BIM技術影響下的室內(nèi)虛擬空間表現(xiàn)形式探究★

蕭 喻

(黃岡師范學院，湖北 黃岡 438000)

環(huán)藝設計是各個領域環(huán)境藝術設計的總稱，而室內(nèi)虛擬空間表現(xiàn)則是隸屬于環(huán)藝設計的室內(nèi)設計范疇。傳統(tǒng)室內(nèi)環(huán)境虛擬空間表現(xiàn)形式在市場占有率中占有較高份額(很多企業(yè)依然沿用傳統(tǒng)手繪及三維模型進行室內(nèi)效果圖的繪制與渲染)。在BIM技術逐漸被越來越廣泛的應用到建筑設計中來看，勢必對室內(nèi)虛擬空間傳統(tǒng)表現(xiàn)形式產(chǎn)生重大及深遠的影響。這種影響是正面的，有助于打破設計行業(yè)專業(yè)壁壘，讓室內(nèi)虛擬空間表現(xiàn)形式設計更加精細化、系統(tǒng)化、專業(yè)化。

1 傳統(tǒng)室內(nèi)虛擬空間表現(xiàn)形式的弊端

傳統(tǒng)室內(nèi)設計虛擬空間表現(xiàn)形式按設計手法分為兩種：二維手繪透視虛擬空間表現(xiàn)形式和電腦三維效果圖及動畫漫游表現(xiàn)形式。

1.1 二維手繪透視虛擬空間表現(xiàn)形式

在沒有電腦參與制圖、設計的年代，這種表達方式為主要虛擬設計空間表現(xiàn)形式。他考驗的是設計師的手繪美術功底及三維透視表達能力，設計師們將腦海中的設計構(gòu)思通過紙、筆等手繪工具描繪出一個大致空間雛形，然后經(jīng)過線條深化勾勒及物體著色后，某個角度的三維空間效果便展現(xiàn)出來了。這種表現(xiàn)形式能及時快速的與客戶進行溝通，并進行有效互動，方便設計方案的調(diào)整與修改。而二維手繪透視虛擬空間表現(xiàn)形式的弊端：

1)僅局限于二維表現(xiàn)形式，無法360°環(huán)繞視角呈現(xiàn)虛擬空間場景，效果圖只能展現(xiàn)某一處透視場景。

2)空間中裝飾構(gòu)件細部描繪精細度不足、透視效果不夠精確。這種表現(xiàn)形式較適用于設計方案初期階段，進入深入細化設計的階段在空間透視表達及裝飾構(gòu)建描繪精度上則較為耗時耗力。

1.2 電腦三維效果圖及動畫漫游表現(xiàn)形式

此種形式是將腦海里構(gòu)思的方案草圖進行電腦效果圖三維呈現(xiàn)的一種過程，利用3dmax，Sketchup，Lumion等三維效果圖設計軟件制作出渲染圖和漫游動畫，以三維空間展示、瀏覽的方式具體而詳盡的將內(nèi)部結(jié)構(gòu)大概樣式、材質(zhì)、燈光等元素組合到空間虛擬場景中來，其效果絢爛唯美，相較于第一種方式更加直觀具體，而電腦三維效果圖及動畫漫游表現(xiàn)形式的弊端是：

1)傳統(tǒng)三維電腦及動畫漫游所塑造的場景氛圍與真實空間場景效果千差萬別。在制作過程中賦予各個室內(nèi)單體的材質(zhì)、燈光渲染難免失真或過度夸張，致使場景的最終渲染效果與真實呈現(xiàn)有較大差距，不能真實地反映場景效果。

2)這種虛擬空間表現(xiàn)手法雖然相較于手繪表現(xiàn)在空間視角、形體構(gòu)造表現(xiàn)、透視準確率方面更加精準，但虛擬空間內(nèi)的單體模型只能呈現(xiàn)出一個基本準確的大概樣式，各個組合構(gòu)件之間沒有互相關聯(lián)的單體模型，這樣易導致構(gòu)件尺寸、材質(zhì)等數(shù)據(jù)的錯誤，并且由于虛擬構(gòu)件之間的連接點只是拼裝而不是關聯(lián)也無真實數(shù)據(jù)的代入，構(gòu)建只是模型及無相關數(shù)據(jù)附著的單體模型，所以改變單個物體數(shù)據(jù)并不會影響整體造型效果。這樣的組合形式較易導致在進行實際施工作業(yè)時，制作效果與設計效果出入甚大，設計與現(xiàn)實不相符的后果。

3)三維場景中的裝飾構(gòu)件結(jié)構(gòu)、水電管線等無法進行碰撞試驗，在設計過程中的錯誤不能被及時發(fā)現(xiàn)，導致實際施工過程中出現(xiàn)成本增加等情況。

2 環(huán)藝BIM技術的特點及優(yōu)勢

2.1 在BIM技術影響下的室內(nèi)虛擬空間表現(xiàn)形式構(gòu)成特點

1)打破專業(yè)壁壘，建立信息模型庫及協(xié)同合作平臺。BIM的技術核心優(yōu)勢就是建立協(xié)同平臺及數(shù)據(jù)共享，協(xié)同平臺就是將客戶與項目負責人、相關設計專業(yè)人員一同納入到協(xié)同平臺體系構(gòu)架中，從方案準備階段、概念方案階段、方案深化階段、施工設計階段中，設計方案在多方參與下不斷細化深入的過程，每一個階段建立相關BIM數(shù)據(jù)信息模型族庫，提交業(yè)主確認方案后，族庫文件與協(xié)同平臺各專業(yè)數(shù)據(jù)信息就合理性分析得當后進入深化方案階段。在深化方案階段，根據(jù)各方專業(yè)統(tǒng)一數(shù)據(jù)對BIM模型數(shù)據(jù)進行調(diào)整，獲得業(yè)主確認后匯總模型進入施工設計階段。施工設計階段通過平臺碰撞測評合格后，生成相關二維圖紙及數(shù)據(jù)表格等文件，等待客戶認可及項目負責人審核[1]。

2)運用多項新開發(fā)的虛擬表現(xiàn)技術軟件來營造空間。根據(jù)2016年12月中國建筑裝飾協(xié)會發(fā)布的《建筑裝飾裝修工程BIM實施標準》來看，基于BIM技術背景下的環(huán)藝專業(yè)室內(nèi)虛擬空間設計，可選用多種虛擬現(xiàn)實技術來完成空間的營造，如：VR虛擬現(xiàn)實技術、AR增強現(xiàn)實技術、VCD虛擬設計與施工技術等[2]。這些新技術能高效地完成虛擬空間的復合型設計要求，提升空間中的數(shù)據(jù)聯(lián)動效果。

3)建立數(shù)據(jù)信息共享平臺，建立高效檢查機制。通過參考中國建筑裝飾協(xié)會發(fā)布的《建筑裝飾裝修工程BIM實施標準》白皮書，信息模型的檢驗方法分為五種：對比分析法、二維視圖法、軟件檢查法、三維視圖法、動畫瀏覽法[3]。其中軟件檢查法就是利用BIM技術背景下的專業(yè)軟件碰撞檢查功能，驗證虛擬空間中的各項建筑構(gòu)件、電氣、排水、暖通等數(shù)據(jù)是否存在矛盾沖突，以便及時解決并調(diào)整方案。

2.2 在BIM技術的室內(nèi)設計項目中的優(yōu)勢

1)平臺數(shù)據(jù)有效整合，高效利用。利用BIM技術將空間中的軟硬裝單體構(gòu)件附上真實有效的各項信息數(shù)據(jù)后，引入到虛擬空間環(huán)境范疇的同時通過大量真實有效的數(shù)據(jù)信息載體來實現(xiàn)室內(nèi)軟、硬裝數(shù)據(jù)信息模型庫的搭建目的，數(shù)據(jù)信息模型相關聯(lián)到虛擬空間場景中。這里提到的硬裝主要指用于裝飾室內(nèi)不可移動的構(gòu)件、隔墻及墻立面、地平面、天花頂面的涂層及各項裝飾構(gòu)件模型等，這些模型具有體量大、結(jié)構(gòu)復雜等特性。室內(nèi)設計師需與生產(chǎn)商、材料商取得相關產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息后，將這些信息通過BIM三維建模軟件導入模型載體，建立數(shù)據(jù)信息集成庫，需要多方溝通、協(xié)同合作完成。而軟裝是指室內(nèi)中可移動的家具、陳設、隔斷等物件，具有體積小、質(zhì)量輕、數(shù)量多等特性。在BIM技術普及的影響下，家具、陳設模型也需附著數(shù)據(jù)信息，軟裝信息模型集成庫的建立不是一蹴而就，而是室內(nèi)設計師與軟裝設計師、生產(chǎn)商、材料商等多方協(xié)作的成果，為室內(nèi)設計與軟裝產(chǎn)品設計之間的協(xié)同合作模式[4]。信息數(shù)據(jù)協(xié)作平臺能細化設計分工，減輕室內(nèi)設計師負擔，能夠及時設置裝飾材料、建筑構(gòu)件等相關數(shù)據(jù)，作出準確的設計文件清單，裝修做法表、材料統(tǒng)計表等，以滿足經(jīng)濟技術方面的指標要求[5]。但若缺乏重要的信息載體，那么將無法發(fā)揮這項技術的最大優(yōu)勢。

2)資源及時共享，及時糾錯。在共享平臺的基礎上，以理性思維模式將帶有數(shù)據(jù)信息的室內(nèi)空間裝飾構(gòu)件組合到虛擬場景中，在最大程度還原真實環(huán)境效果及構(gòu)件之間以密切數(shù)據(jù)相關聯(lián)的前提下，通過專業(yè)的碰撞試驗對虛擬空間中的各項細節(jié)設計數(shù)據(jù)進行糾察錯漏，以便及時調(diào)整方案。

3 BIM技術在室內(nèi)設計項目中的虛擬信息平臺種類及優(yōu)勢

3.1 信息平臺的種類

軟、硬裝虛擬模型數(shù)據(jù)信息平臺、建筑構(gòu)件數(shù)據(jù)信息平臺、裝飾裝修成本預算信息平臺、物理環(huán)境數(shù)據(jù)信息平臺搭建及水、電管線信息數(shù)據(jù)平臺等。

3.2 BIM虛擬平臺的優(yōu)勢

相關數(shù)據(jù)信息平臺的建立并關聯(lián)起來，能快速達到解決針對性問題的目的[6]，通過建立協(xié)同合作平臺及協(xié)作手段有效整合虛擬空間內(nèi)單體模型的真實尺寸、材質(zhì)、成本及表皮效果呈現(xiàn)等數(shù)據(jù)信息。

將項目中所涉及到的相關數(shù)據(jù)信息，如：室內(nèi)設計數(shù)據(jù)、建筑表皮數(shù)據(jù)、裝飾結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、設備數(shù)據(jù)等一系列真實數(shù)據(jù)整合到一起，建立一個龐大的數(shù)據(jù)信息庫，之后關于此項目的每一項數(shù)據(jù)的修改、演算、推行都是相互關聯(lián)的整體，所有數(shù)據(jù)都會因為一項數(shù)據(jù)的修改而同時做出修整，渲染出來的場景帶有專業(yè)數(shù)據(jù)信息，能完整、真實的全面分析室內(nèi)各項環(huán)境指標所達到的效果。信息集成模型能與專業(yè)分析軟件接口，除了能夠真實分析出空間里的聲、光等物理環(huán)境，還能及時對建筑裝飾材料內(nèi)部材料結(jié)構(gòu)環(huán)保數(shù)據(jù)、通風、日照等作出詳盡預估報告，最后可通過漫游動畫進行多視角觀察，以達到優(yōu)化設計方案的目的[7]。搭建平臺除涉及數(shù)據(jù)信息共享外，最重要的是需要多項模型制作軟件的參與，將信息數(shù)據(jù)代入模型中，才能使整個平臺體系以點對接的方式有效成型。

4 BIM虛擬技術所涉及到的軟件種類

建模路徑有專用軟件建模和網(wǎng)絡云平臺建模兩種方式。而制作建模軟件的種類根據(jù)協(xié)同平臺各相關專業(yè)需求分為：Revit(建筑、結(jié)構(gòu)、機電、專業(yè)人士使用，支持參數(shù)化建模功能、云端分析、碰撞檢測、數(shù)據(jù)信息庫支持、數(shù)據(jù)表格、協(xié)同合作等功能)；Civil 3D(土木工程、運輸、水利、基礎設施建造方面人士使用)；AECOSsim Building Designer(面向建筑、設備、電氣、給排水專業(yè)人士三維設計使用，支持圖紙生成輸出、數(shù)據(jù)報表、碰撞試驗等功能)；ArchiCAD(建筑師使用)；Allplan(面向建筑師和工程師使用，制作建筑、結(jié)構(gòu)模型)；Vectorwords(面向產(chǎn)品設計、燈光設計、機械工造設計專業(yè)使用)；Digital Project(大型項目建模，支持數(shù)字信息建模、審核、裝配設計、渲染、動畫等)；CATIA(支持機械加工、外形設計、分析模擬功能)。網(wǎng)絡建模則依托在線BIM網(wǎng)絡云建模工具Onuma Planning System(可供建筑、規(guī)劃、結(jié)構(gòu)、室內(nèi)設計專業(yè)人士或客戶使用)。其涉及的技術種類及操作過程的復雜性、協(xié)同性、高效性、多樣性突破了傳統(tǒng)室內(nèi)虛擬空間設計思維的條框。將這種全新的合作模式、技術代入到室內(nèi)三維空間表現(xiàn)中，除了增加技術含量外，也提升了在空間內(nèi)部各項細部數(shù)據(jù)的有效性、真實性。

5 BIM技術在室內(nèi)設計項目的適用范圍

BIM技術在室內(nèi)設計項目的適用范圍較適于大型室內(nèi)公裝設計項目。由于協(xié)同平臺的建立需要各相關專業(yè)數(shù)據(jù)信息高度一致，所以前期會耗費較多的人力、物力。其成本會讓許多小型企業(yè)難以承受，目前國內(nèi)有BIM技術參與的項目多為大型公共建設項目，而承建方均為大型企業(yè)。自2003年以來，多達20項重大建設項目應用BIM技術設計建造，如：銀河SOHO、上海中心大廈、國家游泳中心、上海世博會中國館、上海世博會德國館、北京財富中心寫字樓等[7]。從以上統(tǒng)計來看，建筑項目數(shù)量明顯大于室內(nèi)項目數(shù)量。BIM作為一項為建筑而生的技術，其首要服務對象是建筑，其主要任務是方便建筑設計，幫助相關企業(yè)方便管理建筑建造工作，以便后期進行全周期性維護。BIM數(shù)字信息化技術將室內(nèi)工程納入建筑建造體系，在簡化了相應設計流程的同時要求室內(nèi)設計師具備更多的理工科專業(yè)知識。BIM技術在建筑業(yè)發(fā)揮了很大作用及優(yōu)勢，但其操作過程的復雜性、專業(yè)性對室內(nèi)設計行業(yè)而言，仍有許多困難需要解決。例如行業(yè)內(nèi)小型企業(yè)目前無法有效解決專業(yè)信息資源匱乏、技術人才單一問題，而且大多數(shù)藝術類專業(yè)設計師在知識結(jié)構(gòu)掌握上與理工類專業(yè)有眾多專業(yè)壁壘。加上需要大量各專業(yè)數(shù)據(jù)整合統(tǒng)一作為搭建信息共享平臺的基礎必備條件的企業(yè)規(guī)模門檻較高，導致了BIM室內(nèi)虛擬空間表現(xiàn)形式在室內(nèi)設計中小型項目中的推廣難度的增加。

6 結(jié)語

BIM技術是近年建筑行業(yè)里的一項重要“革命性”技術。該技術為室內(nèi)設計行業(yè)帶來了巨大變革，補充了新鮮血液。將室內(nèi)設計中虛擬空間表現(xiàn)形式進行了有效提升與優(yōu)化。從以前簡單的三維建模、燈光渲染到數(shù)據(jù)信息模型、數(shù)據(jù)信息協(xié)同平臺的建立，都預示著室內(nèi)設計行業(yè)的變革之路已經(jīng)開始。隨著社會經(jīng)濟、文化發(fā)展與科技的進步，室內(nèi)設計虛擬空間逐漸成為一個需要展現(xiàn)多層次、深層化的數(shù)據(jù)載體空間，有效數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)，能快速達到解決針對性問題的目的。相信一番大浪淘沙過后，一批企業(yè)必能在行業(yè)內(nèi)居上，因為他們早已掌握先機，經(jīng)歷轉(zhuǎn)型的陣痛，BIM技術必定為其立足有力的籌碼。