虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑動畫中的應(yīng)用探究

緒　言　馬勃洋?。ㄩL春建筑學(xué)院　130000）

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虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑動畫中的應(yīng)用探究

緒言馬勃洋（長春建筑學(xué)院130000）

摘要：虛擬現(xiàn)實（VirtualReality）又稱靈境技術(shù)是現(xiàn)在電子信息技術(shù)的一個重要方向也是一項利用計算機(jī)三維圖形技術(shù)人機(jī)交互技術(shù)，以及傳感器技術(shù)的綜合科學(xué)技術(shù)。生成三維逼真的虛擬情景，用者戴上虛擬現(xiàn)實頭盔，雙目全方位顯示器，以及數(shù)據(jù)手套，力矩球等交互設(shè)備便能身臨其境的感受到呈現(xiàn)的對象。虛擬現(xiàn)實是一項新興的且具有挑戰(zhàn)性的綜合科學(xué)技術(shù)。本文介紹了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念，特征以及發(fā)展歷程并結(jié)合現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實技術(shù)實際應(yīng)用展望了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑動畫中的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實；交互技術(shù)；建筑動畫

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念及特征

虛擬現(xiàn)實（Virtua lReality），又稱靈境，是計算機(jī)科學(xué)中的一項新興學(xué)科。當(dāng)人們已經(jīng)不再滿足于只用單一的視覺和聽覺單方面的參與到信息交互中人們要求通過人的五感以及形體動作、手勢或口令，用多種方式參與到信息交流中獲得最為真實的體驗。從概念上講，它是利用tracking（追蹤技術(shù)）和CG（計算機(jī)圖形技術(shù)）對現(xiàn)實世界的一種仿真，參與者可以通過感覺與這一虛幻環(huán)境的內(nèi)容產(chǎn)生交互作用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有以下三個主要特征：

1.沉浸性（Multi-Sensory）

沉浸感又叫臨場感指用戶使用虛擬現(xiàn)實設(shè)備時候處在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中感到的真實程度。指用戶做為主角在虛擬環(huán)境中感到的真實程度。理想的模擬環(huán)境中用戶會“身臨其境”甚至不會去懷疑其世界的真實性也就是所謂的真假莫辯，而且

在操作過程中虛擬情景可以如同的世界一樣對用戶進(jìn)行實時準(zhǔn)確的反饋。

2.交互性（Interactivity）

指用戶對模擬環(huán)境內(nèi)進(jìn)行操作可以得到真正的實時的反饋以及其反應(yīng)的自然程度。例如，用戶可以用手去觸摸和移動物體時物體應(yīng)該符合物理規(guī)律的移動，用戶也應(yīng)該感到觸覺和阻力。

3.構(gòu)想性（Imagination）

構(gòu)想性即是想象性虛擬現(xiàn)實是人造的世界應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)出人類的想象力，不僅可以構(gòu)建客觀存在的事物甚至可以是超出現(xiàn)實的空間。 虛擬現(xiàn)實是要能啟發(fā)人的創(chuàng)造性的活動，人們在其中能獲得更多的新知識，交流各自的觀點，更是能啟發(fā)各自的奇思妙想。

因為浸沒感、交互性和構(gòu)想性三個特性的英文單詞的首字母均為I，所以這三個特性又通常被統(tǒng)稱為3I特性。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展歷程

虛擬現(xiàn)實技術(shù)有三個主要階段：第一階段是20世紀(jì)50到10年代是提出虛擬現(xiàn)實概念和探索的階段第二階段是80年代初到中期，是虛擬現(xiàn)實技術(shù)從探索階段進(jìn)入了實用階段；第三階段是從80年代末至今，也就是第三元年是虛擬現(xiàn)實走入大眾視野并且開始全面快速發(fā)展的階段。

第一階段是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的探索階段。早在1986年秋第一臺虛擬現(xiàn)實設(shè)備就出現(xiàn)了。在1968年Morton Heileg開發(fā)出了一個叫做Sensorama的摩托車仿真器。另一個重要的里程碑就是在1968年美國計算機(jī)圖形學(xué)之父伊凡·蘇澤蘭在哈佛大學(xué)組織開發(fā)了第一個顯示計算機(jī)圖形的頭盔和一套捕捉頭部移動的系統(tǒng)。而美國VPL公司的創(chuàng)始人杰倫·拉尼爾，他被業(yè)界稱為“虛擬現(xiàn)實之父”，他首先提出了虛擬現(xiàn)實的概念：使用電腦產(chǎn)生一個虛擬的三維世界，并且利用其它設(shè)備使得使用者獲得聽覺初級嗅覺等感受。他本人拼裝了一臺價值10萬美元的虛擬現(xiàn)實頭盔，可惜的是因為年代久遠(yuǎn)這套系統(tǒng)丟失可，但是這套系統(tǒng)仍然是第一個投放市場的虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品。

第二階段開始是上世紀(jì)80年代中到后期。這段時間內(nèi)出現(xiàn)了一些真正實用的虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)備。這一時期出現(xiàn)了兩個比較典型的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，即vldeoplace系統(tǒng)與vlew系統(tǒng)。VIDEOPLACE是由M.w.克魯格來設(shè)計的，它其實是一個計算機(jī)生成的圖形環(huán)境，使用者可以看見自己的影響出現(xiàn)在屏幕里，并且通過捕捉自己的動作對屏幕中的影像產(chǎn)生影響。這使得使用者1985年在M·麥格里維領(lǐng)導(dǎo)下完成的VIEW虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。則是裝備了頭部跟蹤器和數(shù)據(jù)手套，使得系統(tǒng)具備了手勢，動作語音等交互手段形成了真正的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。 也有vpl公司開發(fā)的rb2軟件和dateglove數(shù)據(jù)手套，為以后的虛擬現(xiàn)實開發(fā)提供了硬件和軟件支持。

第三階段虛擬現(xiàn)實技術(shù)開始了全面的發(fā)展，在這一階段虛擬現(xiàn)實技術(shù)從研究轉(zhuǎn)向應(yīng)用階段，在醫(yī)學(xué)，航空，教育，商業(yè)經(jīng)營，工程設(shè)計等方面都有所應(yīng)用。國內(nèi)當(dāng)然也開展了各項研究和應(yīng)用探索。例如北京航空航天大學(xué)開發(fā)的用于飛行員訓(xùn)練用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，以及虛擬現(xiàn)實軟件的開發(fā)平臺。而清華大學(xué)也以虛擬現(xiàn)實技術(shù)制作了“布達(dá)拉宮”。

三、虛擬現(xiàn)實在建筑動畫中的應(yīng)用探究

1.虛擬已經(jīng)消失的古代建筑

我們知道古代有很多輝煌的建筑成就但是因為年代久遠(yuǎn)，戰(zhàn)亂，災(zāi)等各種原因大多都已經(jīng)消失了，后人只能通過遺跡和文字圖畫資料來了解，這顯然不能有一個直觀的認(rèn)識。但是我們可以通過各種資料和信息重建古建筑的數(shù)字模型和虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)供后人方便的觀察研究也有利于推動古建筑的宣傳和保護(hù)。目前國內(nèi)就有“故宮古建筑虛擬化保護(hù)和應(yīng)用”以及“虛擬故宮”的項目

2.城市規(guī)劃設(shè)計

城市規(guī)劃要對未來的城市進(jìn)行整體或者局部的設(shè)計，但是城市規(guī)劃非常龐雜通過傳統(tǒng)的文字和沙盤難以有一個生動的了解。如果通過基于各種數(shù)據(jù)的精確三維建模建立逼真的場景，讓用戶在“虛擬現(xiàn)實”中漫游直接而真實的看見規(guī)劃的效果，并且能同時獲得多種信息，這樣即使在規(guī)劃沒有建設(shè)之前也能進(jìn)行多次查驗和論證，有效的避免了缺陷和問題。

3.樓盤數(shù)字化模擬

隨著房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，交互式動畫也做為一種重要的手段被運用到了房地產(chǎn)商的宣傳之中，客戶可以在虛擬的小區(qū)中走動觀察熟悉小區(qū)的規(guī)劃，配套設(shè)施，房屋裝修風(fēng)格，這種直觀而有趣的方式顯然更能打動顧客，幫助客戶做出選擇。

四、如何在建筑動畫中運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)

建筑動畫算是一種創(chuàng)造藝術(shù)而虛擬現(xiàn)實又是一種新型技術(shù)兩者結(jié)合，應(yīng)該拿捏有度不能太過重視技術(shù)的實踐而忽略了藝術(shù)性失去了作為動畫的意義。因為是“虛擬現(xiàn)實”，所以在真實性之上還可以運用鏡頭、色彩、音樂和語言給予觀眾以更加愉悅和陶醉的體驗。

綜上所述，運用了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的動畫，在追求更高的技術(shù)同時，更應(yīng)該對藝術(shù)性的把握和研究有更高的要求。

參考文獻(xiàn)：

［1］王梅艷.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的歷史與未來［D］.陜西師范大學(xué)，2015.

［2］寧福星.手部動作捕捉式人機(jī)交互研究及其設(shè)計［D］.天津大學(xué)，2010.

［3］宗傳玉.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在交互式建筑動畫中的應(yīng)用研究［D］. 湖南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2009.

作者簡介：

緒言，職稱：講師，學(xué)歷：研究生，研究方向：動畫，單位：長春建筑學(xué)院文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)學(xué)院動畫系。

馬勃洋，職稱：無，學(xué)歷：在讀本科生，研究方向：動畫，單位：長春建筑學(xué)院文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)學(xué)院動畫系。