基于虛擬現實建筑景觀漫游動畫設計研究

趙曉靜

（德州職業技術學院 山東省德州市 253034）

在今天的信息技術迅速發展中，許多技術被應用在新興的行業、日常工作和生活中，其中，在制圖、效果演示、動畫設計等中，虛擬現實技術得到了比較廣泛的應用。通過虛擬現實技術，能夠更加直接且明確地表現出真實的建筑景觀，無論是在具體的細節、構架等方面還是宏觀的場景、環境等方面。而計算機網絡相關技術基礎上，虛擬現實技術還能夠在建筑景觀動畫設計中表現出強大的交互性，通過優秀的模擬功能，幫助用戶對于建筑有更加真實和直觀的體驗。

1 虛擬現實技術概述

1.1 虛擬現實技術的概念

近年來，虛擬現實技術的出現引起了廣泛的關注，同時這一技術的迅速進步也使其更加多樣化地應用在了人們的日常工作和生活之中。虛擬現實技術顧名思義，是要利用和模擬自然環境、物質條件下也即現實的某些視覺、動作等的技術，這一技術也被稱為人工環境，從中可以看出主要的定義。該技術最初起源于美國并且主要在具體的城市規劃之中應用，為城市規劃提供比較優秀的環境模擬，現在越來越應用在更加廣泛的生活以及設計工作之中。

1.2 虛擬現實技術的實現方式

實現虛擬現實技術的方式比較多樣。

（1）三維建模技術，是虛擬現實技術的重要基礎，這一技術能夠為虛擬現實的實現提供場景、環境的構建；

（2）場景構建技術，這一技術能夠為三維建模基礎之上的現實構建和模擬提供進一步的完善，使虛擬現實技術的效果更佳；

（3）交互技術，虛擬現實技術在應用中往往具備交互性，這也是該技術的一項優點，交互技術能夠通過傳統幾何建模交互技術與圖像交互技術，對虛擬現實技術提供核心關鍵環境的架構，給予更真實直觀的體驗；

（4）數據收集技術，主要是對于現實環境的收集，包括各種具體的數字數據、照片以及地圖等數據等，虛擬現實技術的實現離不開與內容相關的數據，因此數據收集在該技術的實現中也是重要的。

1.3 基于虛擬現實技術建筑景觀動畫設計的優點

基于虛擬現實技術進行建筑景觀相關的動畫設計，在虛擬現實技術本身所具有的三大特征之上，實現現實建筑內容、景觀與虛擬動畫和信息技術的結合，具有很大的優點。

（1）通過虛擬現實能夠實現比傳統建筑表現更加真實的內容，在傳統建筑景觀表現中，往往要通過整體到局部的平面方式，而這種方式容易導致細節和整體景觀的統一感無法直觀表現出來，而通過虛擬現實技術，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，讓建筑景觀的表現形式更加立體化，實現交互性等，彌補傳統建筑表現的不足；

（2）虛擬現實技術的感染力也是極強的，在進行建筑漫游動畫設計的時候，虛擬現實能夠讓鏡頭的表現力更強、表現范圍更廣，從整體上建筑景觀的形式和布局，到運用鏡頭來展示建筑的具體細節與架構等，還可以通過交互和運動的切換，讓用戶體驗到行走、視覺等不同的感官帶來的不同體驗，實現極強的感染力。

2 建筑漫游動畫中虛擬現實技術的特征

2.1 沉浸性

沉浸性本身指的是用戶或是體驗者在虛擬世界之中所感受到的環境的真實程度，如果感受能夠很直觀且真實，那么就做到了比較好的沉浸性。而沉浸性也能夠為交互的實現、體驗效果的提升提供良好的基礎，因此在建筑漫游動畫中應用虛擬現實技術，沉浸性不僅是一項突出特征，而且是基礎的特征。虛擬現實技術的特點之一就在于人們能夠通過主體的投影，對于虛擬現實環境進行觀察和了解，沉浸并且存在其中，進一步實現交互等，用戶在體驗過程中，能夠得到視覺、聽覺乃至于自己動作所獲得的沉浸感和體驗感，從而真正感受到建筑漫游的效果。

2.2 交互性

虛擬現實技術的交互性十分突出，今天的虛擬現實技術提供體驗的時候，往往需要借助相應的設備，而佩戴設備為用戶提供了互動的基礎，這也是該技術能夠并且迅速在現實工作與日常中得到了廣泛的推廣的重要原因。在虛擬現實技術所提供的環境構建中，人們的操作能力得以在自然環境中進行反饋，也即能夠通過互動來得到一定的結果，從而進行推斷。手勢、動作等所獲得的視覺、聽覺等方面的感官體驗和交互體驗，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實技術，是能夠更加直觀地獲取相關的知識和信息，并且獲取主要是通過自己的主觀認知與感知。感知性在建筑景觀漫游動畫中也是重要的一個因素，其意味著用戶在體驗時能夠獲得良好的感官體驗，尤其是相比于傳統的技術所展現出來的建筑形式和動畫內容，虛擬現實技術基礎之上的動畫設計顯然更具有感知特征。

2.4 想象性

虛擬現實技術所呈現出來的建筑景觀漫游動畫的一大特征還在于想象性，雖然虛擬現實代表的是比傳統建筑呈現方式更真實、更全面的環境模擬和建筑構建，但是從基礎上是離不開想象性的，例如基于該技術的漫游動畫中也會出現現實中并不存在或者是想象中未來的建筑情景。基于虛擬現實技術進行建筑景觀的漫游動畫設計，目的和意義不僅限于彌補、突破傳統展現形式的限制，給用戶更優秀的感官體驗，也在于幫助體驗的用戶開拓思維，得到更加廣泛的靈感激發，在模擬現實的基礎之上同時實現藝術價值。

3 虛擬現實技術在建筑景觀漫游動畫中的運用關鍵

3.1 三維建模

運用虛擬現實技術進行相關的建筑景觀漫游動畫設計的關鍵之一，在于三維建模的設計和軟件應用。三維建模技術、三維交互等，均涵蓋在此范圍之中，而虛擬現實技術實現的基礎也在于三維建模技術能夠有效應用。通過三維建模，能夠對虛擬現實的環境和景觀進行基礎的運算模擬和真實性還原，尤其是對于可視化場景、宏觀景象和具體景觀結構的模擬，是非常重要的。三維建模技術所提供的現實模擬場景是虛擬現實技術進一步實現交互性、感知性等的基礎。

3.2 精確建模

在虛擬現實技術的應用中，精確建模也是非常重要的。與傳統的建筑景觀呈現形式不同的是，虛擬現實技術的運用，強調的就是對現實景觀的某種意義上的重現和模擬，尤其是從細節到整體的完整性給用戶帶來的體驗，因而對于精確建模就提出了更高的要求。精確建模軟件中，Pro/Engineer 系統作為代表，表現出了在建模過程中，對于造型自由、建模形式全面等的表現，通過這一技術軟件，能夠實現曲面建模和實體建模，同時還可以對圖形進行渲染和自由打造，既能夠更加自由地對現實環境進行模擬，還能夠具有一定的想象和發展空間，利于規劃現實中不存在的一些場景，尤其是工業項目中，更注重精確性，也就更強調精確建模的重要性。

3.3 三維動畫制作

三維動畫制作是虛擬現實技術在漫游動畫設計中實現運用的一個重要內容，以3D MAX 為代表，許多軟件都是為三維模型創建、三維動畫制作服務的，這些軟件以及多樣性的插件，能夠在漫游動畫設計中實現還原與拓展。三維動畫軟件制作的動畫效果，對于畫面的渲染效果更好、更及時。

3.4 虛擬現實建模

虛擬現實建模技術的實現中，MultiGen Creator 是一個具有代表性的實時運行的軟件，同時也會加上其他的虛擬建模工具，共同進行虛擬現實的模擬和場景的三維創設。與傳統的場景模擬不同，虛擬現實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到整體結構和復雜面上的建構。

4 建筑景觀漫游動畫設計中虛擬現實技術的技術內容

4.1 細節與層次模擬技術

該技術也就是LOD 技術，是在虛擬現實技術中比較基礎的技術內容之一。細節與層次模擬技術，顧名思義，能夠為在虛擬環境的模擬中實現不同物體之間的層次以及物體本身的層次方面進行模型的建立。在具體的三維建筑景觀模擬的時候，漫游動畫的設計離不開對于豐富結構的設計，而同時，與平面不同，三維同時還要重視物體的視點問題，包括與此相關的物體細節清晰度問題、宏觀景觀的分辨問題。該模擬技術則能夠很好地解決這種問題，通過分辨率模型的不同，來創設對于細節的表現，從而不僅彌補了傳統建筑景觀表現形式中的不足，還減少了在細節繪制方面帶來的時間浪費，增強了漫游動畫設計最終的效果。

4.2 實例化操作技術

實例化操作技術在建筑景觀漫游動畫設計中，主要的應用方法是彌補同一物體多次建模的缺點。實例化操作技術，實際上就是對于某一物體或者是場景的應用進行統一建模，也即只需要建造起一個統一的模型，而后利用該技術應用這一模型，將模型引入在不同的場景中。通過對同一個物體進行一個模型的建造和利用，避免出現不必要的重復，從而實現工作量的減少和工作效率的提升，同時由于虛擬現實技術對于計算機應用的要求，該技術也能夠有效地降低計算機的操作負荷、節約內存，讓漫游動畫的設計更有效率。

4.3 紋理放射技術

紋理放射技術，在建筑景觀漫游動畫設計中是非常重要的。和其他的一些動畫設計有所不同，對建筑景觀進行漫游動畫設計，離不開細節的模擬，做好細節建造的真實感，是提高交互感、體驗感的重要途徑，也是給用戶更加真實體驗的有效方式，尤其是建筑景觀中往往具有一些紋理、細節結構等內容，這些細節能否得到良好的體現，是真實感形成的關鍵點。紋理放射技術，正是能夠進行真實感增強的有效方法，通過紋理的放射，實際上也就是對于真實的圖形、花紋等進行模擬和呈現，通過三維立體的方法將紋理呈現在建筑中，加強建筑景觀的真實感。同時，這一技術還能夠降低動畫設計和制作中的工作量，利用模擬模型來進行統一的引入，降低模型構建的工作量。

4.4 交互漫游技術

交互漫游技術是在虛擬現實建筑漫游動畫中，有效實現交互感和體驗感的一項技術內容。該技術包含的包括了自主漫游技術和路徑漫游技術兩者，并且能夠實現不同的模擬效果。在自主漫游技術之下，體驗的用戶可以根據自己的個性化選擇來決定漫游的路線和內容，從而通過技術設備來獲得更加自主的體驗。而對應的，路徑漫游技術，則能夠對于路線進行提前的設定和安排，避免其他因素的干擾，實現良好的交互效果。

5 結語

在建筑景觀漫游動畫設計之中，虛擬現實技術的應用將會越來越廣泛，技術也將不斷實現進步。通過虛擬現實技術，能夠充分利用交互性等，更加細致地設計和詮釋建筑景觀的細節與宏觀，兼顧到宏觀的景象和具體的景觀細節建構，實現動畫設計質量的提升。因此，隨著技術和人們的體驗需求的改變與進步，基于虛擬現實進行建筑景觀漫游動畫設計，需要設計師們更加提高設計能力和技術應用水平，學習中外先進的形式與技術提升，推動虛擬現實技術與動畫設計的雙重發展。