趙曉靜

（德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山東省德州市 253034）

在今天的信息技術(shù)迅速發(fā)展中，許多技術(shù)被應(yīng)用在新興的行業(yè)、日常工作和生活中，其中，在制圖、效果演示、動(dòng)畫設(shè)計(jì)等中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)得到了比較廣泛的應(yīng)用。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠更加直接且明確地表現(xiàn)出真實(shí)的建筑景觀，無論是在具體的細(xì)節(jié)、構(gòu)架等方面還是宏觀的場(chǎng)景、環(huán)境等方面。而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)上，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還能夠在建筑景觀動(dòng)畫設(shè)計(jì)中表現(xiàn)出強(qiáng)大的交互性，通過優(yōu)秀的模擬功能，幫助用戶對(duì)于建筑有更加真實(shí)和直觀的體驗(yàn)。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念

近年來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)引起了廣泛的關(guān)注，同時(shí)這一技術(shù)的迅速進(jìn)步也使其更加多樣化地應(yīng)用在了人們的日常工作和生活之中。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)顧名思義，是要利用和模擬自然環(huán)境、物質(zhì)條件下也即現(xiàn)實(shí)的某些視覺、動(dòng)作等的技術(shù)，這一技術(shù)也被稱為人工環(huán)境，從中可以看出主要的定義。該技術(shù)最初起源于美國并且主要在具體的城市規(guī)劃之中應(yīng)用，為城市規(guī)劃提供比較優(yōu)秀的環(huán)境模擬，現(xiàn)在越來越應(yīng)用在更加廣泛的生活以及設(shè)計(jì)工作之中。

1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式

實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的方式比較多樣。

（1）三維建模技術(shù)，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重要基礎(chǔ)，這一技術(shù)能夠?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)的實(shí)現(xiàn)提供場(chǎng)景、環(huán)境的構(gòu)建；

（2）場(chǎng)景構(gòu)建技術(shù)，這一技術(shù)能夠?yàn)槿S建?；A(chǔ)之上的現(xiàn)實(shí)構(gòu)建和模擬提供進(jìn)一步的完善，使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的效果更佳；

（3）交互技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在應(yīng)用中往往具備交互性，這也是該技術(shù)的一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，交互技術(shù)能夠通過傳統(tǒng)幾何建模交互技術(shù)與圖像交互技術(shù)，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供核心關(guān)鍵環(huán)境的架構(gòu)，給予更真實(shí)直觀的體驗(yàn)；

（4）數(shù)據(jù)收集技術(shù)，主要是對(duì)于現(xiàn)實(shí)環(huán)境的收集，包括各種具體的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、照片以及地圖等數(shù)據(jù)等，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)離不開與內(nèi)容相關(guān)的數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)收集在該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)中也是重要的。

1.3 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建筑景觀動(dòng)畫設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行建筑景觀相關(guān)的動(dòng)畫設(shè)計(jì)，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身所具有的三大特征之上，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)建筑內(nèi)容、景觀與虛擬動(dòng)畫和信息技術(shù)的結(jié)合，具有很大的優(yōu)點(diǎn)。

（1）通過虛擬現(xiàn)實(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)比傳統(tǒng)建筑表現(xiàn)更加真實(shí)的內(nèi)容，在傳統(tǒng)建筑景觀表現(xiàn)中，往往要通過整體到局部的平面方式，而這種方式容易導(dǎo)致細(xì)節(jié)和整體景觀的統(tǒng)一感無法直觀表現(xiàn)出來，而通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，則能夠建立起更加逼真的空間感和立體感，利用三維立體模擬的特殊性，讓建筑景觀的表現(xiàn)形式更加立體化，實(shí)現(xiàn)交互性等，彌補(bǔ)傳統(tǒng)建筑表現(xiàn)的不足；

（2）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的感染力也是極強(qiáng)的，在進(jìn)行建筑漫游動(dòng)畫設(shè)計(jì)的時(shí)候，虛擬現(xiàn)實(shí)能夠讓鏡頭的表現(xiàn)力更強(qiáng)、表現(xiàn)范圍更廣，從整體上建筑景觀的形式和布局，到運(yùn)用鏡頭來展示建筑的具體細(xì)節(jié)與架構(gòu)等，還可以通過交互和運(yùn)動(dòng)的切換，讓用戶體驗(yàn)到行走、視覺等不同的感官帶來的不同體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)極強(qiáng)的感染力。

2 建筑漫游動(dòng)畫中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征

2.1 沉浸性

沉浸性本身指的是用戶或是體驗(yàn)者在虛擬世界之中所感受到的環(huán)境的真實(shí)程度，如果感受能夠很直觀且真實(shí)，那么就做到了比較好的沉浸性。而沉浸性也能夠?yàn)榻换サ膶?shí)現(xiàn)、體驗(yàn)效果的提升提供良好的基礎(chǔ)，因此在建筑漫游動(dòng)畫中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，沉浸性不僅是一項(xiàng)突出特征，而且是基礎(chǔ)的特征。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)之一就在于人們能夠通過主體的投影，對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行觀察和了解，沉浸并且存在其中，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)交互等，用戶在體驗(yàn)過程中，能夠得到視覺、聽覺乃至于自己動(dòng)作所獲得的沉浸感和體驗(yàn)感，從而真正感受到建筑漫游的效果。

2.2 交互性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交互性十分突出，今天的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供體驗(yàn)的時(shí)候，往往需要借助相應(yīng)的設(shè)備，而佩戴設(shè)備為用戶提供了互動(dòng)的基礎(chǔ)，這也是該技術(shù)能夠并且迅速在現(xiàn)實(shí)工作與日常中得到了廣泛的推廣的重要原因。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所提供的環(huán)境構(gòu)建中，人們的操作能力得以在自然環(huán)境中進(jìn)行反饋，也即能夠通過互動(dòng)來得到一定的結(jié)果，從而進(jìn)行推斷。手勢(shì)、動(dòng)作等所獲得的視覺、聽覺等方面的感官體驗(yàn)和交互體驗(yàn)，能夠讓用戶得到一種身臨其境的感覺。

2.3 感知性

感知性，這一特征意味著人們通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是能夠更加直觀地獲取相關(guān)的知識(shí)和信息，并且獲取主要是通過自己的主觀認(rèn)知與感知。感知性在建筑景觀漫游動(dòng)畫中也是重要的一個(gè)因素，其意味著用戶在體驗(yàn)時(shí)能夠獲得良好的感官體驗(yàn)，尤其是相比于傳統(tǒng)的技術(shù)所展現(xiàn)出來的建筑形式和動(dòng)畫內(nèi)容，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之上的動(dòng)畫設(shè)計(jì)顯然更具有感知特征。

2.4 想象性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所呈現(xiàn)出來的建筑景觀漫游動(dòng)畫的一大特征還在于想象性，雖然虛擬現(xiàn)實(shí)代表的是比傳統(tǒng)建筑呈現(xiàn)方式更真實(shí)、更全面的環(huán)境模擬和建筑構(gòu)建，但是從基礎(chǔ)上是離不開想象性的，例如基于該技術(shù)的漫游動(dòng)畫中也會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中并不存在或者是想象中未來的建筑情景?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行建筑景觀的漫游動(dòng)畫設(shè)計(jì)，目的和意義不僅限于彌補(bǔ)、突破傳統(tǒng)展現(xiàn)形式的限制，給用戶更優(yōu)秀的感官體驗(yàn)，也在于幫助體驗(yàn)的用戶開拓思維，得到更加廣泛的靈感激發(fā)，在模擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)之上同時(shí)實(shí)現(xiàn)藝術(shù)價(jià)值。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑景觀漫游動(dòng)畫中的運(yùn)用關(guān)鍵

3.1 三維建模

運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的建筑景觀漫游動(dòng)畫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一，在于三維建模的設(shè)計(jì)和軟件應(yīng)用。三維建模技術(shù)、三維交互等，均涵蓋在此范圍之中，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)也在于三維建模技術(shù)能夠有效應(yīng)用。通過三維建模，能夠?qū)μ摂M現(xiàn)實(shí)的環(huán)境和景觀進(jìn)行基礎(chǔ)的運(yùn)算模擬和真實(shí)性還原，尤其是對(duì)于可視化場(chǎng)景、宏觀景象和具體景觀結(jié)構(gòu)的模擬，是非常重要的。三維建模技術(shù)所提供的現(xiàn)實(shí)模擬場(chǎng)景是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)交互性、感知性等的基礎(chǔ)。

3.2 精確建模

在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用中，精確建模也是非常重要的。與傳統(tǒng)的建筑景觀呈現(xiàn)形式不同的是，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用，強(qiáng)調(diào)的就是對(duì)現(xiàn)實(shí)景觀的某種意義上的重現(xiàn)和模擬，尤其是從細(xì)節(jié)到整體的完整性給用戶帶來的體驗(yàn)，因而對(duì)于精確建模就提出了更高的要求。精確建模軟件中，Pro/Engineer 系統(tǒng)作為代表，表現(xiàn)出了在建模過程中，對(duì)于造型自由、建模形式全面等的表現(xiàn)，通過這一技術(shù)軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)曲面建模和實(shí)體建模，同時(shí)還可以對(duì)圖形進(jìn)行渲染和自由打造，既能夠更加自由地對(duì)現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行模擬，還能夠具有一定的想象和發(fā)展空間，利于規(guī)劃現(xiàn)實(shí)中不存在的一些場(chǎng)景，尤其是工業(yè)項(xiàng)目中，更注重精確性，也就更強(qiáng)調(diào)精確建模的重要性。

3.3 三維動(dòng)畫制作

三維動(dòng)畫制作是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在漫游動(dòng)畫設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)運(yùn)用的一個(gè)重要內(nèi)容，以3D MAX 為代表，許多軟件都是為三維模型創(chuàng)建、三維動(dòng)畫制作服務(wù)的，這些軟件以及多樣性的插件，能夠在漫游動(dòng)畫設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)還原與拓展。三維動(dòng)畫軟件制作的動(dòng)畫效果，對(duì)于畫面的渲染效果更好、更及時(shí)。

3.4 虛擬現(xiàn)實(shí)建模

虛擬現(xiàn)實(shí)建模技術(shù)的實(shí)現(xiàn)中，MultiGen Creator 是一個(gè)具有代表性的實(shí)時(shí)運(yùn)行的軟件，同時(shí)也會(huì)加上其他的虛擬建模工具，共同進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的模擬和場(chǎng)景的三維創(chuàng)設(shè)。與傳統(tǒng)的場(chǎng)景模擬不同，虛擬現(xiàn)實(shí)的建模難度顯然是更高的，直觀和全面的要求使得在建模過程中需要更加重視具體的每一點(diǎn)到整體結(jié)構(gòu)和復(fù)雜面上的建構(gòu)。

4 建筑景觀漫游動(dòng)畫設(shè)計(jì)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的技術(shù)內(nèi)容

4.1 細(xì)節(jié)與層次模擬技術(shù)

該技術(shù)也就是LOD 技術(shù)，是在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中比較基礎(chǔ)的技術(shù)內(nèi)容之一。細(xì)節(jié)與層次模擬技術(shù)，顧名思義，能夠?yàn)樵谔摂M環(huán)境的模擬中實(shí)現(xiàn)不同物體之間的層次以及物體本身的層次方面進(jìn)行模型的建立。在具體的三維建筑景觀模擬的時(shí)候，漫游動(dòng)畫的設(shè)計(jì)離不開對(duì)于豐富結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，而同時(shí)，與平面不同，三維同時(shí)還要重視物體的視點(diǎn)問題，包括與此相關(guān)的物體細(xì)節(jié)清晰度問題、宏觀景觀的分辨問題。該模擬技術(shù)則能夠很好地解決這種問題，通過分辨率模型的不同，來創(chuàng)設(shè)對(duì)于細(xì)節(jié)的表現(xiàn)，從而不僅彌補(bǔ)了傳統(tǒng)建筑景觀表現(xiàn)形式中的不足，還減少了在細(xì)節(jié)繪制方面帶來的時(shí)間浪費(fèi)，增強(qiáng)了漫游動(dòng)畫設(shè)計(jì)最終的效果。

4.2 實(shí)例化操作技術(shù)

實(shí)例化操作技術(shù)在建筑景觀漫游動(dòng)畫設(shè)計(jì)中，主要的應(yīng)用方法是彌補(bǔ)同一物體多次建模的缺點(diǎn)。實(shí)例化操作技術(shù)，實(shí)際上就是對(duì)于某一物體或者是場(chǎng)景的應(yīng)用進(jìn)行統(tǒng)一建模，也即只需要建造起一個(gè)統(tǒng)一的模型，而后利用該技術(shù)應(yīng)用這一模型，將模型引入在不同的場(chǎng)景中。通過對(duì)同一個(gè)物體進(jìn)行一個(gè)模型的建造和利用，避免出現(xiàn)不必要的重復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)工作量的減少和工作效率的提升，同時(shí)由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)于計(jì)算機(jī)應(yīng)用的要求，該技術(shù)也能夠有效地降低計(jì)算機(jī)的操作負(fù)荷、節(jié)約內(nèi)存，讓漫游動(dòng)畫的設(shè)計(jì)更有效率。

4.3 紋理放射技術(shù)

紋理放射技術(shù)，在建筑景觀漫游動(dòng)畫設(shè)計(jì)中是非常重要的。和其他的一些動(dòng)畫設(shè)計(jì)有所不同，對(duì)建筑景觀進(jìn)行漫游動(dòng)畫設(shè)計(jì)，離不開細(xì)節(jié)的模擬，做好細(xì)節(jié)建造的真實(shí)感，是提高交互感、體驗(yàn)感的重要途徑，也是給用戶更加真實(shí)體驗(yàn)的有效方式，尤其是建筑景觀中往往具有一些紋理、細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，這些細(xì)節(jié)能否得到良好的體現(xiàn)，是真實(shí)感形成的關(guān)鍵點(diǎn)。紋理放射技術(shù)，正是能夠進(jìn)行真實(shí)感增強(qiáng)的有效方法，通過紋理的放射，實(shí)際上也就是對(duì)于真實(shí)的圖形、花紋等進(jìn)行模擬和呈現(xiàn)，通過三維立體的方法將紋理呈現(xiàn)在建筑中，加強(qiáng)建筑景觀的真實(shí)感。同時(shí)，這一技術(shù)還能夠降低動(dòng)畫設(shè)計(jì)和制作中的工作量，利用模擬模型來進(jìn)行統(tǒng)一的引入，降低模型構(gòu)建的工作量。

4.4 交互漫游技術(shù)

交互漫游技術(shù)是在虛擬現(xiàn)實(shí)建筑漫游動(dòng)畫中，有效實(shí)現(xiàn)交互感和體驗(yàn)感的一項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容。該技術(shù)包含的包括了自主漫游技術(shù)和路徑漫游技術(shù)兩者，并且能夠?qū)崿F(xiàn)不同的模擬效果。在自主漫游技術(shù)之下，體驗(yàn)的用戶可以根據(jù)自己的個(gè)性化選擇來決定漫游的路線和內(nèi)容，從而通過技術(shù)設(shè)備來獲得更加自主的體驗(yàn)。而對(duì)應(yīng)的，路徑漫游技術(shù)，則能夠?qū)τ诼肪€進(jìn)行提前的設(shè)定和安排，避免其他因素的干擾，實(shí)現(xiàn)良好的交互效果。

5 結(jié)語

在建筑景觀漫游動(dòng)畫設(shè)計(jì)之中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛，技術(shù)也將不斷實(shí)現(xiàn)進(jìn)步。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠充分利用交互性等，更加細(xì)致地設(shè)計(jì)和詮釋建筑景觀的細(xì)節(jié)與宏觀，兼顧到宏觀的景象和具體的景觀細(xì)節(jié)建構(gòu)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫設(shè)計(jì)質(zhì)量的提升。因此，隨著技術(shù)和人們的體驗(yàn)需求的改變與進(jìn)步，基于虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)行建筑景觀漫游動(dòng)畫設(shè)計(jì)，需要設(shè)計(jì)師們更加提高設(shè)計(jì)能力和技術(shù)應(yīng)用水平，學(xué)習(xí)中外先進(jìn)的形式與技術(shù)提升，推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與動(dòng)畫設(shè)計(jì)的雙重發(fā)展。