基于3D虛擬技術(shù)的建筑漫游動(dòng)畫(huà)實(shí)踐分析

王健

（長(zhǎng)沙理工大學(xué)設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410015）

基于3D虛擬技術(shù)的建筑漫游動(dòng)畫(huà)實(shí)踐分析

王健

（長(zhǎng)沙理工大學(xué)設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410015）

新時(shí)期，各行各業(yè)在高新技術(shù)的支持下，均迎來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。虛擬技術(shù)的問(wèn)世，將建筑漫游動(dòng)畫(huà)的創(chuàng)作提升到了新的高度。在3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的輔助下，人們可以以虛擬動(dòng)畫(huà)的形式，展示出設(shè)計(jì)建筑的三維效果。同時(shí)，在建筑漫游中，還能隨意切換角度、景別，極大地滿(mǎn)足了觀看者的視聽(tīng)感官。本文圍繞基于3D虛擬技術(shù)的建筑漫游動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)展開(kāi)探討，通過(guò)實(shí)踐分析3D虛擬技術(shù)在建筑漫游動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值。

3D虛擬技術(shù)；建筑漫游；動(dòng)畫(huà)

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益普及使人們的生活方式、工作方式與學(xué)習(xí)方式在悄然間發(fā)生著巨大改變，數(shù)字信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展得如火如荼，為城市發(fā)展注入了新鮮血液。城市信息化儼然已成為未來(lái)城市發(fā)展的必經(jīng)之路，數(shù)字城市發(fā)展戰(zhàn)略現(xiàn)已成為推動(dòng)我國(guó)走可持續(xù)發(fā)展道路的新動(dòng)力。數(shù)字城市指的是，借助空間信息，構(gòu)建虛擬平臺(tái)，將自然環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施等一系列城市信息，通過(guò)數(shù)字形式模擬出來(lái)，以便城市管理者更為清楚地了解現(xiàn)階段城市整體格局與運(yùn)轉(zhuǎn)情況。作實(shí)現(xiàn)數(shù)字城市不可或缺的必要條件，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重要價(jià)值不言而喻。本文對(duì)基于3D虛擬技術(shù)的建筑漫游動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)與實(shí)踐進(jìn)行研究，為充分發(fā)揮出虛擬技術(shù)在大建筑漫游動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)，盡早實(shí)現(xiàn)數(shù)字城市略盡綿力。

一、3D虛擬技術(shù)的概述

3D虛擬技術(shù)，是一種在計(jì)算機(jī)高級(jí)人際界面中，通過(guò)對(duì)圖形圖像技術(shù)、人工智能技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多媒體技術(shù)、多傳感技術(shù)的郵寄結(jié)合，創(chuàng)造出超越真實(shí)世界的多為信息空間的新興技術(shù)。3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬出的多為信息空間，能夠給人身臨其境的感官體驗(yàn)。目前，3D虛擬技術(shù)已獲得廣泛應(yīng)用，并早航空航天以及軍事領(lǐng)域中，發(fā)揮著重要作用。目前，3D尋你技術(shù)日益普及，逐漸滲透進(jìn)建筑設(shè)計(jì)、影視于樂(lè)等行業(yè)中，極大地豐富了人類(lèi)的于樂(lè)生活，也為各行各業(yè)工作獲得的順利開(kāi)展提供了極大的便捷。

二、3D虛擬技術(shù)在建筑漫游動(dòng)畫(huà)中的應(yīng)用價(jià)值

在過(guò)去，建筑設(shè)計(jì)主要利用二維設(shè)計(jì)圖紙來(lái)表現(xiàn)設(shè)計(jì)理念，后來(lái)，隨著時(shí)代的發(fā)展，建筑沙盤(pán)模型、三圍建筑效果圖相繼問(wèn)世，改善了建筑設(shè)計(jì)的表現(xiàn)效果。然而，這一系列方法在使用過(guò)程中，始終帶有一定局限性。使用者只能透過(guò)由這三種方法制作出來(lái)的圖形，粗略地了解建筑的外形與格局，無(wú)法深入了解建筑設(shè)計(jì)的多維立體效果與內(nèi)部空間環(huán)境。3D虛擬技術(shù)的橫空出世，使這一問(wèn)題迎刃而解。

將3D虛擬技術(shù)引進(jìn)建筑漫游動(dòng)畫(huà)中，能夠有效改善傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)展示形式的缺陷，進(jìn)一步優(yōu)化建筑設(shè)的展示效果。它融合了三維動(dòng)畫(huà)與多媒體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)動(dòng)畫(huà)、音像、文字的一體化管理。由3D虛擬技術(shù)設(shè)計(jì)出的建筑漫游動(dòng)畫(huà)，能夠使用戶(hù)更為全面、透徹地了解設(shè)計(jì)建筑的每一個(gè)細(xì)節(jié)。用戶(hù)不但能夠從任何角度、景別去觀察建筑物，還能體驗(yàn)行走、奔跑、飛行等運(yùn)動(dòng)模式，并能對(duì)建筑物四周的環(huán)境、交通、基礎(chǔ)設(shè)施建筑等情況有一個(gè)詳細(xì)的了解。值得一提的是，3D建筑漫游動(dòng)畫(huà)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)照效果與自然天氣的虛擬構(gòu)建，因此在展示建筑設(shè)計(jì)時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)氣候條件的任意切換。利用漫游動(dòng)畫(huà)虛擬現(xiàn)實(shí)的動(dòng)態(tài)聲畫(huà)展示，能夠使設(shè)計(jì)方案得以生動(dòng)、形象的展示出來(lái)，是目前最受大眾青睞的建筑設(shè)計(jì)展現(xiàn)方式。

三、3D虛擬技術(shù)的建筑漫游動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)實(shí)踐分析

多數(shù)3D建筑漫游動(dòng)畫(huà)，主要以短篇的形式展示設(shè)計(jì)建筑的相關(guān)信息，其制作過(guò)程與3D動(dòng)畫(huà)影片的制作十分類(lèi)似。3D建筑漫游東湖與3D動(dòng)畫(huà)影片的主要差別，就是3D動(dòng)畫(huà)影片演出者是人物角色，而3D建筑漫游動(dòng)畫(huà)的“演出者”是建筑物。據(jù)了解，仍和一部完整的3D建筑漫游動(dòng)畫(huà)，均需經(jīng)過(guò)動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)、建筑模型的構(gòu)建、突出多維空間效果、后期合成輸出等六個(gè)步驟。

（一）前期規(guī)劃

科學(xué)、合理的前期規(guī)劃，是確保建筑漫游動(dòng)畫(huà)制作得以有條不紊、有據(jù)可依、順利進(jìn)行的基本前提。所以，在正式開(kāi)始制作漫游動(dòng)畫(huà)前，制作人員務(wù)必要對(duì)所需設(shè)計(jì)的規(guī)劃建筑進(jìn)行全方位、多角度的考量，以確保設(shè)計(jì)出的建筑盡量符合消費(fèi)人群的需求，能夠充分體現(xiàn)出人文理念。前期規(guī)劃的制定，主要是為相關(guān)工作人員了解整個(gè)項(xiàng)目的具體實(shí)施流程以及具體工作內(nèi)容。然后，要明確設(shè)計(jì)者需要透過(guò)這部建筑漫游動(dòng)畫(huà)，向客戶(hù)傳遞出什么樣的訊息或彰顯出什么樣的設(shè)計(jì)理念，并對(duì)實(shí)現(xiàn)這一目的的具體過(guò)程與主要方法進(jìn)行設(shè)定。分鏡頭臺(tái)本的設(shè)計(jì)是動(dòng)畫(huà)制作前期的重點(diǎn)內(nèi)容，它將決定攝像機(jī)動(dòng)畫(huà)設(shè)定與后期合成剪輯制作的方向，直接影響到整部建筑漫游動(dòng)畫(huà)的最終效果。建筑漫游動(dòng)畫(huà)分鏡頭臺(tái)本的設(shè)計(jì)原則，首先要結(jié)合設(shè)計(jì)的建筑形態(tài)與周邊環(huán)境，將表現(xiàn)目標(biāo)建筑作為根本目標(biāo)，圍繞目標(biāo)建筑、周邊環(huán)境等，展開(kāi)鏡頭設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)明扼要、流程通順流暢是分鏡頭設(shè)計(jì)的主要要求，分鏡頭的設(shè)計(jì)既要確保能夠烘托出主要建筑物，還要注意不可太過(guò)華麗，以免宣兵多主。另外，在切換鏡頭時(shí)，務(wù)必要符合一定劇情邏輯，都要靈活應(yīng)用不同景別與不同角度，全方位展示建筑的具體情況。

（二）建筑模型的構(gòu)建

做好充分的前期規(guī)劃工作后，即可動(dòng)畫(huà)的“演出者”——建筑模型進(jìn)行制作了。建筑模型的構(gòu)建工作，其實(shí)是將客戶(hù)或設(shè)計(jì)方提供的建筑平面圖紙治療，通過(guò)3dsmax軟件的處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑模型三維立體效果的展示。在構(gòu)建建筑模型的過(guò)程中，動(dòng)畫(huà)制作人員應(yīng)拿捏好比例，根據(jù)建筑平面效果圖中的尺寸，在CAD軟件中繪制出同等比例的二維圖形。在這一過(guò)程中，應(yīng)盡量降低確定數(shù)值的誤差，以免完成建筑嚴(yán)重脫離設(shè)計(jì)。隨后，將CAD圖紙導(dǎo)入進(jìn)3dsmax軟件內(nèi)，經(jīng)拉伸、變形等一系列處理，最終形成三圍模型。需要注意的是，制作人員在進(jìn)行建筑模型的構(gòu)建工作時(shí)，務(wù)必要認(rèn)真仔細(xì)，注意細(xì)節(jié)之處的表現(xiàn)，以確保簡(jiǎn)稱(chēng)模型的準(zhǔn)確度。建筑模型的質(zhì)量將會(huì)直接影響到動(dòng)畫(huà)的展示效果，制作人員務(wù)必深刻地認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，在構(gòu)建模型時(shí)切勿有所懈怠。

（三）充分運(yùn)用燈光效果

建筑模型出爐后，應(yīng)根據(jù)建筑模型的設(shè)計(jì)需求以及動(dòng)畫(huà)制作的需求，選擇合適的貼圖材質(zhì)，并充分利用燈光效果，以改善整個(gè)漫游動(dòng)畫(huà)的展示效果。建筑漫游動(dòng)畫(huà)中，材質(zhì)與燈光是增強(qiáng)整體效果不可或缺的重要成分。在材質(zhì)與燈光的襯托下，漫游動(dòng)畫(huà)所呈現(xiàn)出的場(chǎng)景才會(huì)更加真實(shí)、在3dsmax技術(shù)中，材質(zhì)編輯器是完成材質(zhì)選擇與貼圖的主要工具。其工作原理，是結(jié)合模型的材質(zhì)需求，選擇配套的貼圖材質(zhì)，通過(guò)烘托將最終效果凸顯出來(lái)。材質(zhì)編輯器能夠?qū)崿F(xiàn)多種材質(zhì)的設(shè)置，如瓷磚、不了、剝離等，效果絕對(duì)能夠以假亂真。另外，制作人員還可以利用3dsmax材質(zhì)設(shè)置，直接完成真實(shí)效果的圖像貼圖工作，簡(jiǎn)化諸多不必要的工作流程，使整個(gè)模型的效果更加真實(shí)。

燈光的設(shè)置，能夠使建筑模型展現(xiàn)出許多不同效果，是烘托建筑模型的重要方式。當(dāng)場(chǎng)景未檢測(cè)到任何附加燈光時(shí)，則系統(tǒng)將會(huì)使用默認(rèn)的照明著色與渲染場(chǎng)景。經(jīng)燈光渲染后的建筑，效果為更為真實(shí)，且立體感與清晰度會(huì)得到明顯提升。在3dsmax軟件的輔助下，制作人員可任意選用各種不同類(lèi)型的燈光，模擬出建筑物在不同光照條件下的效果圖，使觀看者能夠了解建筑物在日間、夜間光照條件下的具體效果。

（四）攝像機(jī)動(dòng)畫(huà)制作

3D建筑漫游動(dòng)畫(huà)，主要利用設(shè)置攝像機(jī)的運(yùn)行軌跡捕捉鏡頭中的運(yùn)動(dòng)效果。攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡完全按照前期規(guī)劃的分鏡頭臺(tái)本來(lái)設(shè)定，是前期策劃的執(zhí)行過(guò)程?？砂凑疹A(yù)計(jì)規(guī)劃，將攝像機(jī)綁定在運(yùn)動(dòng)軌跡上，并設(shè)置好關(guān)鍵幀。利用攝像機(jī)還能通過(guò)播放預(yù)覽檢查動(dòng)畫(huà)效果。當(dāng)運(yùn)動(dòng)效果不夠理想時(shí)，還能通過(guò)調(diào)整時(shí)間軸上的關(guān)鍵幀，實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī)疼速度的控制，進(jìn)一步改善運(yùn)動(dòng)效果。另外，還可以通過(guò)更換計(jì)算機(jī)的目標(biāo)點(diǎn)，調(diào)整拍攝范圍，以便鏡頭能夠更好地捕捉到運(yùn)動(dòng)畫(huà)面。靈活運(yùn)用攝像機(jī)，能夠?yàn)殓R頭效果創(chuàng)造更多的可能性。任何角度、任何焦距、任何景別的鏡頭運(yùn)動(dòng)，均能在攝像機(jī)動(dòng)畫(huà)的輔助下來(lái)完成。動(dòng)畫(huà)素材越豐富，漫游動(dòng)畫(huà)的視覺(jué)效果越具有沖擊性，使觀看者的感受更加接近真實(shí)。

（五）突出多維空間效果

所謂的渲染突出，是展現(xiàn)建筑漫游動(dòng)畫(huà)效果的重要環(huán)節(jié)。在前期規(guī)劃、建筑模型構(gòu)建、材質(zhì)燈光應(yīng)用以及攝像機(jī)動(dòng)畫(huà)制作全部完成后，要價(jià)格所有動(dòng)畫(huà)鏡頭轉(zhuǎn)化為視頻或圖像。有過(guò)2D建筑漫游動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的工作者都知道，突出多維空間效果這一環(huán)節(jié)工作量大，難度系數(shù)高，往往需要投入大量的時(shí)間與精力。需要注意的是，經(jīng)渲染處理后直接輸出的視頻動(dòng)畫(huà)質(zhì)量，并不能直接投入使用，還需通后期制作，加入特效、字幕等，改善動(dòng)畫(huà)展現(xiàn)效果。因此，渲染輸出的形式往往是具備多種通道的RPF格式序列幀。通常情況下，選擇渲染器時(shí)，可根據(jù)現(xiàn)實(shí)需求，選擇默認(rèn)渲染器或高質(zhì)量Vary渲染器。Vary渲染器在使用過(guò)程中，能夠凸顯出更加真實(shí)的物理照明，相較于其他渲染工具，該工具能夠?yàn)楣ぷ魅藛T調(diào)解相關(guān)參數(shù)方面提供極大的便捷。

（六）后期合成輸出

完成上述一系列動(dòng)畫(huà)制作程序后，最后要進(jìn)行的是漫游動(dòng)畫(huà)的合成剪輯工作。在這一環(huán)節(jié)中，建筑漫游動(dòng)畫(huà)制作基本已經(jīng)接近尾聲，一部完整的建筑漫游動(dòng)畫(huà)即將誕生。動(dòng)畫(huà)后期的剪輯工作并不簡(jiǎn)單，要求相關(guān)工作人員不但需要具備熟練的業(yè)務(wù)技能，還應(yīng)具備專(zhuān)業(yè)審美水平。后期合成編輯工作并不是簡(jiǎn)單地將所有鏡頭通過(guò)剪切與鏈接，組合成一部完整的動(dòng)畫(huà)，而是要對(duì)動(dòng)畫(huà)鏡頭序列幀再次進(jìn)行加工處理。在這一過(guò)程中，分鏡頭臺(tái)本會(huì)再次發(fā)揮出重要作用。在合成軟件AE的輔助下，制作人員可以進(jìn)行校色處理，并模擬出不同天氣條件下的建筑效果，并根據(jù)不同情境，添加音效、字幕解說(shuō)等，使觀看者更容易投入其中。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬出的多為信息空間，能夠給人身臨其境的感官體驗(yàn)。目前，3D虛擬技術(shù)已獲得廣泛應(yīng)用，本文對(duì)3D虛擬技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了初步探討，并從不同環(huán)節(jié)對(duì)基于3D虛擬技術(shù)的建筑漫游動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)與實(shí)踐進(jìn)行了分析。研究結(jié)果顯示，在3D虛擬技術(shù)的支持下，建筑漫游動(dòng)畫(huà)將能更加真實(shí)、全面地向用戶(hù)展現(xiàn)建筑的詳細(xì)情況，極大地滿(mǎn)足用戶(hù)的視聽(tīng)感官。3D虛擬技術(shù)在建筑漫游動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)中具有良好的應(yīng)用價(jià)值，3D虛擬技術(shù)在建筑漫游動(dòng)畫(huà)中具有良好的應(yīng)用前景。今后，有關(guān)3D虛擬技術(shù)的相關(guān)課題研究還應(yīng)進(jìn)一步跟進(jìn)，為更好地發(fā)揮出3D虛擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，不斷改善建筑漫游動(dòng)畫(huà)質(zhì)量提供更多科學(xué)依據(jù)，為早日實(shí)現(xiàn)數(shù)字城市做貢獻(xiàn)。

[1]萬(wàn)延.淺談虛擬建筑漫游動(dòng)畫(huà)的發(fā)展與應(yīng)用[J].美與時(shí)代(中),2012 (04).

[2]田世彬,胡是平.虛擬古跡漫游動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景設(shè)計(jì)的創(chuàng)作流程[J].黑河學(xué)院學(xué)報(bào),2012(04).

[3]于新國(guó).3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其應(yīng)用與開(kāi)放獲取資源[J].科技文獻(xiàn)信息管理,2011(04).

[4]王亞全,馬永飛.建筑漫游動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作解析——以河北師范大學(xué)匯華學(xué)院建筑動(dòng)畫(huà)為例[J].大家,2012(12).

[5]張剛.建筑漫游動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作運(yùn)用新探索——以上海世博會(huì)漫游動(dòng)畫(huà)為例[J].裝飾,2010(07).

[6]曾龍凱,曾建一.三維室內(nèi)場(chǎng)景漫游動(dòng)畫(huà)的設(shè)計(jì)研究[J].湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2013(02).

TP391.9

A

1005-5312（2014）32-0054-02

湖南省科技廳規(guī)劃項(xiàng)目（2010GK3066）湖南省教育廳規(guī)劃項(xiàng)目（09C102）。