始研发MR技术；其次，他们只需专注于在iOS平台上开发出产品级的应用即可。

    苹果公司所拥有的庞大用户和开发者基数，将使得MR应用的开发过程实现指数级的发展，带来显著的速度提升。

    索尼公司，这家在黑科技领域颇有建树的厂商，其推出的手机XZ1，搭载了混合现实技术所需的3D扫描功能，用户只需利用手机摄像头，便能对物体进行三维建模。

    当然，现阶段手机上的混合现实应用尚无法达到以假乱真的效果，然而在诸如工业和建筑等特定领域，相较于游戏行业对仿真度的极致追求，只要能够有效解决问题，即便是一些画面较为简略的MR应用，也能为行业带来显著的价值。此外，它们也不必像VR领域那样，等待下一波硬件技术的革新。

    因此，有人作出预测，专业领域的混合现实技术将迎来迅猛发展的阶段，有望在虚拟现实技术之前实现广泛普及。对此，我们充满期待，准备见证这一变化。

    最后，我想补充的是，今天所讨论的这些技术，每一项都为各行各业开辟了极为宽广的商业前景。其中，建筑业只是这一广阔市场的一小部分，而BIM则仅仅是这一细分市场中为相关技术提供基础数据的工具。显而易见，它们在规模上存在着明显的差异。

    然而，对于从事工程建筑领域的人们而言，与那些前沿技术最为贴近的领域，实际上便是BIM技术。展望未来，那些能够发掘BIM技术与自身专业结合之处的个人，必将成为行业中的稀缺人才。

    这片广阔的天地，也许就留给此刻的你呢！

    今日分享的内容，希望对你有所启发，既有见解又有深度，期待我们下次再相聚！