加拿大國會山莊的中心是中央?yún)^(qū)最具代表性的建筑之一，也是加拿大參議院、眾議院和國會圖書館的永久所在地。

如今，中央?yún)^(qū)成為了民主的象征，國家利益在此得到權(quán)衡、探討與保護。然而中央?yún)^(qū)本身也需要保護，才能將這一著名地標(biāo)留給后世。因此，中央?yún)^(qū)開始了有史以來首次的全面翻修：這也是加拿大最為復(fù)雜的歷史遺產(chǎn)修復(fù)工作之一。

目前，該項目預(yù)計將在未來十年中進行，因此長期規(guī)劃至關(guān)重要。而負(fù)責(zé)建筑修復(fù)的建筑團隊HOK會將其提升到新的高度。

運用Twinmotion和虛幻引擎的力量，HOD制作了虛擬現(xiàn)實預(yù)覽，使加拿大政府能夠?qū)崟r探索逼真的3D版中央?yún)^(qū)，并在互動體驗中預(yù)覽建筑在未來的樣貌。

虛擬遺產(chǎn)

為此，HOK團隊首先運用了基于虛幻引擎的建筑可視化流程，對此他們擁有多年的使用經(jīng)驗。

除了幫助全球最大的建筑公司之一取得成功之外，該流程還使團隊能夠運用導(dǎo)入的CAD數(shù)據(jù)，構(gòu)建3D版的建筑設(shè)計，鋪設(shè)一條從BIM實現(xiàn)宏大創(chuàng)想的康莊大道。

數(shù)據(jù)首先會通過徠卡地形掃描儀、高清攝像機和手動掃描硬件進行實地捕捉，隨后通過Epic Games生態(tài)體系新增的攝影測量軟件，以點云和網(wǎng)格體的形式重構(gòu)。

HOK的首席設(shè)計技術(shù)總監(jiān)Mark Cichy表示：“在我們擁有的各類應(yīng)用中，RealityCapture和Revit一樣常用。我們每天都需要使用它，它在這一流程中至關(guān)重要。”

RealityCapture模型能夠在Revit中生效，可以確保它們的尺寸在3D空間中有效，或者在Houdini中為網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實可視化平臺進行優(yōu)化。它們還能在Twinmotion中進一步打磨，該軟件可以用于探索循環(huán)路徑、入口走道序列，或者借助栩栩如生的樹木、植被與人物庫來添加更多細(xì)節(jié)。

準(zhǔn)備就緒之后，團隊開始在虛幻引擎中準(zhǔn)備動態(tài)客戶展示，確保相關(guān)各方能夠?qū)崟r目睹設(shè)計選擇與迭代所產(chǎn)生的影響。虛幻引擎的開發(fā)工作還使HOK能夠呈顯著建筑的每一個狀態(tài)，讓項目十年周期中的每個階段都一覽無遺。

一磚一石每一步

為了制作出中央?yún)^(qū)的虛擬模型，首先需要掃描建筑中的固定與移動文物資產(chǎn)，這已經(jīng)產(chǎn)生了100TB的點云數(shù)據(jù)和70TB的網(wǎng)格體。

?Cichy表示：“許多保護人員正在加班加點地記錄文物遺產(chǎn)的狀態(tài)與屬性。為此，中央?yún)^(qū)的各個部分被拆解成了一磚一石，每塊石頭都會通過精密的點云掃描流程進行捕捉，隨后數(shù)字化地重新組合，將原始狀態(tài)記錄下來，以供未來參考。”

屋頂幾何體的捕捉無法僅靠地形掃描。由于屋頂?shù)脑S多部分無法輕易觸及，公司聘用了當(dāng)?shù)氐臒o人機操作員，通過無人機捕捉高質(zhì)量的區(qū)域照片與視頻，使團隊得以運用超高清正交攝影圖片，生成詳細(xì)的攝影測量網(wǎng)格體。

收集到的數(shù)據(jù)會進入到虛幻引擎中，隨后用于生成多種動態(tài)細(xì)節(jié)等級模型（LOD），并在虛擬現(xiàn)實預(yù)覽中可視化。用戶可以在模型中前往多個地點，設(shè)置視角高度，如身臨其境一般預(yù)覽周圍的空間。HOK已經(jīng)通過有線（HTC Vive、Oculus Rift、Varjo XR3）和無線（Oculus Quest和Google Cardboard）虛擬現(xiàn)實設(shè)備與客戶分享了多項早期成果。

Cichy補充道：“眾議院大廳等區(qū)域已經(jīng)通過攝影測量網(wǎng)格體重新構(gòu)成，使虛擬現(xiàn)實用戶能夠預(yù)覽原本的尺寸、幾何體與紋理，仿佛置身于現(xiàn)實世界的眾議院大廳中。”

實時設(shè)計

目前，HOK團隊已經(jīng)在項目的整個方案設(shè)計過程中使用了虛幻引擎，包括為中央?yún)^(qū)進行一系列升級，其中包含了基底隔離墊、高性能絕緣，以及在參議院和眾議院中增添了增強音頻裝置等機械與電氣設(shè)備。

Cichy表示：“從項目首日開始，它就幫助我們開展內(nèi)容的內(nèi)部審核，并以更具吸引力的方式傳達(dá)我們的設(shè)計意圖。無論是實時呈現(xiàn)，還是采集數(shù)據(jù)來協(xié)調(diào)多個數(shù)據(jù)源，其他工具都無法像虛幻引擎一樣有效地處理多達(dá)數(shù)個TB的數(shù)據(jù)流。”

互動預(yù)覽已經(jīng)為中央?yún)^(qū)項目帶來了巨大的效益，客戶能夠在虛擬現(xiàn)實中直接查看翻修效果，并針對翻修設(shè)計策略中自己喜歡或不喜歡的部分做出決策或評價，從而不必為決策浪費數(shù)十億的資金，也避免了對歷史文物造成永久性的改動。

“采用實時解決方案的最大好處就是實時！我們無需預(yù)先渲染內(nèi)容、為成果坐等幾個小時。”Cichy補充道，并表示團隊還能運用像素流送，為虛幻引擎平臺之外的虛擬現(xiàn)實會話增添靈活性。

“在從二維過渡到三維數(shù)字流程的過程中，我個人認(rèn)為這種便利與影響就是建筑、工程與施工（AEC）行業(yè)的重大變革。”他補充道，“如果你能構(gòu)想設(shè)計策略，它就會直接出現(xiàn)在眼前，一切都是那么簡單。”

在虛擬現(xiàn)實中見證未來

在未來十年里，HOK團隊的目標(biāo)是運用建筑可視化技術(shù)，記錄該項目在未來的多個修復(fù)狀態(tài)。這將使客戶能夠在虛擬的中央?yún)^(qū)建筑中自由漫步，體驗并評估未來的設(shè)計階段與策略，包括項目的拆除前、拆除后與使用前階段。

“舉個例子吧，我們最近被要求制作一些剪輯片段，介紹中央?yún)^(qū)的多個歷史遺產(chǎn)區(qū)域的未來狀態(tài)。”Cichy說道，并表示協(xié)調(diào)捕捉、網(wǎng)格體優(yōu)化和開發(fā)的過程是非線性的，所以部分房間和空間需要在更緊張的時間窗口內(nèi)生成。

虛幻引擎幫助HOK團隊評估每一個空間的幾何狀態(tài)，隔離多個網(wǎng)格體元素，就工作量與向客戶呈現(xiàn)最終設(shè)計的方式達(dá)成一致。

HOK還能運用基于虛幻引擎解決方案的擴展AEC生態(tài)體系，例如使用3D Repo來支持企業(yè)級的可視化溝通，并通過Cintoo管理點云數(shù)據(jù)。這兩類解決方案都已整合到虛幻引擎中，孕育出了加快決策的新方式。

HOK團隊目前還在開發(fā)擴展現(xiàn)實平臺，在現(xiàn)實中央?yún)^(qū)的空間里直接疊加設(shè)計策略。這種互動體驗有助于在建筑的現(xiàn)有空間中實現(xiàn)設(shè)計分層、歷史還原和服務(wù)升級。

據(jù)Cichy所說，這種體驗很有可能融合到中央?yún)^(qū)的數(shù)字孿生中，并且會全面包含該項目的多個過往狀態(tài)。這是采用實時技術(shù)的重要優(yōu)勢之一，只要你將內(nèi)容導(dǎo)入了實時引擎，就能夠輕松創(chuàng)建數(shù)字孿生等決策工具，無需從頭開始。

“參加這種規(guī)模的項目的機會并不多見。”Cichy總結(jié)道，“將歷史背景與現(xiàn)代施工技術(shù)結(jié)合的翻修工作本就獨一無二，而前沿技術(shù)的結(jié)合更是令這個項目顯得絕無僅有。”