虚幻中的“曙光”：从“栖息地67号”重生看建筑设计创新的未来

 图片来源：虚幻引擎

如果说在真实世界中建造，建筑师只能出具详细的施工图纸并与施工方密切配合，在工地上实现自己的设想，那么在虚拟环境中建造则意味着更强大的软件与技术的配合。从“栖息地67号”重建过程不难看出，虚幻引擎如同一台现实中的超级施工队，能够让技术人员和建筑师用高度可视化流程顺利地完成一个项目。

 

公元前1世纪，古罗马建筑师维特鲁威把建筑三要素定为“实用、坚固、美观”。如今两千多年过去，人们对建筑的认知层次已异常丰富：从满足基本的掩蔽、舒适需求到不断探寻建筑的多元价值，包括“健康建筑”“绿色建筑”等理念蔚然兴起，一场关于建筑使命创新变革的宏观思考也在悄悄发生。  

 

仅在政策层面，2001年到2016年，我国“健康建筑（住宅）”相关标准更新了九版。2004年，建设部启动“全国绿色建筑创新奖”，标志着我国绿色建筑领域进入全面发展阶段；随后，《绿色建筑评价标准》数次修订，不断推动绿色建筑迈向规模化发展时代。据统计，截至2020年底，全国累计绿色建筑面积达到66.45亿平方米。  

 

从建筑设计角度看，新兴建筑理念背后更多的出发点是人类与自然的和谐共生。节能、环保的绿色建筑和改善居住者身心体验的健康建筑，均在把人类的活动同大自然的生态价值进行联结，最终选择互利共赢的基点。  

 

值得注意的是，伴随时代和科技的发展，建筑设计的手段也在不断进化，并同步丰富了新兴建筑理念的内涵。就在近期，一个围绕上世纪60年代创新建筑项目的重建计划的完成，无疑给整个建筑界、尤其是建筑创新设计领域留下了思考和启发。  

 

 

 

01.  

大师作品：从“烂尾”到“重生”  

 

1964年，加拿大蒙特利尔为迎接1967年在当地举办的世界博览会，决定围绕“人与世界”（Man and his World）主题建造一个新型住宅小区，25岁的萨夫迪的方案因想法大胆而入选。  

 

图片 来源：虚幻 引擎  

 

他在方案中开创性地使用了预制结构技术，希望通过建造带有街道、花园和浓厚社区氛围的多层模块化建筑，将郊区宽敞、优裕的生活环境搬到人口稠密的都市区域——“栖息地67号”项目由此成型——这也是一个可以称得上建筑史里程碑的项目，在当时被誉为“革命性的设计”。  

 

图片 来源：虚幻 引擎  

 

然而，由于争议和工期的拖延，该构想后来很大程度上并未完成，原始设计中仅有一小部分转化成了现实（只建成了158套住房），其创新模式也未能得到大范围推广，造就了建筑史上的一大遗憾。  

 

 

图片 来源：虚幻 引擎  

 

直到不久前，“栖息地67号”突然迎来“重生”—— Safdie Architects（萨夫迪建筑师事务所）与Epic Games旗下虚幻引擎（UE）以及创意机构Neoscape合作，共同打造了建筑可视化示例场景Hillside，把“栖息地67号”的原始设计构思带入虚拟环境，让人们全面感知这个伟大的建筑作品。  

 

图片 来源：虚幻 引擎  

 

在Hillside里，“栖息地67号”通过可视化方式呈现了整套设计方案，方案中30层高的巨型塔楼全部倚靠在圣劳伦斯河畔，甚为吸睛夺目。如今已84岁的萨夫迪终于有机会看到，如果真的有足够的条件实现这座建筑会得到什么样的结果，以及设计中是否存在任何他未曾预料到的问题。  

 

 

 

02.  

“栖息地67号”重建背后：虚幻引擎和逆向建模有何关系？  

 

总体而言，由于原始设计构想已经部分实施，“栖息地67号”的重建也是一次逆向建模过程。同时，围绕“栖息地67号”的虚拟建设，逆向建模这一思路的落地也有了更多可行性和创新机会——包括RealityCapture与虚幻引擎在工作流程上的密切配合，也给逆向建模过程的数据处理、场景优化、效率提升提供了非常实用的借鉴。  

 

甚至可以说，这个项目给建筑设计的虚拟创作活动描绘了极具未来感的发展方向。  

 

建模流程上，首先，工作团队先使用第一架无人机按照预编排路径扫描“栖息地67号”现有建筑，第二架无人机则负责捕捉建筑物周边的所有结构细节，直至共获取到4136张高分辨率图像。然后，在把这些数据合并、对齐并用RealityCapture软件进行处理，就可得到现有建筑一个精致详实的模型——该模型也是“栖息地67号”完整虚拟模型的搭建基础。  

 

紧接着，基于该模型，团队在Rhino和3ds Max中使用基础材质开始搭建项目完整模型，依据则是蒙特利尔麦吉尔大学保存的“栖息地67号”原始方案图纸。同时，为了凸显整体模型的设计实用性，团队还额外制作了原始总体规划中的其他元素，设计了酒店、学校、办公空间以及其他建筑。  

 

▲ Hillside内的景观与植物    图片来源：虚幻引擎  

 

 

不过，此时的模型即便建成也是“毛坯房”，原因在于建模软件的可视化效果非常缺乏沉浸感，不足以赋予“栖息地67号”那种人们身临其境后所体验到的美感和震撼。  

 

这时，就轮到虚幻引擎出场了。基于Epic Games不断围绕虚幻引擎打造出的可视化生态系统，建模团队使用Datasmith这个数据导入工具把上述模型素材顺利导入虚幻引擎5中，避免了以前海量模型导入时组件“漫天飞舞”的惨状；然后，再使用这个生态系统中的一些工具就可以处理所有关键的可视化需求——特别是使用虚幻引擎5（UE5），能获得在常规DCC软件中无法实现的规模和保真度，包括为虚拟模型场景中的树木、植物和常规布景元素选择多样化的外观，且不会有杂乱无章感。同时，整个场景使用了离散的集合，也有助于建模团队在不影响性能的前提下实现模型逼真的外观。  

 

当一切就绪后，团队还评估了虚幻引擎5此刻所处理的数据量。例如，在“栖息地67号”的虚拟场景中，有超过45亿个三角形，数以千计的住宅单元组成了这个多用途建筑结构，而且虚拟的蒙特利尔市也在“地平线”上。简而言之，整个场景超出了大多数渲染软件包的处理能力。  

 

为了减轻这个负担，借助虚幻引擎5，团队还采用了与真实建筑结构相同的模块化建造技术。同时，他们开发了一款用于实现该流程的工具。该工具可以将原生的Rhino群组和图块转换为静态网格体，并自动放置在正确的位置。  

 

▲ 路径追踪器     图片来源：虚幻引擎  

 

▲ Lumen    图片来源：虚幻引擎  

 

 

 

03.  

虚幻连接现实：宏愿并不只在脑海中  

 

如果说在真实世界中建造，建筑师只能出具详细的施工图纸并与施工方密切配合，在工地上实现自己的设想，那么在虚拟环境中建造则意味着更强大的软件与技术的配合。从“栖息地67号”重建过程不难看出，虚幻引擎如同一台现实中的超级施工队，能够让技术人员和建筑师用高度可视化流程顺利地完成一个项目。  

事实上，虚幻引擎的定位是全球最先进的实时3D创作工具，旨在供创作者制作照片级逼真的视觉效果和沉浸式体验。这种特性意味着，虚幻引擎可以帮助各行各业的创作者交付尖端内容、交互式体验和沉浸式虚拟世界，其中就包含承载着丰富想象力的建筑设计工作。  

 

此次“重建”“栖息地67号”，既是虚幻引擎在逆向建模方面的一次代表性尝试，也给新兴建筑理念的落地提供了多角度启发。  

 

例如，无论是绿色建筑还是健康建筑，借助虚幻引擎都可以从初步设计开始，在施工前、施工中、施工后进行可视化展示，对一切相关要素进行模拟和预判，包括基于环保原则对建筑整体布局和朝向进行可视化优化，模拟室内外自然光线和人工照明光线判断有无光污染，衡量绿化苗木数量对空气质量的影响大小等。  

 

换句话说，凭借优异的实时可视化创作性能，虚幻引擎将把沉浸式体验带给建筑行业的各个关键环节，赋予建筑行业更多创新发展动力。  

 

未来，诸如“栖息地67号”这样的优秀作品，也不会在长期只停留在人们的脑海中。     

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