虚拟建筑设计研究样本.doc

虚拟现实建筑技术
Virtual Reality Architecture Technology

课程编号： 141213 学分：2 开课单位：建筑系
课内课时： 36 教学方法：理论教学、上机实习
开课学期： 第二学期
撰写人：严钧 王浩钰
教学要求及目标：
虚拟建筑设计是集很多优异技术于一身强调合作性新设计方法。经过该课程学习，了解相关硬件和软件，了解VR系统分类，了解VR系统模块组成，熟悉虚拟现实特点，掌握建筑立体影像合成和生成。
课程关键内容：
(一) 虚拟现实概述
虚拟现实概念和分类；虚拟现实特征；虚拟现实系统组成：虚拟环境，计算机环境，虚拟现实生成器和交互模块；虚拟现实研究内容；
(二) 虚拟现实应用关键技术和设备；
三维建模技术；视觉现实技术及设备；可视化技术；交互技术；听觉设备；录制三维声音和声音方向确实定；虚拟触觉和力觉；虚拟现实系统输入；虚拟现实技术编程；
（三）虚拟场景开发和虚拟场景OpenGL实现
OpenGL概述；OpenGL概述特点；虚拟环境数据描述；
（四） VRML概述
VRML特点，VRML在建筑设计和城市计划中应用。
教材及关键参考书：
曾建超，俞志和编著，虚拟现实技术及应用，清华大学出版社
詹翔、王海英，3D VIZ 入门和提升， 人民邮电出版社，9月第一版
王中得 杨玲编著，建筑建模高级技法，机械工业出版社，5月第一版
王中得 杨玲编著，建筑材质处理高级技法，机械工业出版社，5月第一版
王中得 杨玲编著，建筑动画制作高级技法，机械工业出版社，5月第一版
预修课程：
AutoCAD；Photoshop；3DMAX
使用专业、范围
建筑设计和理论
三维建模技术
虚拟现实技术
交互式技术

三维环境下三维编辑和建模工具用于手工建立模型和相关属性编辑
可视化技术
虚拟建筑设计是集很多优异技术于一身强调合作性新设计方法。
建筑师借助于这么虚拟环境，能够在建筑设计过程中，对建筑进行虚拟加工、装配和评价，进而避免设计缺点，有效地缩建筑设计周期，同时降低建筑产品成本。越来越多人已经认识到这种技术是一个可靠、行之有效辅助设计技术。初步实践证实：这项技术对建筑概念设计、装配设计和使用者参与人尤其益。虚拟建筑设计包含众多学科和专业技术。虚拟建筑设计技术是基于CAD系统：建筑师和使用者能够在虚拟环境中进行设计活动。系统不再使用传统二维交互手段，而直接进行三维设计。它们提供多种输入设备(数据手套、三维导航装置等)和虚拟环境进行交互。这么虚拟设计系统不需要进行系统培训就能够掌握，通常人员稍加熟悉后便能成功地利用这么系统来体验建筑环境。在电子计算机技术和虚拟现实技术推进下，虚拟设计技术必将快速地发展起来。这项技术应用不仅能够提升设计效率，而且有利于萌发新设计思绪，由此可见虚拟建筑设计技术对于建筑创新设计和常规设计全部含有很关键意义。
　　虚拟建筑设计是以“虚拟现实”技术为基础，以建筑产品为对象设计手段。虚拟建筑设计充足地利用了模拟仿真技术，它含有虚拟现实特征，如：自主性、可操作性、存在感等。设计人员能够经过视觉、听觉、触觉及语言、手势等和设计对象在虚拟环境中进行自然地交互。
自主性：在虚拟环境中，建筑设计行为是自主，由人和程序共同完成，虚拟现实要让操作者感到虚拟环境是自由和真实，其改变符合自然规律。
可操作性：在虚拟环境中，操作者能够对虚拟环境进行操作。而且操作结果应该能反过来被操作者正确地、真实地感觉到。存在感：在虚拟环境中，操作者应该能很好地感觉多种不一样刺激，存在感强弱，和虚拟表示具体度、正确度、真实度有密不可分关系。强烈存在感能使大家深深地“沉醉”于虚拟环境，方便大家愈加好地评价建筑。
　　同时，虚拟建筑设计和互联网相结合更是相得益彰。利用互联网络能将虚拟设计方案快速传输到其它人电脑中，也能够将设计任务委托她人来做，做好设计经过互联网传送回来。对于大型复杂设计任务来说，能够分解为多个小任务分发给不一样科室、不一样单位、甚至是不一样地域或国家协作单位，然后经过互联网传输汇总。协作单位之间利用互联网络随时传输信息、交换文化，能够立即获取对方进展情况，对设计工作随时提出意见和提议，也能够对其进行直接修改，形成异地虚拟建筑设计方法。这么既方便协作又节省时间，能够大大提升工作效率。在电脑中建立起来建筑构件模型结合数控加工技术就能直接生产出对应装配件，从而缩短建筑设计和建造周期。 结语
　　在我们所处时代，海德格尔对技术批判是有不足。在我们认知过程中，应该把计算机技术(包含虚拟建筑设计技术)视为合作伙伴同时，我们也应注意到和技术合作时发生什么事情。因为人类历史是一条自我意识之路，所以伴随我们深化对虚拟技术交互作用认识，我们也将会增加对自我认识。
本所發展方向與重點 研究與創作方向 課程要求與學位授與 發展歷程與追求卓越計畫

一、 本所發展方向與重點

交大建築研究所為了能全方面掌握「電腦與網路時代中建築設計」，方便在全球建築數位新發展中含有前瞻性，並為了避免片段了解而又能建立特色，將以數位建築概念為焦點，融合設計創作、理論研究、設計媒體研究等發展方向，積極與全球類似目標學校如美國之MIT, Columbia, 瑞士之ETH等研究所，發展人類在建築歷史中新方向。另外，為了掌握數位建築與數位城市未來性，交大已通過建築學院籌設計畫，將增設建築系、城市計畫與設計研究所、與數位設計媒體研究所，成為一個培養數位時代傑出設計規劃人才建築學院。

二、研究與創作方向

建築在本質上是一個融合藝術（建築設計創作與方法）、科技（技術與理論）、與人文（文化、社會、歷史、哲學）綜合體，建築內涵與時代發展向來密不可分，所以，以人類文明关键革命性發展歷程來看，畜牧時代、農業時代、工業時代，全部對建築在藝術科技人文向度上，產生了巨大變革。现在，人類正進入變化愈加快而且更大資訊時代（也稱為數位時代、電腦時代、網路時代、或電子時代），自1995年以來，許多國際性建築作品與建築理論，紛紛熱烈探討著由電腦科技所帶來種種變遷。

建築研究所在教學與研究重點與交大資源整合方面，期望能全方面而長期以掌握「電腦與網路時代中建築設計」為主旨，並為了避免片段了解而又能建立研究特色，將以電腦與網路時代為焦點，融合下列三個發展重點：
1.設計創作：建築設計、設計方法與過程作等，探討下列主題︰
‧建築設計（Studio）
‧數位/虛擬建築設計（Studio）
‧數位建築設計方法與過程
‧網路空間與虛擬空間創作

2.運算與認知思索理論：設計運算、設計思索與認知等，探討下列主題︰
‧電腦媒材在設計方法與過程中角色
‧設計運算理論（含人工智慧設計應用）
‧ 設計與思索認知理論
‧ 實體空間/虛擬空間理論

3.數位媒體研究：數位設計媒體研發、創作與應用等，探討下列主題︰
‧ 虛擬實境空間模擬器（VR/AR Cave）：視覺模擬與整合。
‧ 自由形體科技（Free Form Technology）：空間形體研究。
‧ 網路媒材（Net Media）：網路整合研究。
‧ 沉醉式敘事（Immersive Narrative）：整合視覺、空間、網路、藝術、電影及娛樂等。
‧ 未來新設計媒材（Innovatory Digital Design Media）：任何創新但仍还未發展之新媒材。

另外、由電腦衝擊而新興人文發展，包含電腦與網路時代中文化研究、社會理論、歷史觀與哲學探討等，也是关键關切課題與未來發展方向，探討下列主題︰
‧ 網路文化與網路社會
‧ 虛擬社會
‧ 文化、社會與空間論
‧ 網路文化與現代主義及後現代主義
‧ 網路文化與社會建構主義
‧ 建築媒材歷史觀

三、課程要求與學位授與

課程要求
1. 本所學生修業期限以3學期至四年為限，在職生得延長十二个月。
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
－英文要求以下：設計組與媒材組畢業托福須達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
碩士班硕士畢業要求以下：
1. 設計主修（MArch）
－修滿45學分（含4門設計課（Studio）與2門專題）。
－畢業設計創作須通過「設計口試委員會」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表論文。

博士班硕士畢業要求以下：
1. 完成博士資格考並發表二篇國際會議（錄取率50﹪以下）論文
2. 完成博士論文並發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、發展歷程與追求卓越計畫

發展歷程
數位理論時期（1994-1997）
1994年劉育東老師回國後便在當時應用藝術研究所(Graduate Institute of Applied Arts)設立建築設計組(Architecture Group)，發展重點著重於數位建築理論(theory of digital architecture)與設計思索過程(process of design thinking)之研究，除劉育東及國內7、8位兼任老師外，每十二个月招收5-7位碩士生。課程关键為電腦相關建築理論，如人工智慧(artificial intelligence)，網路合作式設計(Internet collaborative design)，設計思索、媒材、認知與運算(design thinking, media, cognition and computation)，和方法學(design methodology)等，目標在建立數位建築理論研究上基礎，並將交大在建築上已具備之理論研究结果向國際介紹與發表。

另外，交大為支持建築發展，在人文社會學院(College of Humanity and Social Sciences)成立系所層級之「建築與文化研究室」(Architecture and Culture Research Program)，讓建築在電腦理論與技術上發展，經由實際研究計劃得以發揮，除在「新竹之心」規劃案（95-99）將電腦技術引入設計及規劃過程外，並參與新竹許多城市廣場及歷史建築更新(historical architecture renew)之設計。96年開始，交大與麻省理工學院(MIT)、華盛頓大學(Washington University)、加拿大英屬哥倫比亞大學(UBC, Canada)等校透過網路進行合作式設計（Virtual Design Studio）；97年於新竹主辦有80位來自全球研究者參與第二屆亞洲電腦輔助設計研討會（CAADRIA '97），除促成此一區域性研討會晉升成為國際性，交大也正式在亞洲甚至全球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，後續則有北大及南京大學建築研究所亲密交流與交換師生至今。

加入數位設計時期（1997-）
此時主體仍為應用藝術研究所建築組，但在學校支持下，成立校級「虛擬設計研究中心」（Virtual Design Center），將原有理論基礎帶入設計發展當中，成為數位建築設計研究單位。在課程上除維持理論方面架構外，並於各學期加入設計課程，畢業方法也增加建築設計專業碩士學位(post-professional master's degree)，基於大學設計訓練，在研究所專注設計方面訓練並達到相當品質後，不需碩士論文(master's thesis)而以建築設計為碩士畢業要求。為此，也開始邀請國際間著名電腦及設計人士來台與設計課程相配合，如Peter Eisenman、Tadao Ando均被邀請成為榮譽教授，更將邀請Richard Meier、Greg Lynn、 Mitchell Mitchell等人來交大講座。自交大與遠東基金會合辦第一屆遠東國際數位建築設計獎(Far Eastern Digital Architectural Design Award, the FEIDAD Award)，期望在全球發展數位建築趨勢同時，經由交大努力，讓台灣數位建築設計發展在國際間含有能見度，不僅40多個國家、200多人參與，獲獎前五名在國際間也受到相當肯定，已成為國際間最大數位性建築獎。於設計實務 (design practice)發展上，與Peter Eisenman事務所合作，共同規劃位於新竹市交大博愛校區之國立數位藝術館（Museum of Digital Arts.），並與日本大阪大學Sasada教授共同合作城市設計及模擬，在城市設計過程中引入最新數位科技。

加入數位媒體時期（後）
基於七年來基礎，交大建築研究所在學校支持下正式成立，發展電腦與網路時代建築理論與設計，進行科技、人文及創作等三方面設計研究，並開始招收每十二个月3-5名博士班學生，就數位建築、城市理論及數位媒體技術作更深入探討。除了原有數位理論與數位設計之外，自起更進一步加入數位媒體上研究與實務應用(practical applications)，這也是全球著名大學支持建築理論及設計上發展趨勢。所以，交大建築所計劃於下學度開始成立數位媒體組(Digital Design Media Group)，結合設計及電腦科技(computer science)背景等兩類學生，並在課程上由交大科技應用及電腦科技系所配合開課，發展數位設計中新媒體─自由形體科技(free form technology)、虛擬實境空間模擬器(VR space simulator)、整合性設計網路環境(integrated design network environment)。

實務設計(design practice)上，全力投入「數位虛擬自然」─0.1mm自由形體實驗（Digital Virtual Nature─0.1mm Free Form Experiment），整合設計與電腦之理論技術，期望突破台灣現有之施工及技術能力，此設計案即將在6月完工，並成為亞洲第一個自由形體實際案例；與實務界配合方面，開始與工研院光電所之3D及虛擬實境實驗室，及台灣跨足電影與網路發展相當成熟之太極影音科技企业合作虛擬空間與數位媒體上研究，兩者也所以成為交大建築所在課程及研究計劃上支援實驗室(supporting laboratory)；與故宮博物院(Nation Palace Museum)、中國時報(China Times)，及西安省文物局(Xi-an Bureau of Culture)、北大(Beijing University)、南大(Nanjing University)、中央美院(National Academy of Arts)、西安交大(Xian Chiao Tung University)等校開始合作歷史建築之虛擬空間計劃，期望透過考古、美術史、城市及建築史資料整合，重現過去盛唐長安之歷史空間、並再為人所體驗，成為建築設計與數位媒體之整合發展。

未來方向─建築學院
建築研究所於交大校方全力支持下將以最短時間成立建築學院，共包含一系兩所。除完整建築系所，每十二个月招收20名大學部學生與碩、博士班外，並將成立城市規劃與設計研究所(Graduate Institute of Urban Planning and Design)，從事數位城市(digital city)與科技發展；及進一步將數位設計媒體組獨立成為數位設計媒體研究所(Graduate Institute of Digital Design Media)，以掌握建築設計中數位科技媒體新發展。

發展目標
1. 達到全美前10名建築研究所標準
2. 積極與國內外相關單位合作，成為全球前五名最关键數位建築中心。
3. 運用教學新模式(a new model)，成為全球著名建築學術單位，與MIT, Columbia, ETH等建築系共同引領全球建築新發展。

教學新模式
- 設立國際設計講座4-8名
每學期自行尋求捐款邀請2-4位國際著名建築大師與著名教授來交大短期（1-2月）或長期（5-10月）講學。
- 設立客座/約聘教授制度
仿國際一流建築學院之客座/約聘制度，全所專任員額中30-40%為客座/約聘名額，邀請年輕但極具潛力年輕教授來交大，進行1-3年教學，方便保持國際間電腦與網路時代中最新發展。
- 積極參與國際活動
專任教授皆需積極參與國際理論或創作之發表與展覽，並與國際著名建築學院進行實質交流合作﹙聯合開課、聯合研究計畫、聯合展覽、交換學生﹚。
-國際期刊與國際展覽
建築研究所學生生均需完成學術英文課程，大學部學生畢業設計作品必須獲得國際競圖入圍，碩士論文與創作必須在國際研討會或國際競圖發表。
- 建立國際化環境
建築研究所學生生均需完成學術英文課程，碩士畢業設計作品必須獲得國際競圖入圍，碩士論文必須在國際研討會發表。
- 設立追求卓越獎學金
可到全球前10名大學交換或選讀一學期，並進行歐美建築之旅，開拓國際視野。
國際評鑑制度
- 設立國際發展顧問委員會
每十二个月邀請國際著名建築大師與著名教授座談，針對課程與研究结果進行意見交流，並隨時調整教學研究內容。

- 建立國際評鑑委員會
每3年邀請國際著名建築大師與著名教授來交大一週，進行全方面性評鑑，評鑑結果送校方、全國性建築組織與期刊、國際性建築組織與期刊發表。

目標與決心
建築所達到全美前10名建築研究所標準，否則劉育東請辭交大教職。