王健

（長沙理工大學(xué)設(shè)計藝術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410015）

基于3D虛擬技術(shù)的建筑漫游動畫實踐分析

王健

（長沙理工大學(xué)設(shè)計藝術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410015）

新時期，各行各業(yè)在高新技術(shù)的支持下，均迎來了前所未有的發(fā)展機遇。虛擬技術(shù)的問世，將建筑漫游動畫的創(chuàng)作提升到了新的高度。在3D虛擬現(xiàn)實技術(shù)的輔助下，人們可以以虛擬動畫的形式，展示出設(shè)計建筑的三維效果。同時，在建筑漫游中，還能隨意切換角度、景別，極大地滿足了觀看者的視聽感官。本文圍繞基于3D虛擬技術(shù)的建筑漫游動畫設(shè)計展開探討，通過實踐分析3D虛擬技術(shù)在建筑漫游動畫設(shè)計中的應(yīng)用價值。

3D虛擬技術(shù)；建筑漫游；動畫

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益普及使人們的生活方式、工作方式與學(xué)習(xí)方式在悄然間發(fā)生著巨大改變，數(shù)字信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展得如火如荼，為城市發(fā)展注入了新鮮血液。城市信息化儼然已成為未來城市發(fā)展的必經(jīng)之路，數(shù)字城市發(fā)展戰(zhàn)略現(xiàn)已成為推動我國走可持續(xù)發(fā)展道路的新動力。數(shù)字城市指的是，借助空間信息，構(gòu)建虛擬平臺，將自然環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施等一系列城市信息，通過數(shù)字形式模擬出來，以便城市管理者更為清楚地了解現(xiàn)階段城市整體格局與運轉(zhuǎn)情況。作實現(xiàn)數(shù)字城市不可或缺的必要條件，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的重要價值不言而喻。本文對基于3D虛擬技術(shù)的建筑漫游動畫設(shè)計與實踐進行研究，為充分發(fā)揮出虛擬技術(shù)在大建筑漫游動畫設(shè)計中的應(yīng)用價，盡早實現(xiàn)數(shù)字城市略盡綿力。

一、3D虛擬技術(shù)的概述

3D虛擬技術(shù)，是一種在計算機高級人際界面中，通過對圖形圖像技術(shù)、人工智能技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多媒體技術(shù)、多傳感技術(shù)的郵寄結(jié)合，創(chuàng)造出超越真實世界的多為信息空間的新興技術(shù)。3D虛擬現(xiàn)實技術(shù)虛擬出的多為信息空間，能夠給人身臨其境的感官體驗。目前，3D虛擬技術(shù)已獲得廣泛應(yīng)用，并早航空航天以及軍事領(lǐng)域中，發(fā)揮著重要作用。目前，3D尋你技術(shù)日益普及，逐漸滲透進建筑設(shè)計、影視于樂等行業(yè)中，極大地豐富了人類的于樂生活，也為各行各業(yè)工作獲得的順利開展提供了極大的便捷。

二、3D虛擬技術(shù)在建筑漫游動畫中的應(yīng)用價值

在過去，建筑設(shè)計主要利用二維設(shè)計圖紙來表現(xiàn)設(shè)計理念，后來，隨著時代的發(fā)展，建筑沙盤模型、三圍建筑效果圖相繼問世，改善了建筑設(shè)計的表現(xiàn)效果。然而，這一系列方法在使用過程中，始終帶有一定局限性。使用者只能透過由這三種方法制作出來的圖形，粗略地了解建筑的外形與格局，無法深入了解建筑設(shè)計的多維立體效果與內(nèi)部空間環(huán)境。3D虛擬技術(shù)的橫空出世，使這一問題迎刃而解。

將3D虛擬技術(shù)引進建筑漫游動畫中，能夠有效改善傳統(tǒng)建筑設(shè)計展示形式的缺陷，進一步優(yōu)化建筑設(shè)的展示效果。它融合了三維動畫與多媒體技術(shù)，實現(xiàn)了對動畫、音像、文字的一體化管理。由3D虛擬技術(shù)設(shè)計出的建筑漫游動畫，能夠使用戶更為全面、透徹地了解設(shè)計建筑的每一個細(xì)節(jié)。用戶不但能夠從任何角度、景別去觀察建筑物，還能體驗行走、奔跑、飛行等運動模式，并能對建筑物四周的環(huán)境、交通、基礎(chǔ)設(shè)施建筑等情況有一個詳細(xì)的了解。值得一提的是，3D建筑漫游動畫還能實現(xiàn)對關(guān)照效果與自然天氣的虛擬構(gòu)建，因此在展示建筑設(shè)計時，還能實現(xiàn)對氣候條件的任意切換。利用漫游動畫虛擬現(xiàn)實的動態(tài)聲畫展示，能夠使設(shè)計方案得以生動、形象的展示出來，是目前最受大眾青睞的建筑設(shè)計展現(xiàn)方式。

三、3D虛擬技術(shù)的建筑漫游動畫設(shè)計實踐分析

多數(shù)3D建筑漫游動畫，主要以短篇的形式展示設(shè)計建筑的相關(guān)信息，其制作過程與3D動畫影片的制作十分類似。3D建筑漫游東湖與3D動畫影片的主要差別，就是3D動畫影片演出者是人物角色，而3D建筑漫游動畫的“演出者”是建筑物。據(jù)了解，仍和一部完整的3D建筑漫游動畫，均需經(jīng)過動畫設(shè)計、建筑模型的構(gòu)建、突出多維空間效果、后期合成輸出等六個步驟。

（一）前期規(guī)劃

科學(xué)、合理的前期規(guī)劃，是確保建筑漫游動畫制作得以有條不紊、有據(jù)可依、順利進行的基本前提。所以，在正式開始制作漫游動畫前，制作人員務(wù)必要對所需設(shè)計的規(guī)劃建筑進行全方位、多角度的考量，以確保設(shè)計出的建筑盡量符合消費人群的需求，能夠充分體現(xiàn)出人文理念。前期規(guī)劃的制定，主要是為相關(guān)工作人員了解整個項目的具體實施流程以及具體工作內(nèi)容。然后，要明確設(shè)計者需要透過這部建筑漫游動畫，向客戶傳遞出什么樣的訊息或彰顯出什么樣的設(shè)計理念，并對實現(xiàn)這一目的的具體過程與主要方法進行設(shè)定。分鏡頭臺本的設(shè)計是動畫制作前期的重點內(nèi)容，它將決定攝像機動畫設(shè)定與后期合成剪輯制作的方向，直接影響到整部建筑漫游動畫的最終效果。建筑漫游動畫分鏡頭臺本的設(shè)計原則，首先要結(jié)合設(shè)計的建筑形態(tài)與周邊環(huán)境，將表現(xiàn)目標(biāo)建筑作為根本目標(biāo)，圍繞目標(biāo)建筑、周邊環(huán)境等，展開鏡頭設(shè)計。簡明扼要、流程通順流暢是分鏡頭設(shè)計的主要要求，分鏡頭的設(shè)計既要確保能夠烘托出主要建筑物，還要注意不可太過華麗，以免宣兵多主。另外，在切換鏡頭時，務(wù)必要符合一定劇情邏輯，都要靈活應(yīng)用不同景別與不同角度，全方位展示建筑的具體情況。

（二）建筑模型的構(gòu)建

做好充分的前期規(guī)劃工作后，即可動畫的“演出者”——建筑模型進行制作了。建筑模型的構(gòu)建工作，其實是將客戶或設(shè)計方提供的建筑平面圖紙治療，通過3dsmax軟件的處理，實現(xiàn)對建筑模型三維立體效果的展示。在構(gòu)建建筑模型的過程中，動畫制作人員應(yīng)拿捏好比例，根據(jù)建筑平面效果圖中的尺寸，在CAD軟件中繪制出同等比例的二維圖形。在這一過程中，應(yīng)盡量降低確定數(shù)值的誤差，以免完成建筑嚴(yán)重脫離設(shè)計。隨后，將CAD圖紙導(dǎo)入進3dsmax軟件內(nèi)，經(jīng)拉伸、變形等一系列處理，最終形成三圍模型。需要注意的是，制作人員在進行建筑模型的構(gòu)建工作時，務(wù)必要認(rèn)真仔細(xì)，注意細(xì)節(jié)之處的表現(xiàn)，以確保簡稱模型的準(zhǔn)確度。建筑模型的質(zhì)量將會直接影響到動畫的展示效果，制作人員務(wù)必深刻地認(rèn)識到這一點，在構(gòu)建模型時切勿有所懈怠。

（三）充分運用燈光效果

建筑模型出爐后，應(yīng)根據(jù)建筑模型的設(shè)計需求以及動畫制作的需求，選擇合適的貼圖材質(zhì)，并充分利用燈光效果，以改善整個漫游動畫的展示效果。建筑漫游動畫中，材質(zhì)與燈光是增強整體效果不可或缺的重要成分。在材質(zhì)與燈光的襯托下，漫游動畫所呈現(xiàn)出的場景才會更加真實、在3dsmax技術(shù)中，材質(zhì)編輯器是完成材質(zhì)選擇與貼圖的主要工具。其工作原理，是結(jié)合模型的材質(zhì)需求，選擇配套的貼圖材質(zhì)，通過烘托將最終效果凸顯出來。材質(zhì)編輯器能夠?qū)崿F(xiàn)多種材質(zhì)的設(shè)置，如瓷磚、不了、剝離等，效果絕對能夠以假亂真。另外，制作人員還可以利用3dsmax材質(zhì)設(shè)置，直接完成真實效果的圖像貼圖工作，簡化諸多不必要的工作流程，使整個模型的效果更加真實。

燈光的設(shè)置，能夠使建筑模型展現(xiàn)出許多不同效果，是烘托建筑模型的重要方式。當(dāng)場景未檢測到任何附加燈光時，則系統(tǒng)將會使用默認(rèn)的照明著色與渲染場景。經(jīng)燈光渲染后的建筑，效果為更為真實，且立體感與清晰度會得到明顯提升。在3dsmax軟件的輔助下，制作人員可任意選用各種不同類型的燈光，模擬出建筑物在不同光照條件下的效果圖，使觀看者能夠了解建筑物在日間、夜間光照條件下的具體效果。

（四）攝像機動畫制作

3D建筑漫游動畫，主要利用設(shè)置攝像機的運行軌跡捕捉鏡頭中的運動效果。攝像機的運動軌跡完全按照前期規(guī)劃的分鏡頭臺本來設(shè)定，是前期策劃的執(zhí)行過程?？砂凑疹A(yù)計規(guī)劃，將攝像機綁定在運動軌跡上，并設(shè)置好關(guān)鍵幀。利用攝像機還能通過播放預(yù)覽檢查動畫效果。當(dāng)運動效果不夠理想時，還能通過調(diào)整時間軸上的關(guān)鍵幀，實現(xiàn)對攝像機疼速度的控制，進一步改善運動效果。另外，還可以通過更換計算機的目標(biāo)點，調(diào)整拍攝范圍，以便鏡頭能夠更好地捕捉到運動畫面。靈活運用攝像機，能夠為鏡頭效果創(chuàng)造更多的可能性。任何角度、任何焦距、任何景別的鏡頭運動，均能在攝像機動畫的輔助下來完成。動畫素材越豐富，漫游動畫的視覺效果越具有沖擊性，使觀看者的感受更加接近真實。

（五）突出多維空間效果

所謂的渲染突出，是展現(xiàn)建筑漫游動畫效果的重要環(huán)節(jié)。在前期規(guī)劃、建筑模型構(gòu)建、材質(zhì)燈光應(yīng)用以及攝像機動畫制作全部完成后，要價格所有動畫鏡頭轉(zhuǎn)化為視頻或圖像。有過2D建筑漫游動畫設(shè)計經(jīng)驗的工作者都知道，突出多維空間效果這一環(huán)節(jié)工作量大，難度系數(shù)高，往往需要投入大量的時間與精力。需要注意的是，經(jīng)渲染處理后直接輸出的視頻動畫質(zhì)量，并不能直接投入使用，還需通后期制作，加入特效、字幕等，改善動畫展現(xiàn)效果。因此，渲染輸出的形式往往是具備多種通道的RPF格式序列幀。通常情況下，選擇渲染器時，可根據(jù)現(xiàn)實需求，選擇默認(rèn)渲染器或高質(zhì)量Vary渲染器。Vary渲染器在使用過程中，能夠凸顯出更加真實的物理照明，相較于其他渲染工具，該工具能夠為工作人員調(diào)解相關(guān)參數(shù)方面提供極大的便捷。

（六）后期合成輸出

完成上述一系列動畫制作程序后，最后要進行的是漫游動畫的合成剪輯工作。在這一環(huán)節(jié)中，建筑漫游動畫制作基本已經(jīng)接近尾聲，一部完整的建筑漫游動畫即將誕生。動畫后期的剪輯工作并不簡單，要求相關(guān)工作人員不但需要具備熟練的業(yè)務(wù)技能，還應(yīng)具備專業(yè)審美水平。后期合成編輯工作并不是簡單地將所有鏡頭通過剪切與鏈接，組合成一部完整的動畫，而是要對動畫鏡頭序列幀再次進行加工處理。在這一過程中，分鏡頭臺本會再次發(fā)揮出重要作用。在合成軟件AE的輔助下，制作人員可以進行校色處理，并模擬出不同天氣條件下的建筑效果，并根據(jù)不同情境，添加音效、字幕解說等，使觀看者更容易投入其中。

四、結(jié)語

綜上所述，3D虛擬現(xiàn)實技術(shù)虛擬出的多為信息空間，能夠給人身臨其境的感官體驗。目前，3D虛擬技術(shù)已獲得廣泛應(yīng)用，本文對3D虛擬技術(shù)進行了簡單介紹，對該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢進行了初步探討，并從不同環(huán)節(jié)對基于3D虛擬技術(shù)的建筑漫游動畫設(shè)計與實踐進行了分析。研究結(jié)果顯示，在3D虛擬技術(shù)的支持下，建筑漫游動畫將能更加真實、全面地向用戶展現(xiàn)建筑的詳細(xì)情況，極大地滿足用戶的視聽感官。3D虛擬技術(shù)在建筑漫游動畫設(shè)計中具有良好的應(yīng)用價值，3D虛擬技術(shù)在建筑漫游動畫中具有良好的應(yīng)用前景。今后，有關(guān)3D虛擬技術(shù)的相關(guān)課題研究還應(yīng)進一步跟進，為更好地發(fā)揮出3D虛擬技術(shù)的優(yōu)勢，不斷改善建筑漫游動畫質(zhì)量提供更多科學(xué)依據(jù)，為早日實現(xiàn)數(shù)字城市做貢獻(xiàn)。

[1]萬延.淺談虛擬建筑漫游動畫的發(fā)展與應(yīng)用[J].美與時代(中),2012 (04).

[2]田世彬,胡是平.虛擬古跡漫游動畫場景設(shè)計的創(chuàng)作流程[J].黑河學(xué)院學(xué)報,2012(04).

[3]于新國.3D虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其應(yīng)用與開放獲取資源[J].科技文獻(xiàn)信息管理,2011(04).

[4]王亞全,馬永飛.建筑漫游動畫創(chuàng)作解析——以河北師范大學(xué)匯華學(xué)院建筑動畫為例[J].大家,2012(12).

[5]張剛.建筑漫游動畫創(chuàng)作運用新探索——以上海世博會漫游動畫為例[J].裝飾,2010(07).

[6]曾龍凱,曾建一.三維室內(nèi)場景漫游動畫的設(shè)計研究[J].湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2013(02).

TP391.9

A

1005-5312（2014）32-0054-02

湖南省科技廳規(guī)劃項目（2010GK3066）湖南省教育廳規(guī)劃項目（09C102）。