增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬校園建筑漫游中的設(shè)計(jì)與呈現(xiàn)

摘要：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是未來(lái)科技發(fā)展的新方向已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)，很多相關(guān)研究和應(yīng)用都在不斷的突破和更新，該技術(shù)通過(guò)體感裝置在現(xiàn)實(shí)與虛擬之間架起了一座橋梁，讓人們獲得了前所未有的體驗(yàn)感。本文對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬校園建筑漫游中的設(shè)計(jì)與呈現(xiàn)進(jìn)行方案實(shí)施分析，闡述了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)于全面提升用戶的體驗(yàn)的創(chuàng)新與改革的意義所在，并對(duì)未來(lái)的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí);技術(shù);建筑漫游

一、引言

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是在信息化時(shí)代以迅雷不及掩耳之勢(shì)席卷全球，成為科技追逐的寵兒，具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)和前景。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)極大的拉近了人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界認(rèn)識(shí)的界限，人們借助增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備能在特定空間中獲得超越時(shí)空的虛擬體驗(yàn)，并通過(guò)虛擬信息來(lái)提升認(rèn)識(shí)和探索未知世界的能力，具有非常廣闊的應(yīng)用價(jià)值。目前國(guó)內(nèi)外高科技企業(yè)都增大對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究投入力度，其中蘋(píng)果CEO庫(kù)克就預(yù)言增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是未來(lái)科技的大趨勢(shì)之一，必將在眾多數(shù)字化行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

二、虛擬校園漫游系統(tǒng)的現(xiàn)狀

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)大幕在國(guó)內(nèi)正徐徐張開(kāi)，從剛結(jié)束的第四屆中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，北京理工大學(xué)梟龍科技團(tuán)隊(duì)帶來(lái)的AR智能眼睛項(xiàng)目獲得了季軍，給評(píng)委耳目一新的感覺(jué)，充分展現(xiàn)了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)廣闊的應(yīng)用前景。目前虛擬校園漫游系統(tǒng)需要通過(guò)三維軟件制作出現(xiàn)實(shí)校園的全部場(chǎng)景，通過(guò)三維引擎系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)者自主參觀學(xué)校主要建筑，還可以改變視點(diǎn)進(jìn)行細(xì)節(jié)觀察和漫游。從視覺(jué)體驗(yàn)來(lái)看，虛擬技術(shù)完全能實(shí)現(xiàn)用戶的需求，但是無(wú)法擺脫用戶對(duì)電腦的依賴，融入感和沉滲感并不強(qiáng)。而增強(qiáng)技術(shù)將解決此類(lèi)問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)用戶視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)以及真實(shí)的運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)，讓用戶通過(guò)增強(qiáng)技術(shù)關(guān)聯(lián)的體感裝置在有限空間里真實(shí)遨游學(xué)校，體驗(yàn)學(xué)校文化。

三、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬校園建筑漫游中的設(shè)計(jì)與呈現(xiàn)

1、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬校園建筑漫游的思路

虛擬現(xiàn)實(shí)建筑漫游系統(tǒng)已經(jīng)在建筑等行業(yè)廣泛應(yīng)用，并取得了顯著的商業(yè)效果。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)要在虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上加以突破，其核心是拋開(kāi)對(duì)電腦屏幕或投影的依賴，從目前以幾何、物理建模為主，向生理、行為、智能建模發(fā)展;全視角觀察和對(duì)環(huán)境溫度的感知以及味覺(jué)體驗(yàn)等。在實(shí)現(xiàn)用戶通過(guò)體感裝置和特定空間構(gòu)建的虛擬校園建筑漫游中，尚存在若干重大技術(shù)瓶頸，例如：真實(shí)場(chǎng)景數(shù)據(jù)的獲取同時(shí)與虛擬模型的無(wú)縫融合，非剛體物理建模及自由交互與實(shí)時(shí)逼真響應(yīng)，行為、智能與演化模型，模型的可建模性、復(fù)雜性與可信性，真三維顯示與自然化人機(jī)交互機(jī)制等。通過(guò)分析虛擬校園建筑漫游的技術(shù)難點(diǎn)，從而明確思路準(zhǔn)備進(jìn)行下一步的技術(shù)開(kāi)發(fā)和研究。

2、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬校園建筑漫游的技術(shù)呈現(xiàn)

著名科學(xué)家錢(qián)三強(qiáng)說(shuō)過(guò)：科學(xué)經(jīng)歷的是一條非常曲折非常艱難的道路。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展同樣處于探索階段，要實(shí)現(xiàn)虛擬校園建筑漫游的技術(shù)需要付出艱辛的努力，而高校是推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)研究的重要力量，因?yàn)槟抢锞奂舜罅康膶W(xué)者和精英。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬校園建筑漫游的基本框架是這樣的，首先用戶佩戴可視化裝置，并在特定的空間，進(jìn)行校園漫游探索，而且可以隨時(shí)切換要去的地方，如從圖書(shū)館到實(shí)驗(yàn)室，只需在眼前虛擬屏幕進(jìn)行地點(diǎn)確認(rèn)，即可進(jìn)入導(dǎo)航模式引領(lǐng)參觀者前往。你只需要簡(jiǎn)單地將屏幕拉到自己的視野范圍內(nèi)并調(diào)整尺寸，這也會(huì)減少人們對(duì)于電視、電腦、手機(jī)和平板電腦等展示設(shè)備的依賴。而且這個(gè)屏幕的虛擬世界和真實(shí)世界是相互融合的，用戶的視角將是360°無(wú)死角，真實(shí)感和臨場(chǎng)感是目前通過(guò)電腦顯示畫(huà)面無(wú)法達(dá)到的。具體的制作過(guò)程是首先進(jìn)行素材拍攝，接下來(lái)就開(kāi)始使用AutoCAD繪制建筑圖平面圖，然后導(dǎo)入到3DMAX進(jìn)行三維建模、材質(zhì)、燈光、渲染以及動(dòng)畫(huà)輸出。VRay燈光及材質(zhì)要進(jìn)行日景、黃昏、夜景不同風(fēng)格的表現(xiàn)。3D MAX建筑動(dòng)畫(huà)的工藝流程，建筑動(dòng)畫(huà)制作標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)像機(jī)特效，物體動(dòng)畫(huà)，人物基本動(dòng)作的調(diào)節(jié)，復(fù)雜地形的建模與貼圖繪制，不同天氣狀況的表現(xiàn)，多角度攝像機(jī)鏡頭的切換與輸出等。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)地將虛擬模型及場(chǎng)景與現(xiàn)實(shí)世界相匹配，并與之做出各種交互。

3、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬校園建筑漫游的推廣

任何事物的發(fā)展都是要經(jīng)歷一條曲折的道路，而技術(shù)是改變世界的利器。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬校園建筑漫游系統(tǒng)可以在高校進(jìn)行試點(diǎn)推廣，讓學(xué)生和家長(zhǎng)能在虛擬實(shí)驗(yàn)室感受學(xué)校環(huán)境和特色，360°全方位多視角對(duì)學(xué)校進(jìn)行暢游和觀光，從而增強(qiáng)對(duì)學(xué)校的認(rèn)可度，也展現(xiàn)學(xué)校的辦學(xué)實(shí)力和整體風(fēng)貌。同時(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)需要專門(mén)的研究人才和試驗(yàn)基地，學(xué)校是進(jìn)行技術(shù)和項(xiàng)目推進(jìn)的最好場(chǎng)所，也為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的推廣以校園實(shí)訓(xùn)基地和孵化器為依托，為教學(xué)研究人員和學(xué)生提供發(fā)揮才能的舞臺(tái)，通過(guò)他們集體的智慧創(chuàng)造新的突破。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)拓展的終極目標(biāo)不是終于學(xué)校，而是起點(diǎn)，默默耕耘的廣大教科研教師的職責(zé)可謂任重而道遠(yuǎn)。

四、小結(jié)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)目前在技術(shù)上仍有很多難點(diǎn)尚未攻克，科技轉(zhuǎn)化為商業(yè)化任重道遠(yuǎn)，國(guó)家文化部門(mén)大力扶持釋放的信號(hào)給各大研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)以足夠的信心，因而加大投入增強(qiáng)技術(shù)的研發(fā)力度，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的發(fā)展可以滲透到各行各業(yè)，如航空航天、國(guó)防軍事、裝備制造、智慧城市、醫(yī)療健康、公共安全、文化教育等。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)目前要解決的是怎樣將相關(guān)研究項(xiàng)目落地并快速的產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，這也是需要我們共同努力的方向所在，假以時(shí)日，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)必將滲透并改變我們的生活，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)中華民族的振興和強(qiáng)國(guó)之路具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

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作者簡(jiǎn)介：王中州（1972.7）男，漢族，籍貫：陜西西安人，廣州城建職業(yè)學(xué)院 講師，碩士學(xué)位，專業(yè)：軟件工程，研究方向：計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作