BIM建模与漫游动画结合的分析

王艺瑾，王 睿

(四川师范大学工学院，四川成都610068)

目前Revit是我国建筑业BIM体系中使用最广泛的软件之一，目前主要应用于建筑建模。为了增强BIM建模可视性，选择将BIM建模与漫游动画结合，因此在Revit软件中加入了照相功能与漫游功能。但经研究发现，在使用Revit建模时仍存在着“建模死角”，制约着建模者的建模效率。而为了提高建模工作的效率，也为了加深非专业的相关人员对项目的理解，静态模型与漫游动画的结合方式还可以进一步提升。通过分析其他漫游动画软件或BIM协同软件的各方面优势优势，来寻找优化BIM建模与漫游动画结合的最优途径。

1 BIM建模

BIM是建模师根据模型的各项相关信息数据，建立一个包括建筑各方面信息数据的三维建筑模型。该模型通过三维数字技术模拟建筑物所具有的真实信息，为工程设计和施工提供相互协调、内部一致的信息模型，使该模型达到设计施工的一体化，各专业协同工作，从而降低了工程生产成本，保障工程按时按质完成。

由于BIM三维模型使原本图纸上的二维模型变为三维模型，而且外加信息数据的可视化，又使三维变成了思维，不仅直观、清晰，而且还比较容易能发现平面图中不易察觉的错误之处，因此近些年来得到广泛应用。

2 BIM建模软件中的Revit

BIM行业内建模运用的最多的软件就是Autodesk公司一套系列软件Revit。Revit是专为建筑信息模型(BIM)构建的建模软件，可高效地帮助建筑设计师设计、建造和维护质量更好、能效更高的建筑。借助Revit的这些功能，可以自由绘制草图，快速创建三维形状，交互地处理各个形状。随着设计的持续推进，Revit能够围绕最复杂的形状自动构建参数化框架，并为建模人员提供更高的创建控制能力、精确性和灵活性。从概念模型到施工文档的整个设计流程都在一个直观环境中完成。

通过对Revit功能的使用与研究发现，Revit中的漫游功能是BIM建模与漫游动画结合的初步产物，大大提升了模型的可视性与精确性。但在建模时，仍然存在建模人员从三维视角审查不到的着“建模死角”，从而牵制着建模者的建模效率。

2.1 Revit的“建模死角”

用BIM软件Revit进行建模时，都是从模型的平面图开始着手，建模到一定程度后，再从三维的角度对模型进行三维审视。但即使是从三维立体的角度，参与人员也只是能看到这个模型的外表，或是某个特定的剖面。模型的一些内部构造并不能容易被观察到，这些不能被观察到的地方可以称之为“建模死角”。类似的情况会限制建模人员的活动范围，不能随心所欲的审视构建的表观材质、参数，甚至可能会导致模型的很多不合理的地方被遗漏掉。例如，在Revit中进行楼房二层建模时，平面视图中多画了一个楼板，导致楼梯洞口被堵住，从平面上完全看不出来多余的楼板，而三维视角也不能观察到楼梯洞口的情况。从这个例子可以看出Revit中“建模死角”的弊端对建模效率的影响非常大。

2.2 Revit自带漫游功能——BIM建模与漫游动画结合的初步产物

面对上述提到的Revit中的“建模死角”，许多人选择用Revit自带的漫游功能来解决。一是拍照功能，即选取某个特定的角度，对相机捕捉到的视角进行对模型的审视；二是使用漫游动画，通过绘制漫游路径，制作动画，来审视模型。这些Revit自带的漫游功能可以说是BIM建模与漫游动画结合的初步产物，能够使静态的模型动起来，给人一种三维感受，并且使建模人员接触到“建模死角”。但这样的功能仍然存在不足，导致“建模死角”的问题并不能完全解决，如下：

2.2.1 限制了漫游中的可操作性

Revit自带的漫游功能是首先需使用者在模型中绘制路径，这样可以沿着这条路径拍摄照片，从而直接生成漫游动画(图1)。这样的漫游功能虽然可以让审查者接触到“建模死角”，但却限制了漫游过程中的可操作性：只能按照事先设置的路径漫游，而不能自由地调整方位、角度来查看四周；更不能即时进行碰撞检查、编辑构件的材质以及参数；无法在漫游过程中及时修改观察到的模型中的瑕疵或错误。

图1 漫游动画中的效果

2.2.2 渲染效果差

许多业主选择直接查看Revit中的模型，以便于审查模型的各方面信息数据，而由于软件自身缺陷，渲染之后的效果并不理想(图2)。从图中可看出，构建的材质、灯光都不够真实，缺乏三维感受，许多配景这样制作出来的动画很难吸引业主眼球。此外，仅使用此功能来制作动画，效果不佳。因此，Revit中的漫游效果应用性能并不理想。

图2 Revit建立的模型导入lumion中渲染、制作动画效果

3 其他软件的漫游动画功能特点分析

3.1 Lumion/3Ds maxs等动画制作软件

Lumion和3Ds maxs等动画制作软件不仅渲染快速，数据准确而且效果逼真。不少建筑漫游动画制作者选择将用Revit建好的模型导入到这些动画制作软件中进行渲染、制作漫游动画。就制作建筑漫游动画而言，这些动画制作软件不论是材质、还是漫游效果，都十分理想。其缺点是，在制作动画时，虽然可以随意审视模型内部构造，但将Revit模型导入动画制作软件后将会失去模型的材质、构建参数等大量信息数据，导致作为信息承载体的Revit模型失去自身价值与意义。

3.2 Fuzor、3D游戏引擎等虚拟现实软件

Fuzor在BIM领域内有着极高的评价，甚至被称为被誉为最好的BIM虚拟现实平台［3］。Revit安装上Fuzor插件之后，即可实施Fuzor和Revit、ArchiCAD等软件信息之间的多向实时同步，并且能够对模型构建参数进行实时编辑(图3、图4)。Fuzor基于自有的3D游戏引擎开发，展示效果、数据支持都是为BIM量身定做，支持BIM模型的实时渲染，实时VR体验。类似Fuzor这样的虚拟现实软件提升了bim模型的可视化能力，解决了Revit“建模死角”的问题。

图3 Fuzor的漫游效果演示

图4 Fuzor的实时编辑功能

但是Fuzor渲染效果较差，并不能给人以真实的3D感受，就专业性来说也比不上Navisworks及Lumion，并且软件使用价格十分昂贵，多数使用者负担不起价格这样昂贵的BIM相关软件。Fuzor在BIM领域内虽然有着极高的评价，但应用不够广泛。

4 BIM建模与漫游动画结合的优化方式

4.1 Revit建模的缺陷无法通过其他软件来弥补

在整个建模工作完成之前，建模人员需要对模型进行审查，由于Revit自带的漫游功能的有限性，很多建模人员选择把模型导入BIM相关的可视化审查软件，比如Navisworks、Fuzor等，进行模型审查以及碰撞检测［4］。但仍存在以下问题：

4.1.1 配合其他软件使用的不方便性

Navisworks、Fuzor等虽然可以对模型进行全方位的审查，检查出模型的不足之处，但这些软件并不具备模型编辑功能，所以在审查软件检测出模型的问题后，建模人员又只好再返回到Revit中针对问题进行修改。这样的后果将导致该项目在两个软件里反复地导入、返回以及修改。并且，有的设备里还会有两个软件的不兼容的情况发生。Revit这样的缺陷会使得建模效率大大降低。

4.1.2 渲染效果不能解决

诸如Navisworks这样的可视化审查软件，虽然有较好的审查功能与漫游体验，但其渲染效果与Revit中的渲染效果相差无几，不能够给非专业的业主乃至专业的建模人员一个直观的三维感受。

Revit自带漫游功能的缺陷无法通过其他软件来弥补，所以Revit可结合其他漫游动画软件的各方面优点来提高自身漫游功能。

4.2 提高Revit自身漫游功能的设想

前面提到的Revit自身功能的缺陷：接触不到“建模死角”、漫游过程的可操作性差、渲染效果差等，可以通过结合Navisworks、Fozur、3D游戏引擎等的虚拟仿真漫游技术来提高BIM建模的可操作性；结合Lumion、3D Maxs等建筑动画制作软件的渲染效果来提高自身漫游效果。

4.2.1 漫游操作方式

结合Fozur、3D游戏引擎等的虚拟现实技术，增设仿真模拟漫游功能，使建模者放置好构建之后可以随心所欲地从任意角度或多种方式来查看以建立的模型以及模型参数。漫游功能可以设置为操作两种方式：

以视角界面为相机镜头，用键盘配合鼠标操纵镜头自由旋转、升降、前进或后退。除此之外还可以设置镜头移动加速减速，让建模人员有游戏般的体验可以随心所欲操纵镜头。设置一个人物模型，从人物的视角来查看模型，通过操纵人物在模型中的行走、跑步、跳跃等，实现对模型的检查与审视。

4.2.2 模型的审视

在漫游过程中，可以根据建模人员需要任意选中构件，在选中的同时出现，软件界面构件的详细信息参数列表，建模人员可以直接在列表中对其各种参数进行更改设置，或是改变构建的状态，比如开门、关门。并且，更改后的数据及时被传回到总数据库中更改，避免了数据不一。这样，当在仿真模拟漫游过程中，建模者一旦发现有任何不合理的点都可以对构建进行全方位的查看并修改。

4.2.3 模型分析

Revit的漫游功能改进，还需要增加与Navisworks相类似的碰撞检查功能并且同样能够导出相应的碰撞报告。检查出模型的漏洞后，同样可以直接选中构建进行修改。这样，建模人员就能及时地检查出模型错误并加以修改，提高建模效率。

4.3 漫游效果设想

上面所述改进后的Revit虚拟仿真漫游功能的漫游效果可以适当加以提升，增加其构建材质以及灯光、阳光乃至人物、植物、动物的仿真性。但Revit并不是一个漫游动画制作软件，而是一个建模软件，所以我们的目的并不是要把Revit打造成一个完美的漫游动画制作软件，而是为了打破其“建模死角”，提高其建模效率。

5 结束语

在利用BIM建模软件Revit进行建模时，无法对模型进行全方位的审视，形成了“建模死角”，从而降低模型的精确性、制约建模者的建模效率。BIM建模软件Revit原有的漫游功能增加了软件对模型的三维动态可视性，一定程度上提高了BIM模型的可视性、精确性，可以说是BIM建模与漫游动画结合的初步产物，但“建模死角”依然没有有效被解决、建模效率也并没有得到提高。通过对软件的研究分析发现，要解决“建模死角”、优化BIM建模与漫游动画结合产物的最佳途径，是改进Revit自带的的漫游功能的方式：结合其他BIM相关软件、漫游软件以及动画软件等各方面的功能的优点，从操作方式、模型审视、模型分析、漫游效果等多个方面改进BIM建模软件Revit原有的漫游功能，打造仿真模拟漫游功能，将其漫游模式从四维(X-Y-Z-信息数据)提升到五维(X-Y-Z-信息数据-动态时间)，这样，就打破了Revit建模的死角，提高了BIM模型的三维直观、精确便捷的优势，使建模效率、模型精确度得到显著提升。