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研究生:葉壯
研究生(外文):Chuang Yeh
論文名稱:建築物施工前電腦模擬影像與完工後實景之比較研究
論文名稱(外文):Difference Analysis of Building External Shapes Between Computer Simulation and Completed Work
指導教授:張效通張效通引用關係
指導教授(外文):Hsiao-Tung Chang
學位類別:碩士
校院名稱:中國文化大學
系所名稱:建築及都市計畫研究所
學門:建築及都市規劃學門
學類:建築學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
中文關鍵詞:電腦視覺模擬電腦模擬影像實景影像
外文關鍵詞:computer visual simulationcomputer simulated visionphoto image
相關次數:
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本研究乃探討視覺要素中之「量體」,在建築物施工前電腦模擬影像與完工後實景影像之間的比較分析。利用文獻資料的整理與評析,蒐集相關文獻,重新加以編整分析,並探討相關理論架構,以提出一可行之研究分析方法;進而對於選擇之案例進行實地調查,並進一步將其與電腦模擬影像進行分析。運用電腦繪圖軟體Auto Cad 實際比對建築物電腦模擬影像與實景影像,對二者進行套繪觀察分析與形變量化分析。藉由視覺認知性分析,與量體輪廓套繪的物理性分析,探討建築物施工前電腦模擬影像與完工後實景影像之間的差異性。並從兩者間差異性分析的結果,以及比較分析的操作過程,提出建築物外觀電腦模擬影像操作準則。
本研究比較電腦模擬影像與實景影像,獲得以下幾點結論:(1)當電腦模擬以標準鏡頭設定,而視角、視距與視綫等視覺條件與實景拍攝之視覺條件相吻合時,可以呈現趨近於真實之模擬影像。(2)依據本研究所操作的四個個案,即都市中的建築物,建築高度在50~62m的範圍內,建築物量體外觀,當電腦視覺模擬之條件與實景拍攝條件相同下,不論是水平或是垂直的量體偏移量,在視距200公尺左右,整體辨識性較佳且差異最小,在200公尺以後電腦模擬影像的呈現與實景影像漸趨相同。
研究建議建築或都市設計審議單位可以對於電腦視覺模擬影像作為審議工具制定相關的使用規範,以對於電腦模擬影像所呈現之真確性能有所控制,並推動電腦模擬在建築及都市開發審議上之發展與應用。
This study analyzes the differences between the computer simulations and the completed buildings. To examine the differences, this research, first of all, constructs a systematic approach on the basis of computer simulation and vision theories. Secondly, I select four buildings as studying cases. I utilize the software Auto Cad to compare the computer simulations with the finished buildings. The deviations between the two entities are analyzed from the perspectives of human vision and external shapes. Lastly, based on the results of this study, I propose a standard procedure for making computer simulation of buildings.
The results of this study are stated as follows. First, there could be almost no difference between a computer simulation and a completed work, when the photographing conditions (lighting, distance, angel) are the same both for the computer setting and the photo image. Second, the analysis of the four buildings (building height is around 50-62 cm) shows that the external shape deviation can be reduced to the minimum if the building is viewed at a distance of 200 meters for the computer setting and the photo image.
The analysis of this study suggests that computer simulation can be a useful tool for the urban planning (or architecture/construction-related) department in the city government. Computer simulation can be used to standardizing the regulations of building construction, to developing urban planning projects and to guiding constructive discussions between the building owners and the city government.
中文摘要 ……………………………………………………Ⅰ
英文摘要 ……………………………………………………Ⅱ
第一章 緒 論
第一節 研究動機與目的
一、研究動機 ………………………………………1
二、研究目的 ………………………………………1
第二節 研究範圍與內容
一、名詞界定 ………………………………………2
二、研究範圍 ………………………………………2
三、研究內容 ………………………………………3
第三節 研究方法與步驟
一、研究方法 ………………………………………3
二、研究步驟 ………………………………………4
第二章 文獻回顧與理論架構
第一節 電腦視覺模擬之文獻回顧
一、電腦視覺模擬原理 ……………………………5
二、電腦模擬影像在建築設計與施工各階段的角色…7
三、電腦視覺模擬之應用 …………………………8
四、既有研究成果評析 ……………………………9
第二節 實景影像觀測之相關理論
一、視角原理 ………………………………………10
二、視距原理 ………………………………………11
三、視覺角錐原理 …………………………………12
四、觀賞者角度與空間關係 ………………………13
五、空間環境的影響 ………………………………14
六、小結:實景影像觀測之特性 …………………18
第三節 電腦模擬影像理論架構
一、透視原理 ………………………………………19
二、電腦模擬影像之操作原理 ……………………19
三、量體要素與電腦模擬關係 ……………………21
四、電腦模擬理論之架構 …………………………21
五、影像合成操作架構 ……………………………23
六、小結:電腦模擬影像之特性 ……………………24
第四節 綜合評析 ……………………………………………25
第三章 電腦模擬影像與實景影像之比較分析架構與方法建立
第一節 電腦模擬影像操作程序與實景影像之關係
一、電腦模擬影像操作程序 …………………………26
二、量體要素與視覺感受之關係 ……………………28
三、視距與視點的影響因素 …………………………28
第二節 比較分析方法架構
一、比較分析架構 ………………………………30
二、比較分析方法項目與內容 ………………………31
第三節 比較分析方法之操作方式
一、實景影像的拍攝方式與工具 …………………33
二、電腦模擬影像之設定條件 ……………………34
三、視覺認知比較分析分析方法 …………………35
四、物理性比較分析方法 …………………………36
第四章 電腦模擬影像與實景影像之比較分析案例實證
第一節 案例選擇與說明
一、選擇案例 ………………………………………37
二、案例之基本資料與量體型態特性 ……………37
第二節 案例之比較分析
一、案例一:Nasa廠辦大樓 ………………………42
二、案例二:致伸企業總部大樓 …………………48
三、案例三:曼哈頓辦公大樓 ……………………54
四、案例四:敦品住宅大樓 ………………………60
第三節 電腦模擬影像與實景影像量體之差異性分析
一、視覺認知性的差異分析 ………………………66
二、量體物理性的差異分析 ………………………67
第四節 建築物外觀電腦模擬影像操作準則
一、比較分析與電腦模擬影像製作 ………………73
二、操作準則 ………………………………………73
第五章 結論與建議
第一節 結論
一、建築物施工前電腦模擬影像
與完工後實景影像之差異性 …………………82
二、建築物外觀電腦模擬影像之操作準則 ………83
第二節 未來發展與後續研究之建議
一、都市設計審議上的應用 ………………………85
二、後續研究 ………………………………………85
參考文獻 …………………………………………………參-1
附錄一:Nasa廠辦大樓各觀測點之電腦模擬影像與實景影像套繪圖 ……附1-1
附錄二:致伸企業總部大樓各觀測點之電腦模擬影像與實景影像套繪圖 附2-1
附錄三:曼哈頓辦公大樓各觀測點之電腦模擬影像與實景影像套繪圖 …附3-1
附錄四:敦品住宅大樓各觀測點之電腦模擬影像與實景影像套繪圖 ……附4-1
附錄五:模擬影像與實景影像套繪 …………………………………………附5-1
附錄六:期初評審意見回應表 ………………………………………………附6-1
附錄七:期中評審意見回應表 ………………………………………………附7-1
附錄八:期末評審意見回應表 ………………………………………………附8-1
附錄九:論文口試評審意見回應表 …………………………………………附9-1
附錄十:作者簡歷 …………………………………………………………附10-1
表 目 錄
表2-1視覺模擬方式整理表……………………………………………………6
表2-2:電腦視覺模擬相關文獻整理表 ………………………………………9
表2-3觀賞距離視覺影響分析表 ……………………………………………11
表2-4 視覺意象組成要素與特性分析表 ……………………………………15
表2-5 Rahman(1992)提出影響景觀視覺衝擊之評估設計因子……………16
表2-6影響視覺衝擊評估之新評估設計因子…………………………………17
表2-7模擬原則與基本因素間影響關係表……………………………………20
表3-1模擬作業操作程序與量體要素關係表 ………………………………27
表3-2 認知性分析項目與內容整理表 ……………………………………31
表4-1 案例一基本資料表 ……………………………………………………38
表4-2 案例二基本資料表 ……………………………………………………39
表4-3 案例三基本資料表 ……………………………………………………40
表4-4 案例四基本資料表 ……………………………………………………41
表4-5 案例一認知性分析表 …………………………………………………44
表4-6 A0至A10之觀測點之視距、視線角度、量體輪廓線水平及垂直之位移量整理表 …………………………………………………………………46
表4-7 B0至B10之觀測點之視距、視線角度、量體輪廓線水平及垂直之位移量整理表 …………………………………………………………………47
表4-8 案例二認知性分析表 ………………………………………………50
表4-9 A0至A09之觀測點之視距、視線角度、量體輪廓線水平及垂直之位移量整理表 ………………………………………………………………52
表4-10 B0至B14之觀測點之視距、視線角度、量體輪廓線水平及垂直之位移量整理表 ………………………………………………………………53
表4-11 案例三認知性分析表 ………………………………………………56
表4-12 A0至A12之觀測點之視距、視線角度、量體輪廓線水平及垂直之位移量整理表 ………………………………………………………………58
表4-13 B0至B09之觀測點之視距、視線角度、量體輪廓線水平及垂直之位移量整理表 ………………………………………………………………59
表4-14 案例四認知性分析表 ………………………………………………62
表4-15 A0至A09之觀測點之視距、視線角度、量體輪廓線水平及垂直之位移量整理表 ………………………………………………………………64
表4-16 B0至B09之觀測點之視距、視線角度、量體輪廓線水平及垂直之位移量整理表 ………………………………………………………………65
表4-17 電腦模擬影像操作內容與操作準則關係表 ………………………78
表5-1 電腦模擬影像操作內容與操作準則整理表 ………………………83
圖 目 錄
圖1-1研究步驟流程圖 ………………………………………………………4
圖2-1個案計畫程序大綱圖 …………………………………………………7
圖2-2電腦模擬應用於個案計畫審查程序圖 ………………………………8
圖2-3觀賞位置示意圖 ………………………………………………………10
圖2-4觀賞角度與空間感關係圖 ……………………………………………11
圖2-5視覺角錐觀念圖 1 ……………………………………………………12
圖2-6視覺角錐觀念圖 2 ……………………………………………………12
圖2-7模擬範圍與視景範圍關係 ……………………………………………13
圖2-8模擬範圍與建築物高度關係 …………………………………………13
圖2-9相機鏡頭與人眼的視野範圍 …………………………………………14
圖2-10 Rahman提出影響景觀視覺衝擊評估概念說明圖 …………………16
圖2-11知覺感官所產生的外在視覺實質特徵分析概念圖 …………………17
圖2-12圖學上求取透視的原理 ………………………………………………19
圖2-13模擬使用原則與問題關係圖 …………………………………………20
圖2-14 模型建構 ……………………………………………………………22
圖2-15 模型材質貼圖 ………………………………………………………22
圖2-16 演算上色 ……………………………………………………………23
圖2-17 完成之電腦模擬影像 ………………………………………………23
圖 2-18 影像合成操作架構圖 ………………………………………………24
圖3-1 模擬作業操作程序圖 ………………………………………………26
圖3-2 視點與視景關係圖 …………………………………………………29
圖3-3 角度與視景關係圖 …………………………………………………29
圖3-4 比對分析架構圖 ………………………………………………………30
圖3-5 實景影像拍攝作業應用器材設備 ……………………………………33
圖3-6 實景影像拍攝作業………………………………………………………33
圖3-7 實景影像拍攝作業………………………………………………………34
圖3-8 實景影像與電腦模擬影像格式 ………………………………………34
圖3-9 實景影像與施工前模擬影像與實景影像………………………………35
圖3-10 觀測點之模擬影像與實景影像 ………………………………………35
圖3-11 觀測點之模擬影像與實景影像量體輪廓線描繪比對 ………………36
圖4-1 施工前電腦模擬影像與實景拍攝影像對照 …………………………42
圖4-2 Nasa廠辦大樓各觀測點位置圖 ………………………………………43
圖4-3 Nasa廠辦大樓各觀測點模擬影像與電腦影像 ………………………44
圖4-4 Nasa廠辦大樓各觀測點模擬影像與電腦影像 ………………………45
圖4-5 A0至A10之觀測點之視距與垂直位移量關係圖………………………46
圖4-6 A0至A10之觀測點之視距與垂直位移量關係圖………………………46
圖4-7 B0至B10之觀測點之視距與垂直位移量關係圖………………………47
圖4-8 B0至B10之觀測點之視距與水平位移量關係圖………………………47
圖4-9 施工前電腦模擬影像與實景拍攝影像對照 …………………………48
圖4-10 致伸企業總部大樓各觀測點位置圖 ………………………………49
圖4-11 致伸企業總部大樓各觀測點模擬影像與電腦影像 ………………50
圖4-12 致伸企業總部大樓各觀測點模擬影像與電腦影像 ………………51
圖4-13 A0至A09之觀測點之視距與垂直位移量關係圖 ……………………52
圖4-14 A0至A09之觀測點之視距與水平位移量關係圖 ……………………52
圖4-15 B0至B14之觀測點之視距與垂直位移量關係圖 ……………………53
圖4-16 B0至B14之觀測點之視距與水平位移量關係圖 ……………………53
圖4-17 施工前電腦模擬影像與實景拍攝影像對照 ………………………54
圖4-18 曼哈頓辦公大樓各觀測點位置圖 …………………………………55
圖4-19 曼哈頓辦公大樓各觀測點模擬影像與電腦影像 …………………56
圖4-20 曼哈頓辦公大樓各觀測點模擬影像與電腦影像 …………………57
圖4-21 A0至A12之觀測點之視距與垂直位移量關係圖 ……………………58
圖4-22 A0至A12之觀測點之視距與水平位移量關係圖 ……………………58
圖4-23 B0至B09之觀測點之視距與垂直位移量關係圖 ……………………59
圖4-24 B0至B09之觀測點之視距與水平位移量關係圖 ……………………59
圖4-25 施工前電腦模擬影像與實景拍攝影像對照 …………………………60
圖4-26 敦品住宅大樓各觀測點位置圖 …………………………………61
圖4-27 敦品住宅大樓各觀測點模擬影像與電腦影像 ……………………62
圖4-28 敦品住宅大樓各觀測點模擬影像與電腦影像 ……………………63
圖4-29 A0至A09之觀測點之視距與垂直位移量關係圖 ……………………64
圖4-30 A0至A09之觀測點之視距與水平位移量關係圖 ……………………64
圖4-31 B0至B09之觀測點之視距與垂直位移量關係圖 ……………………65
圖4-32 B0至B09之觀測點之視距與水平位移量關係圖 ……………………65
圖4-33 綜合觀測點之視距與垂直位移量關係圖 …………………………67
圖4-34 綜合觀測點之視距與水平位移量關係圖 …………………………67
圖4-35 綜合50m-250m範圍內觀測點之視距與垂直位移量關係圖 …………68
圖4-36 綜合50m-250m範圍內觀測點之視距與水平位移量關係圖 …………68
圖4-37 量體輪廓線描繪操作示意圖 ………………………………………70
圖4-38 量體輪廓線描繪操作示意圖 ………………………………………71
圖4-39 量體輪廓線描繪操作示意圖 ………………………………………71
圖4-40 基地踏勘索引圖操作過程示意圖 …………………………………74
圖4-41 環境景物紀錄示意圖 ……………………………………………75
圖4-42 電腦模型建構示意圖-1 ……………………………………………76
圖4-43 電腦模型建構示意圖-2 ……………………………………………76
圖4-44 電腦模型建構示意圖-3 ………………………………………………76
圖4-45 環境現況取景索引圖範例 …………………………………………77
圖4-46 環境現況取景操作示意 ……………………………………………78
圖4-47 電腦鏡頭設定示意圖 ……………………………………………78
A、研究論文類
A1.白瑞源,1997,《視覺衝擊影響評估中電腦模擬應用與評估設計程序的初探─以新竹東門城廣場傳統空間規劃案為例》,交通大學應用藝術研究所碩士論文。
A2.吳銘輝,1998,《虛擬實境在建築設計之初探》,交通大學應用藝術研究所碩士論文。
A3.李仲民,1995,《建築與環境調和之研究》,逢甲大學建築及都市計畫碩士論文。
A4.梁又文,1990,《電腦視覺模擬景觀表現之研究-台北市信義計畫區之景觀模擬》,中興大學都市計畫研究所碩士論文。
A5.陳武祥,1998,《電腦輔助建築立面設計系統之建構》,淡江大學建築研究所碩士論文。
A6.陳源,1995,《電腦環境模擬在基地規劃設計上應用之研究》,成功大學建築研究所碩士論文。
A7.黃惠玲,1985,《景觀單元分析之研究》,台灣大學園藝研究所碩士論文。
A8.蕭家賜,1997,《透過電腦動畫輔助建築環境色彩計畫:以台中市新市政中心為例》,東海大學建築研究所碩士論文。
A9.戴祖亮,1985,《都市中心商業區街道景觀之研究》,成功大學建築研究所碩士論文。
B、期刊論文類
B1.小林英之,1997,〈日本都市開發電腦模擬技術之應用〉,《第十八屆中日工程技術研討會「建築與都市發展電腦視覺模擬」論文集》,內政部建築研究所。
B2.郭瑞坤,1996,〈電腦動畫與視覺模擬在都市景觀評估與管理之應用〉,《建築學報》,第十八期,p.68-82。
B3.溫國忠,1998,〈都市設計準則三度空間之電腦模擬〉,《第十一屆建築研究成果發表會論文集》《下》,建築學會,p.313-316。
B4.潘頤安,1998,〈電腦模擬在土木建築工程上之應用〉,《土木技術》,第一卷,第九期,p.67-70。
B5.劉育東,1995,〈電腦輔助建築設計的三個層面-設計應用、設計原理、設計認知與運算(上)〉,《建築師雜誌》1995/4,p.92-95。
B6.Appleyard D.,1977,〈Understarding professional media:issue, theory and a research agenda〉,《In Human Behavior and Environment》, New York,p43-88。
B7.Day,A.,1998, 〈An Overview of City Simulation〉,《Proceeding of CAADRIA 1998》,Osaka,Japan,p.183-190。
B8.Kaga,A.,1998, 〈City Information Visualizer Using 3-D Model and Computer Graphics〉,《Proceeding of CAADRIA 1998》,Osaka,Japan,p.183-190。
B9.Rahman, O.M.A.1992, 〈Visual quality and response assessment: an experimental techniques〉,《Environment and Planning B: Planning and Design》,vol.19,p.689-708。
C、研究報告
C1.邱茂林,1999.6,《都市景觀電腦視覺模擬程序與技術之研究》,內政部建築研究所專題研究計畫。
C2.溫國忠,1998,《台灣省都市計畫都市設計準則模擬系統之研究及書圖製作》,台灣省政府住宅局都市發展處市鄉規劃局委託,中國文化大學建築及都市計畫研究所。
C3.賴光邦,1996,《台灣自然景觀地區建築規劃設計準則之研究》,行政院國家科學委員會專題研究計劃。
C4.Litton,R.Burton,Jr.,1973, 〈Landscape Control Point:A Procedure Predicting and Monitoring Visual Impacts〉,《U.S.Forest Service Research paper》,PSW-91,Caligornia。
D、書籍
D1.--,1992,《美國攝影百科全書》,台北,中國攝影出版社。
D2.--,1998,《世界辭典百科全書》,第4冊,台北,中國百科出版社。
D3.林欽榮,1995,《都市設計在台灣》,台北,創興出版社。
D4.徐艾琳、吳榮心譯,Robert W. Marans ,Daniel Stokols著, 1999,《環境模擬:研究與政策課題》,台北,地景出版社。
D5.徐艾琳、吳榮心譯,Stephen R. J. Sheppard著, 1999,《視覺模擬》,台北,地景出版社。
D6.陳明竺,1992,《都市設計》,台北,創新出版社。
D7.劉育東譯,William J.Mitchell著, 1995,《建築的設計思考-設計、運算、與認知》,台北,胡氏圖書公司。
D8.Eric Teicholz,1983,《Computer Graphics And Environmental Planning》。
D9.Ron Kasprisin & James Pettinari ,1995,《Visual Thinking For Architects And Designers》。
D10.Stephen R. J. Sheppard, Ph.D ,1989,《VISUAL SIMULATION A User's Guide for Architects, Engineers, and Planners》,Van Nostrand Reinhold,New York。
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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