基于虚拟现实建筑景观漫游动画设计研究

赵晓静

（德州职业技术学院 山东省德州市 253034）

在今天的信息技术迅速发展中，许多技术被应用在新兴的行业、日常工作和生活中，其中，在制图、效果演示、动画设计等中，虚拟现实技术得到了比较广泛的应用。通过虚拟现实技术，能够更加直接且明确地表现出真实的建筑景观，无论是在具体的细节、构架等方面还是宏观的场景、环境等方面。而计算机网络相关技术基础上，虚拟现实技术还能够在建筑景观动画设计中表现出强大的交互性，通过优秀的模拟功能，帮助用户对于建筑有更加真实和直观的体验。

1 虚拟现实技术概述

1.1 虚拟现实技术的概念

近年来，虚拟现实技术的出现引起了广泛的关注，同时这一技术的迅速进步也使其更加多样化地应用在了人们的日常工作和生活之中。虚拟现实技术顾名思义，是要利用和模拟自然环境、物质条件下也即现实的某些视觉、动作等的技术，这一技术也被称为人工环境，从中可以看出主要的定义。该技术最初起源于美国并且主要在具体的城市规划之中应用，为城市规划提供比较优秀的环境模拟，现在越来越应用在更加广泛的生活以及设计工作之中。

1.2 虚拟现实技术的实现方式

实现虚拟现实技术的方式比较多样。

（1）三维建模技术，是虚拟现实技术的重要基础，这一技术能够为虚拟现实的实现提供场景、环境的构建；

（2）场景构建技术，这一技术能够为三维建模基础之上的现实构建和模拟提供进一步的完善，使虚拟现实技术的效果更佳；

（3）交互技术，虚拟现实技术在应用中往往具备交互性，这也是该技术的一项优点，交互技术能够通过传统几何建模交互技术与图像交互技术，对虚拟现实技术提供核心关键环境的架构，给予更真实直观的体验；

（4）数据收集技术，主要是对于现实环境的收集，包括各种具体的数字数据、照片以及地图等数据等，虚拟现实技术的实现离不开与内容相关的数据，因此数据收集在该技术的实现中也是重要的。

1.3 基于虚拟现实技术建筑景观动画设计的优点

基于虚拟现实技术进行建筑景观相关的动画设计，在虚拟现实技术本身所具有的三大特征之上，实现现实建筑内容、景观与虚拟动画和信息技术的结合，具有很大的优点。

（1）通过虚拟现实能够实现比传统建筑表现更加真实的内容，在传统建筑景观表现中，往往要通过整体到局部的平面方式，而这种方式容易导致细节和整体景观的统一感无法直观表现出来，而通过虚拟现实技术，则能够建立起更加逼真的空间感和立体感，利用三维立体模拟的特殊性，让建筑景观的表现形式更加立体化，实现交互性等，弥补传统建筑表现的不足；

（2）虚拟现实技术的感染力也是极强的，在进行建筑漫游动画设计的时候，虚拟现实能够让镜头的表现力更强、表现范围更广，从整体上建筑景观的形式和布局，到运用镜头来展示建筑的具体细节与架构等，还可以通过交互和运动的切换，让用户体验到行走、视觉等不同的感官带来的不同体验，实现极强的感染力。

2 建筑漫游动画中虚拟现实技术的特征

2.1 沉浸性

沉浸性本身指的是用户或是体验者在虚拟世界之中所感受到的环境的真实程度，如果感受能够很直观且真实，那么就做到了比较好的沉浸性。而沉浸性也能够为交互的实现、体验效果的提升提供良好的基础，因此在建筑漫游动画中应用虚拟现实技术，沉浸性不仅是一项突出特征，而且是基础的特征。虚拟现实技术的特点之一就在于人们能够通过主体的投影，对于虚拟现实环境进行观察和了解，沉浸并且存在其中，进一步实现交互等，用户在体验过程中，能够得到视觉、听觉乃至于自己动作所获得的沉浸感和体验感，从而真正感受到建筑漫游的效果。

2.2 交互性

虚拟现实技术的交互性十分突出，今天的虚拟现实技术提供体验的时候，往往需要借助相应的设备，而佩戴设备为用户提供了互动的基础，这也是该技术能够并且迅速在现实工作与日常中得到了广泛的推广的重要原因。在虚拟现实技术所提供的环境构建中，人们的操作能力得以在自然环境中进行反馈，也即能够通过互动来得到一定的结果，从而进行推断。手势、动作等所获得的视觉、听觉等方面的感官体验和交互体验，能够让用户得到一种身临其境的感觉。

2.3 感知性

感知性，这一特征意味着人们通过虚拟现实技术，是能够更加直观地获取相关的知识和信息，并且获取主要是通过自己的主观认知与感知。感知性在建筑景观漫游动画中也是重要的一个因素，其意味着用户在体验时能够获得良好的感官体验，尤其是相比于传统的技术所展现出来的建筑形式和动画内容，虚拟现实技术基础之上的动画设计显然更具有感知特征。

2.4 想象性

虚拟现实技术所呈现出来的建筑景观漫游动画的一大特征还在于想象性，虽然虚拟现实代表的是比传统建筑呈现方式更真实、更全面的环境模拟和建筑构建，但是从基础上是离不开想象性的，例如基于该技术的漫游动画中也会出现现实中并不存在或者是想象中未来的建筑情景。基于虚拟现实技术进行建筑景观的漫游动画设计，目的和意义不仅限于弥补、突破传统展现形式的限制，给用户更优秀的感官体验，也在于帮助体验的用户开拓思维，得到更加广泛的灵感激发，在模拟现实的基础之上同时实现艺术价值。

3 虚拟现实技术在建筑景观漫游动画中的运用关键

3.1 三维建模

运用虚拟现实技术进行相关的建筑景观漫游动画设计的关键之一，在于三维建模的设计和软件应用。三维建模技术、三维交互等，均涵盖在此范围之中，而虚拟现实技术实现的基础也在于三维建模技术能够有效应用。通过三维建模，能够对虚拟现实的环境和景观进行基础的运算模拟和真实性还原，尤其是对于可视化场景、宏观景象和具体景观结构的模拟，是非常重要的。三维建模技术所提供的现实模拟场景是虚拟现实技术进一步实现交互性、感知性等的基础。

3.2 精确建模

在虚拟现实技术的应用中，精确建模也是非常重要的。与传统的建筑景观呈现形式不同的是，虚拟现实技术的运用，强调的就是对现实景观的某种意义上的重现和模拟，尤其是从细节到整体的完整性给用户带来的体验，因而对于精确建模就提出了更高的要求。精确建模软件中，Pro/Engineer 系统作为代表，表现出了在建模过程中，对于造型自由、建模形式全面等的表现，通过这一技术软件，能够实现曲面建模和实体建模，同时还可以对图形进行渲染和自由打造，既能够更加自由地对现实环境进行模拟，还能够具有一定的想象和发展空间，利于规划现实中不存在的一些场景，尤其是工业项目中，更注重精确性，也就更强调精确建模的重要性。

3.3 三维动画制作

三维动画制作是虚拟现实技术在漫游动画设计中实现运用的一个重要内容，以3D MAX 为代表，许多软件都是为三维模型创建、三维动画制作服务的，这些软件以及多样性的插件，能够在漫游动画设计中实现还原与拓展。三维动画软件制作的动画效果，对于画面的渲染效果更好、更及时。

3.4 虚拟现实建模

虚拟现实建模技术的实现中，MultiGen Creator 是一个具有代表性的实时运行的软件，同时也会加上其他的虚拟建模工具，共同进行虚拟现实的模拟和场景的三维创设。与传统的场景模拟不同，虚拟现实的建模难度显然是更高的，直观和全面的要求使得在建模过程中需要更加重视具体的每一点到整体结构和复杂面上的建构。

4 建筑景观漫游动画设计中虚拟现实技术的技术内容

4.1 细节与层次模拟技术

该技术也就是LOD 技术，是在虚拟现实技术中比较基础的技术内容之一。细节与层次模拟技术，顾名思义，能够为在虚拟环境的模拟中实现不同物体之间的层次以及物体本身的层次方面进行模型的建立。在具体的三维建筑景观模拟的时候，漫游动画的设计离不开对于丰富结构的设计，而同时，与平面不同，三维同时还要重视物体的视点问题，包括与此相关的物体细节清晰度问题、宏观景观的分辨问题。该模拟技术则能够很好地解决这种问题，通过分辨率模型的不同，来创设对于细节的表现，从而不仅弥补了传统建筑景观表现形式中的不足，还减少了在细节绘制方面带来的时间浪费，增强了漫游动画设计最终的效果。

4.2 实例化操作技术

实例化操作技术在建筑景观漫游动画设计中，主要的应用方法是弥补同一物体多次建模的缺点。实例化操作技术，实际上就是对于某一物体或者是场景的应用进行统一建模，也即只需要建造起一个统一的模型，而后利用该技术应用这一模型，将模型引入在不同的场景中。通过对同一个物体进行一个模型的建造和利用，避免出现不必要的重复，从而实现工作量的减少和工作效率的提升，同时由于虚拟现实技术对于计算机应用的要求，该技术也能够有效地降低计算机的操作负荷、节约内存，让漫游动画的设计更有效率。

4.3 纹理放射技术

纹理放射技术，在建筑景观漫游动画设计中是非常重要的。和其他的一些动画设计有所不同，对建筑景观进行漫游动画设计，离不开细节的模拟，做好细节建造的真实感，是提高交互感、体验感的重要途径，也是给用户更加真实体验的有效方式，尤其是建筑景观中往往具有一些纹理、细节结构等内容，这些细节能否得到良好的体现，是真实感形成的关键点。纹理放射技术，正是能够进行真实感增强的有效方法，通过纹理的放射，实际上也就是对于真实的图形、花纹等进行模拟和呈现，通过三维立体的方法将纹理呈现在建筑中，加强建筑景观的真实感。同时，这一技术还能够降低动画设计和制作中的工作量，利用模拟模型来进行统一的引入，降低模型构建的工作量。

4.4 交互漫游技术

交互漫游技术是在虚拟现实建筑漫游动画中，有效实现交互感和体验感的一项技术内容。该技术包含的包括了自主漫游技术和路径漫游技术两者，并且能够实现不同的模拟效果。在自主漫游技术之下，体验的用户可以根据自己的个性化选择来决定漫游的路线和内容，从而通过技术设备来获得更加自主的体验。而对应的，路径漫游技术，则能够对于路线进行提前的设定和安排，避免其他因素的干扰，实现良好的交互效果。

5 结语

在建筑景观漫游动画设计之中，虚拟现实技术的应用将会越来越广泛，技术也将不断实现进步。通过虚拟现实技术，能够充分利用交互性等，更加细致地设计和诠释建筑景观的细节与宏观，兼顾到宏观的景象和具体的景观细节建构，实现动画设计质量的提升。因此，随着技术和人们的体验需求的改变与进步，基于虚拟现实进行建筑景观漫游动画设计，需要设计师们更加提高设计能力和技术应用水平，学习中外先进的形式与技术提升，推动虚拟现实技术与动画设计的双重发展。