郭秀娟 曹 東 吳巖金

(1:吉林建筑大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院，長春 130118； 2:吉林建筑大學(xué)電氣與電子信息工程學(xué)院，長春 130118)

虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality,VR),又稱為虛擬環(huán)境(Virtual Environments)、人造空間(Cyber space)、人工現(xiàn)實(Artificial Reality)、仿真技術(shù)(Simulator Technology)等.它集成了計算機圖形學(xué)、多媒體、人工智能、多傳感器、網(wǎng)絡(luò)、并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果[1].以模擬方式為使用者創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維圖像世界[2].虛擬現(xiàn)實技術(shù)是當今世界應(yīng)用非常廣泛的一項新技術(shù)，特別是在娛樂、教育、藝術(shù)及軍事與航空等領(lǐng)域，VR技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)給人們帶來了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益.

在建筑領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實作為一種獨特的技術(shù)手段，可以有效地解決抽象思維與其所產(chǎn)生的實體間的聯(lián)系問題.建筑與城市規(guī)劃行業(yè)關(guān)聯(lián)性和前瞻性要求較高，一直對全新的可視化技術(shù)需求最為迫切.本文以實際范例為基礎(chǔ)，對建筑虛擬現(xiàn)實模擬技術(shù)的實現(xiàn)進行研究，針對目前建筑行業(yè)對虛擬現(xiàn)實技術(shù)缺乏嘗試的情況以及其他主客觀的問題，探討虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于建筑領(lǐng)域的方法，用實例來解答虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑領(lǐng)域應(yīng)用中的疑惑.

1 虛擬小區(qū)規(guī)劃流程

建立一個小區(qū)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，使參與者仿佛置身于一個虛擬的世界中，實現(xiàn)交互式的全方位漫游[3]，需要完成以下工作：

(1) 制作模型. 首先需要簡化CAD圖紙，刪除CAD圖紙中的圖框、輔助線、數(shù)字、文字、填充圖形及小品等不屬于建模的部分.

將簡化后的CAD圖紙導(dǎo)入3DMAX，注意單位和位置，讓圖紙中心在坐標原點.根據(jù)導(dǎo)入的圖紙創(chuàng)建模型.在制作地形時，要注意擠出的高度需根據(jù)真實情況確定，如人行道會略高于道路.

(2) 為創(chuàng)建的模型指定材質(zhì). 動畫中的模型一般由團隊共同制作，所以應(yīng)盡量避免同類型材質(zhì)出現(xiàn)不同名稱.

(3) 根據(jù)腳本制作各鏡頭的攝影機運動動畫. 選擇音樂很重要，每段音樂都有其自己的內(nèi)容、含義和要表達的情感，它是否與這部動畫相匹配也是需要考慮的問題，配好音樂后完成預(yù)演動畫制作.

(4) 根據(jù)要求細化場景. 細化場景并非單純地將花草、樹木、人物等放置在場景中，而是需要人們在一定的空間中表達一定的思想、情感和意境，從而用畫面具體表現(xiàn)文案的思想和甲方的要求.

(5) 布置燈光與渲染各鏡頭序列. 根據(jù)所要表現(xiàn)的時間賦予場景白晝、黃昏、夜晚等光效，再渲染序列幀文件.

(6) 對渲染完成的每個鏡頭進行合成、剪輯，配上音樂后加上所需的字幕和特效，最終輸出動畫為成片.

2 項目分析及方法

首先要分析這個項目的類型，看它是屬于建筑設(shè)計表現(xiàn)類、城市規(guī)劃類，還是房地產(chǎn)宣傳類等，在確立類型之后對項目做出正確的評估，從而確立項目風格、內(nèi)容表現(xiàn)等.本項目屬于城市小區(qū)規(guī)劃項目，在場景的制作中也多以寫實為主，在影片的處理手法上，也有不錯的廣告效應(yīng).本項目需要在建筑、室內(nèi)及園林等規(guī)劃設(shè)計方面進行表現(xiàn)，將樓盤外觀、室內(nèi)結(jié)構(gòu)、物業(yè)管理、小區(qū)環(huán)境、生活配套等未來建成的生活場景進行演繹展示，讓人們輕松、清晰地了解家園的品質(zhì)[4-5].

影片分為以下5部分來表現(xiàn).① 從宏觀角度傳達產(chǎn)品的開發(fā)理念.傳達項目在山水之間，繁華之上；② 講述項目的區(qū)位.主要通過優(yōu)美的環(huán)境、完善的周邊配套，傳達享有盛世的繁華，生態(tài)人居理念；③ 運用鏡頭推進的形式，將優(yōu)美風光、完善的配套和悠閑生活展現(xiàn)出來，強調(diào)建筑的韻律，厚重而尊貴，突出建筑的風格；④ 介紹商圈，體現(xiàn)濃郁的社區(qū)文化風情及商業(yè)街的節(jié)奏，帶出繽紛的商業(yè)色彩；⑤ 整體節(jié)奏變換，最后以夜景將整個社區(qū)以真正富有視覺感染力的城市亮點的形象展現(xiàn)在客戶眼前.

本文是通過建筑漫游的演示來展現(xiàn)建筑的真實存在感，通過3DMAX來構(gòu)建虛擬的場景，后期加入AE特效及音效等，增加視覺和聽覺的效果.

具體實現(xiàn)步驟為：① CAD場景導(dǎo)入3DMAX中重復(fù)和復(fù)雜的地方使用MAX SCRIPT建模；② 場景材質(zhì)的添加和調(diào)整；③ 加入燈光和攝影機；④ VRAY渲染器參數(shù)調(diào)整；⑤ 動畫場景關(guān)鍵幀的設(shè)置；⑥ 分鏡頭序列幀渲染；⑦ AE較色與特效的添加；⑧ VEGAS片頭、分鏡和音效的整體合成.

3 后期合成

(1) AE片頭制作. AE片頭的制作分為三個部分，第一部分是一個個人logo的制作，photoshop制作分成的圖層，after effects的插件Trapcode Shine制作一個移動的光效；第二部分是一個個人logo的特效展示，用了after effects的插件Trapcode Shine，Trapcode Particular和Light Factory來制作光效和粒子特效；第三部分是建筑物logo的展示部分，利用AE做了一些動態(tài)的特效.

(2) AE分鏡頭較色處理. 場景都使用after effects的插件Magic Bullet Looks來制作的.

項目完成后要測試鏡頭的速度，檢測鏡頭的快慢是否有讓人產(chǎn)生熏暈感.播發(fā)幾次視頻后，如果測試沒問題，項目就完成了.部分鏡頭截圖如圖1所示.

圖1 部分鏡頭截圖

4 結(jié)語

利用計算機系統(tǒng)提供的人機對話工具,同虛擬環(huán)境中的物體交互操作,使人達到一種虛擬境界,但其感覺卻具有真實的效果.雖然制作建筑虛擬現(xiàn)實模擬技術(shù)的實現(xiàn)過程繁瑣，但最終的視覺效果還是令人滿意的.建筑虛擬現(xiàn)實的前景是廣闊的，它以新穎的立體傳播方式展示小區(qū)的規(guī)劃.建筑領(lǐng)域應(yīng)充分發(fā)揮其虛擬現(xiàn)實強大的潛在功能.

虛擬現(xiàn)實動畫本身闡述的場景與建筑，很大程度決定著動畫的表現(xiàn)手法，最終為建筑服務(wù).目前來看，無論是政府部門還是房地產(chǎn)開發(fā)商，越來越多不同領(lǐng)域的客戶早已意識到，建筑虛擬現(xiàn)實未來發(fā)展前景是美好的.

目前，建筑動畫虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用尚處于研究階段，相信隨著這方面技術(shù)的進一步發(fā)展，將會得到更廣泛地應(yīng)用.

參 考 文 獻

[1] 張 濤.多媒體技術(shù)與虛擬現(xiàn)實[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008:220.

[2] 郭葆鋒.建筑三維動畫技術(shù)[J].華僑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)報)，2002,23(3):278-282.

[3] 方小峰.基于虛擬現(xiàn)實的城市規(guī)劃三維仿真設(shè)計系統(tǒng)[J].計算機仿真，2007,24(3):230-234.

[4] 李 芾,張行彪.三維動畫在建筑設(shè)計中的運用——建筑動畫[J]，華中建筑，2007:25(8):53-54.

[5] 章海濤,林 海.基于幾何和圖像的建筑物建模方法的實現(xiàn)[J].小型微型計算機系統(tǒng),1998,19(8):56-62.