吳寒

摘 要：VR——虛擬現(xiàn)實技術(shù)是當下最流行的一項前沿技術(shù)，并伴隨著智能設(shè)備大眾化變得愈發(fā)普及，越來越多的人都使用過簡易的VR設(shè)備看視頻或玩游戲，但在三維設(shè)計領(lǐng)域VR技術(shù)尚未普及，本文就是從這個突破點闡述VR和三維設(shè)計軟件的關(guān)系，以及未來三維軟件教學的方向。

關(guān)鍵詞：VR；虛擬現(xiàn)實；三維場景；即時渲染

1 VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)綜述

當今時代，科技發(fā)展日新月異，智能化已經(jīng)走入了我們的生活，大數(shù)據(jù)、人工智能成為熱門詞匯，今年，深度學習機器人Alpha Go戰(zhàn)勝圍棋國手李世石更加證明人工智能的強大。在這兩年，又有一個新的概念出現(xiàn)在人們面前，即“VR”技術(shù)。（圖1）

“VR”是“Virtual Reality”的簡寫，全稱是虛擬現(xiàn)實技術(shù)。所謂虛擬現(xiàn)實技術(shù)就是給人創(chuàng)造一個虛擬的環(huán)境，根據(jù)人左右眼的視覺差給人造成一個虛擬的場景，讓人感覺置身于該環(huán)境中，這種看似很科幻的技術(shù)如今已經(jīng)出現(xiàn)在人民大眾面前。其實早在很多年前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)就已經(jīng)出現(xiàn)了，只是由于當時的計算機性能還不夠強大，人工智能和交互設(shè)計還出于很初級的階段，所以這種技術(shù)并不為很多人所了解?，F(xiàn)如今，在智能手機極度普及的今天，VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)可謂是應(yīng)運而生。當前，VR虛擬眼鏡已經(jīng)非常廉價，低端的VR眼鏡只需要配合主流的智能手機就能實現(xiàn)虛擬顯示。這種眼鏡的工作方式是將手機的屏幕一分為二，并分別顯示差值化的同步內(nèi)容，再透過兩邊的鏡片傳入眼睛，誤導(dǎo)大腦產(chǎn)生三維場景的假象。而高端一些VR眼鏡則是利用高性能的游戲機或者電腦主機進行實時現(xiàn)實，其顯示原理也是基本一樣的。

2 VR技術(shù)對三維軟件的影響

隨著VR技術(shù)的火爆，越來越多的科技公司推出了他們的VR產(chǎn)品。近日，微軟公司開發(fā)了一款新型科技產(chǎn)品，名叫HoloLens，它是一個碩大的電子眼鏡頭盔，當你戴上它后便會置身一個虛擬和現(xiàn)實結(jié)合的空間，嚴格意義上HoloLens是一種混合顯示技術(shù)（VR+AR），即虛擬現(xiàn)實加增強現(xiàn)實。簡單地說，它可將虛擬的影像放到現(xiàn)實中，呈現(xiàn)一種亦真亦幻的效果。在微軟發(fā)布的Demo演示中，設(shè)計師戴上HoloLens使用手勢操作就完成了對設(shè)計作品的編輯和修改，通過即時渲染實現(xiàn)三維影像和真實場景疊加。例如（圖2）所示，設(shè)計師在電腦上用三維軟件設(shè)計摩托車模型，通過HoloLens眼鏡的影像投射，在現(xiàn)實的空間投射出三維立體的摩托車產(chǎn)品模型，而這個模型在現(xiàn)實中是不存在的，只能通過虛擬眼鏡才看得到。如此一來，使得演示變得非常直觀，編輯和修改也變得方便許多。

VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)說到底是一項顯示技術(shù)，作為對圖像的呈現(xiàn)，本質(zhì)上和現(xiàn)在的顯示器并無不同，但這項技術(shù)的發(fā)展對三維軟件推動和演進是革命性的。一方面，VR技術(shù)在演示上會更加真實生動；另一方面VR技術(shù)將帶來軟件操或游戲操作上的變革。

在顯示方面，VR帶來的顯示體驗無需再贅言；在操作方面，VR平臺上軟件的操作方式會發(fā)生很大的改變。由于VR三維設(shè)計軟件還并未正式發(fā)布，現(xiàn)在就以平板電腦帶來的操作變革為例。隨著平板電腦的普及，越來越多的年輕人喜歡用平板電腦代替?zhèn)鹘y(tǒng)電腦，相較于傳統(tǒng)臺式電腦的鼠標加鍵盤的操作模式，平板電腦的多點觸控技術(shù)（Multi-Touch）使得操控非常簡單直觀，我們可以使用手指的點觸、劃動、拖拽、抓取來進行相關(guān)操作。在三維軟件設(shè)計中，傳統(tǒng)的操作方式是通過鼠標的移動、點擊和鍵盤輸入指令調(diào)節(jié)參數(shù)，完成對項目的編輯。如主流三維軟件3Dsmax，其軟件內(nèi)容相當龐大，命令參數(shù)極為復(fù)雜，操作十分繁瑣，因此，達到精通的人并不多，并且這種傳統(tǒng)的操作方式在強調(diào)交互性的今天顯得有些落伍。而在平板電腦iPad平臺上，也出現(xiàn)了三維制圖軟件，例如“Home Design”App，這個軟件在結(jié)合平板電腦的多點觸控技術(shù)后，操作十分簡便，能夠通過拇指和食指縮放實現(xiàn)模型的構(gòu)建，使模型可以迅速成型，并能即時渲染。雖然目前渲染效果比傳統(tǒng)PC上的效果稍差，但我相信，過不了幾年，就會達到很逼真的渲染效果。以此為鑒，我能暢想在VR技術(shù)普及的未來，我們可以置身于虛擬場景中通過各種手勢來進行操作，使用虛擬滑塊對參數(shù)進行模糊調(diào)節(jié)，并通過即時渲染得到反饋，最終達到我們預(yù)想的效果。

3 當前三維軟件的教學的現(xiàn)存問題

現(xiàn)如今在這樣的變革中，我們該如何教授現(xiàn)有的三維設(shè)計軟件？如果傳統(tǒng)的軟件幾年后就要進博物館，我們還有必要這樣教嗎？我們究竟要教軟件的什么？

作為一名從事設(shè)三維設(shè)計軟件教學多年的老師，我想談一下我的看法。時代在發(fā)展，軟件在迭代，過時的軟件和落后過時的操作方式我認為可以不必再教了，隨著電腦硬件性能幾何級數(shù)倍的增長，即時渲染越來越普及，其渲染方式可以以最少時間的消耗帶來最直觀的效果，這樣的軟件必須進入教學之列；另一方面我認為三維設(shè)計軟件的教學應(yīng)該從三維設(shè)計的架構(gòu)原理入手！不必過多地強調(diào)技巧和參數(shù)，原理才是核心內(nèi)容。例如在3Dsmax渲染中，我時常要向?qū)W生講解材質(zhì)的屬性，諸如漫反射、反射、折射等，我是通過物理的原理去解釋這些屬性，學生在理解后，自然而然的懂得了材質(zhì)的調(diào)節(jié)方式。與此相對比的是，某學生在校外接受培訓(xùn)，在結(jié)業(yè)之時能夠做出較好的效果圖。當我詢問他是如何操作，這名學生便打開菜單選項調(diào)節(jié)，只說是第幾排第幾個選項和參數(shù)值，我問他為什么這么操作，他卻不知道，只說這樣效果好。我覺得這樣學習軟件沒有實際意義，因為不理解選項參數(shù)的含義只是機械的記住位置和參數(shù)，當有一天，軟件更新了，參數(shù)面板換了，那這個學生就不會做了。而當我在試用新的三維軟件時，即使我從未學過，也能很快入手。所以理解三維設(shè)計的構(gòu)架原理比起軟件本身重要得多。

4 三維軟件教學的展望

在三維軟件教學中，我認為不應(yīng)該只停留在電腦機房，還應(yīng)該使用特殊的試驗教室來輔助教學。這種教室需要提供各類模型讓學生理解建模，提供不同的材質(zhì)樣品讓學生觸摸感受材質(zhì)，演示不同的光源效果讓學生了解燈光，等等。簡而言之，就是以現(xiàn)實的角度為學生在頭腦中構(gòu)建三維構(gòu)架體系，等這個體系逐步完善了，即使將來在虛擬現(xiàn)實場景中，學生也能根據(jù)這種構(gòu)架體系去適應(yīng)新的軟件，并做出更好的作品。