虛擬現(xiàn)實技術對主題公園場景的創(chuàng)作方法研究

吳丹

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術 主題公園場景 創(chuàng)作方法

引言

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，簡稱VR）技術可建構一個用戶能夠自由參與其中的虛擬世界，結合傳感設備讓使用者完全沉浸在虛擬環(huán)境中，實時感知虛擬世界中的對象，理想情況可以達到一個與真實世界無異的多感官世界。虛擬現(xiàn)實技術為主題公園場景的創(chuàng)建提供了新的思路與途徑。為藝術設計工作者開啟了一扇智慧之門，激發(fā)了創(chuàng)作靈感，豐富了設計手段。讓游客在主題公園場景中獲得與以往截然不同的全新體驗，這是一個更具沉浸感、交互性、想象性，更逼真的虛擬環(huán)境。虛擬現(xiàn)實技術重塑了主題公園場景設計的發(fā)展形態(tài)，給該領域帶來了躍遷式的發(fā)展。

一、虛擬現(xiàn)實關鍵技術

虛擬現(xiàn)實的關鍵技術體現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實技術的特征，也決定了虛擬現(xiàn)實技術的創(chuàng)新手段，代表了此項前沿技術的使用功能。虛擬現(xiàn)實的關鍵技術是：

（一）虛擬現(xiàn)實建模

對于虛擬現(xiàn)實技術來說，營造如同真實的虛擬世界是它的核心內(nèi)容。建立虛擬世界，首先要建立模型。建模是通過獲取或設計虛擬環(huán)境及對象的三維數(shù)據(jù)，依據(jù)參數(shù)結合需求建立虛擬模型。模型的好壞直接決定最終虛擬環(huán)境呈現(xiàn)的逼真和可信程度，也是決定整個虛擬世界是否成功的關鍵。虛擬現(xiàn)實建模技術可以分為幾何建模、圖像建模、物理建模、運動建模、行為建模以及聲音建模等。這些建模方式要結合設計所需綜合運用。

（二）三維圖形實時生成

利用計算機模型產(chǎn)生三維圖形的技術已經(jīng)非常成熟，但實時生成三維圖形是很困難的。需要在不降低圖形質量和虛擬環(huán)境復雜程度的基礎上，不斷提升圖像的刷新頻率，才能達到理想的實時生成效果。

（三）立體顯示與立體聲合成

在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中，用戶通過佩戴立體眼鏡，兩只眼睛看到的圖像分別生成，使視覺產(chǎn)生了差距，從而呈現(xiàn)出立體效果。同樣由于我們聽到的聲音到達兩只耳朵的時間和距離有所不同，我們可以依靠聲音的相位差以及強度差別來控制聲音的效果。

（四）交互式

交互技術結合傳感、語音等設備，使用戶可以在虛擬場景中結合自身感官與環(huán)境發(fā)生交互，也就是虛擬環(huán)境下的人機自然交互技術。主要常用的交互式技術手段有手勢互動、眼球追蹤、面部表情、移動定位以及語音識別等。用戶通過佩戴VR頭盔、耳機話筒、數(shù)字手套、位置跟蹤器、體感衣等傳感設備，接觸虛擬對象，可以自由移動，通過GPS、紅外線、激光等定位技術，同步定位到虛擬場景中的精確位置進而實施和接受指令，達到實時互動的感受。虛擬現(xiàn)實頭盔結合眼球追蹤技術，使用戶可以用眼睛去操控虛擬世界的景物。例如用眼睛移動一個虛擬場景中的星際飛船，這是一種新穎的場景交互體驗。交互式語音識別主要包括語音的輸入輸出技術以及3D環(huán)繞音效的實時技術。在虛擬現(xiàn)實場景中，這些交互技術關系著場景體驗的優(yōu)質程度。

二、虛擬現(xiàn)實技術與藝術設計結合創(chuàng)建場景

從環(huán)境藝術設計角度來看，虛擬現(xiàn)實技術給主題公園場景設計開辟了新的領域，甚至可以說創(chuàng)造了另外一個人類可感知、可體驗、可互動的虛擬世界，這個世界不再是靜止不變的景觀，而是神奇動態(tài)的場景，技術與藝術的結合賦予了場景全新的生命力。具體表現(xiàn)在以下幾個分類：

（一）真實世界環(huán)境再現(xiàn)

在技術的支持下，設計者能利用的資源很豐富，可以對真實世界的環(huán)境進行再造。修復一座古城，再造一個5A級景區(qū)都可以達到逼真的效果。虛擬建模技術可以在設計階段直觀地預測到場景最終的可行性，提高場景各元素的精準度，有效節(jié)省場景創(chuàng)作的時間和成本。另外，因虛擬現(xiàn)實技術與物聯(lián)網(wǎng)等技術的結合，虛擬真實場景不再僅僅停留在實景設計的過程階段，它可以成為另一個虛擬藝術世界的終極。虛擬實景可通過全景拍攝技術獲取場景圖像，也可以通過動態(tài)環(huán)境建模技術獲取三維數(shù)據(jù)信息建立真實模型，進而賦予材質紋理貼圖，搭配光效進行動態(tài)渲染，再結合多媒體交互等技術，創(chuàng)造出逼真的、互動的實際場景。這種虛擬真實場景已經(jīng)被虛擬旅游、虛擬博物館等項目采用。用戶足不出戶就能欣賞風景名勝，參觀歷史文物，體驗場景互動。

（二）完全虛擬藝術場景

主要依靠設計者的構想，主觀創(chuàng)建環(huán)境，是對人類精神文化和審美藝術的追求，打造完全的虛擬世界。場景設計的題材更多樣化，星際爭霸、古墓探秘、叢林追蹤，各種奇幻的設想均可以作為場景設計的選材。場景中的時間和空間秩序都可以被打破，時間可靜止、可超速，空間可以延展到?jīng)]有邊界，場景中的造型也不再受施工工藝和成本的限制，藝術家可以通過數(shù)字技術讓更多天馬行空的創(chuàng)意在虛擬世界中實現(xiàn)。電影《阿凡達》中的虛擬世界讓我們看到虛擬現(xiàn)實技術在虛擬藝術場景中的發(fā)展空間。

（三）虛實共存的交互場景

這類場景主要可以分為增強現(xiàn)實場景和混合現(xiàn)實場景。增強現(xiàn)實場景是在已有真實場景基礎上疊加了虛擬效果。場景設計師根據(jù)創(chuàng)意，使“虛”作用于“實”之上，變靜態(tài)場景為動態(tài)場景，更好地對真實場景進行了加工潤色，達到相得益彰的效果。此類場景未來可以結合成熟的全息投影、裸眼3D等技術，使傳統(tǒng)實景煥發(fā)新生，這也將成為傳統(tǒng)主題公園場景向虛擬現(xiàn)實主題公園場景過渡的一個重要研究方向?；旌犀F(xiàn)實場景是虛擬現(xiàn)實技術進一步發(fā)展的產(chǎn)物。是在虛擬場景中引入實景信息，用技術實現(xiàn)虛擬場景和真實場景之間的互動，用戶佩戴高端硬件設備參與到場景中，最大化地增強用戶在虛擬場景中的沉浸感。

三、虛擬現(xiàn)實技術對于主題公園場景創(chuàng)作方法研究

在數(shù)字信息化和虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展下，傳統(tǒng)主題公園場景的靜態(tài)節(jié)點分布及單向展示的造景思維無法滿足游客日益追求新奇特的場景文娛體驗。消費者的審美認知和審美追求已經(jīng)上升到虛擬數(shù)字藝術更高端的層面。目前以環(huán)球影城、六旗、迪士尼為代表的三大主題公園巨頭紛紛將虛擬現(xiàn)實技術融入到主題公園場景的創(chuàng)作中，并且收到了非常好的反饋效果。技術與環(huán)境場景、技術與文化藝術、技術與體驗者之間的互動不斷滲透，主題公園場景中的科技含量節(jié)節(jié)攀升。下面我們從技術與藝術設計結合的角度，思考虛擬現(xiàn)實技術應用于主題公園場景的創(chuàng)作方法，如圖1。

（一）場景構思

虛擬現(xiàn)實技術給主題公園場景建造模式帶來了新的突破，虛擬現(xiàn)實建模、實時生成及交互技術給場景畫面的藝術表現(xiàn)、場景視角的動態(tài)巡游，以及場景的互動體驗等方面都提供了更多設想。對于場景設計師而言，這項技術不僅是場景創(chuàng)建的輔助工具，從某種程度來說也是設計師拓寬思路和創(chuàng)意的智能工具。設計師能夠將虛擬現(xiàn)實創(chuàng)新技術與文化、藝術相結合，從受眾需求的角度去思考，利用技術提供新構思、改進新空間、創(chuàng)造新體驗，達到預期的沉浸娛樂、交互通感、審美融情的場景設想。另外，對于傳統(tǒng)主題公園的已有場景也可制訂出相應的設計改進或更新機制，優(yōu)化現(xiàn)有設施、資源，煥發(fā)景觀活力。具體實施方法可以體現(xiàn)在：

1.配合現(xiàn)有游樂設施進行虛擬場景補充創(chuàng)作

傳統(tǒng)主題公園中對于動輒數(shù)十萬甚至過億的大型設施來說，無法實現(xiàn)設備的短期更新?lián)Q代，可以結合虛擬場景，豐富用戶的感官體驗。通過讓游客佩戴虛擬現(xiàn)實頭顯，進入到酷炫的虛擬藝術場景，體驗升級版的游樂設施。例如目前最熱門的虛擬過山車項目，在許多國際知名的主題公園中已經(jīng)開始運營，并且獲得了游客的追捧。美國奧蘭多海洋世界新推出的克拉肯過山車，場景設計師將游客送入虛擬的海底世界，過山車急速墜落的同時，體驗到的是巨型海怪的獵捕，大量涌現(xiàn)的史前生物。游客在感受震撼虛擬場景的同時，身體也會隨著過山車軌道沖擊急轉、跌宕起伏，體驗高速快感、失重感及離心力的多重刺激。隨著虛擬現(xiàn)實技術應用的成熟，更多的傳統(tǒng)游樂設施可以與虛擬場景結合進行再創(chuàng)造，如虛擬海盜船、虛擬碰碰車、虛擬平衡車等，這無疑會給傳統(tǒng)游樂設施帶來新的生命力。

2.增加區(qū)域性獨立的場景創(chuàng)作

利用傳統(tǒng)場景中的閑置區(qū)域進行獨立場景的改造設計。目前開發(fā)的比較多的是4D影院、飛行影院等虛擬旅游項目。用戶通過佩戴3D眼鏡，觀賞巨型環(huán)屏或穹幕影院，結合多層動感觀影座椅，配合環(huán)繞立體聲，讓游客以全新的視野，一次性飽覽世界不同區(qū)域的知名景觀。另外，部分小型的獨立虛擬現(xiàn)實主題場館也逐漸發(fā)展起來。美國猶他州的THE VOID和澳大利亞墨爾本的Zero Latency是比較有代表的新型虛擬現(xiàn)實主題樂園。與傳統(tǒng)主題公園場景的不同在于他們打造了全新的以用戶游戲互動體驗為主的混合世界。這類獨立區(qū)域可以在占地面積很小的實景空間內(nèi)創(chuàng)造出無限的虛擬場景。玩家通過穿戴設備和計算背包，結合真實的道具和冷氣、煙霧等特效，參與全沉浸式的虛擬實時場景的互動游戲。這種混合現(xiàn)實的場景，帶給游客真實震撼、酷炫刺激、樂趣無窮的娛樂體驗。未來，越來越多的獨立區(qū)域可以借助虛擬場景和傳感設備開展個性化的娛樂體驗，建造更智能性、互動性、趣味性的新場景。

3.傳統(tǒng)靜態(tài)景觀的更新

傳統(tǒng)主題公園場景創(chuàng)建時實景作為創(chuàng)作主體耗費了大量的人力、物力和財力，這部分景點雖有識別性但缺乏變化，容易產(chǎn)生審美疲勞。在虛擬增強現(xiàn)實技術的作用下，虛擬場景與傳統(tǒng)實景相結合，使整體場景增添新穎性和藝術性，升級了互動體驗。增強后的主題場景還可以不斷與時俱進、推陳出新，給靜態(tài)場景帶來長久的生命力。例如哈利·波特主題公園的魔幻主題場景，高度還原原作的景觀實景，結合了虛擬現(xiàn)實的諸多創(chuàng)新技術制造出超逼真影像和魔幻體驗，加上火龍噴出的火焰和攝魂怪襲來的寒氣等魔法效果，讓游客完全沉浸在故事的主題和情節(jié)之中。

（二）場景主題

在虛擬現(xiàn)實技術的助力下，場景主題創(chuàng)作尤其是虛擬場景的創(chuàng)作受客觀因素的限制相對減少，場景能表現(xiàn)出的故事情節(jié)更完整，打造的意境更深入，技術效果更神奇。致使場景主題的設計已經(jīng)進入到概念創(chuàng)新的爆發(fā)期。主題的設定關系著場景是否能給游客帶來最大的吸引力，也是場景設計能否成功的關鍵。首先，場景的主題應該結合主題公園的主題派生。形成品牌整體凝聚力和吸引力。其次，場景主題的選擇要結合文化藝術內(nèi)涵，要有特色性，避免雷同。文化藝術的深度和熱點決定場景主題的生命力和吸引力?，F(xiàn)代游客所需求的主題公園場景，不僅要有身體的感官體驗，也要有靈魂的精神追求。另外，場景主題應具有社會傳播性，由主題展開的場景情節(jié)要生動，場景意境要悠遠。2018年9月，E-MAX“重返.西洋樓”沉浸交互秀以全新的模式向觀眾呈現(xiàn)了圓明園遺址的重生，展示了輝煌的昔日景象。場景中圍繞如何通過數(shù)字化手段復原文化遺產(chǎn)，設計了一系列新穎的觀眾參與互動環(huán)節(jié)，觸發(fā)了受眾強烈的情感共鳴，激活并傳播了中國文化。

（三）場景元素創(chuàng)建

虛擬現(xiàn)實技術參與下的主題公園場景元素包括：場景的主體對象、空間環(huán)境和動態(tài)展現(xiàn)等。

1.場景主體對象

在虛擬環(huán)境中，場景主體對象不再受時空和界面的限制，可以將結構或部件拆分重組，設計更夸張、更具想象力和視覺沖擊力的造型，使主體具有超強大的感召性和識別性。這里我們要提出雖然虛擬現(xiàn)實技術可以制造出逼真的虛擬場景，但如果想達到完全沉浸式的互動體驗感受，每個用戶需要佩戴多個高端裝備，這不利于目前傳統(tǒng)主題公園體量較大的人流集中體驗。所以場景中的有形實物尤其是場景主體對象的真實性還是很有必要的?？梢越柚摂M建模技術結合現(xiàn)場自然地貌，對主體對象的尺度、造型、質感進行深入設計，更直觀地預見實景的最終效果，創(chuàng)作出具有創(chuàng)造力和藝術感的真實景物。

2.場景空間環(huán)境

虛擬現(xiàn)實技術具有強大的空間環(huán)境營造優(yōu)勢。環(huán)境建模技術豐富了景觀形態(tài)的多樣化表現(xiàn)，立體顯示與立體聲合成技術更好地演繹了環(huán)境的故事情節(jié)，新的互動體驗方式使空間環(huán)境意境的傳遞更具感染力。主題公園場景空間環(huán)境更應關注虛擬空間環(huán)境和虛實共存空間環(huán)境的設計。在虛擬環(huán)境中，我們可以巧妙處理當視角轉變時場景造型的拉伸和延展，這樣更有利于凸顯空間環(huán)境的張力。虛擬現(xiàn)實技術與其他特效技術的結合，營造出虛中有實，實中有虛，虛實呼應的藝術化空間境域。

3.場景動態(tài)展現(xiàn)

虛擬藝術場景的動態(tài)展現(xiàn)可以分為鏡頭的運動和場景中各對象的動線。VR設備的鏡頭語言和表現(xiàn)方式相對以往的平面視頻有很大的區(qū)別，它可以帶給用戶全方位的沉浸和臨場體驗。此外，在虛擬世界中場景鏡頭的移動很講究，做得不好會感覺頭暈目眩。首先速度很關鍵，固定的速度結合階段性的韻律及節(jié)奏，會讓用戶有舒適感又不失乏味。其次鏡頭視角和視野可以打破自然規(guī)律，特寫夸張的處理會使場景的動態(tài)效果更具震撼感。另外，場景中各對象的運動軌跡要思路清晰，結合好游客的參與路線合理設計。

（四）場景交互

交互式技術結合傳感設備是虛擬現(xiàn)實技術的創(chuàng)新手段。虛擬現(xiàn)實技術使人與場景的互動發(fā)生了根本轉變?；拥倪^程從物象觀察到情景互動到意境領會再到回饋測評。用戶可以通過顯示合成、語音輸入輸出技術以及傳感等設備參與到場景中，在各個精心設計的情景中通過自身五感去感知環(huán)境，綜合自己的主觀意識與場景進行交流互動，這個過程是逼真生動的，交互體驗是循環(huán)的。場景交互的重點是技術與創(chuàng)意、與藝術及文化的優(yōu)質結合，應該說能創(chuàng)造出多精彩的交互場景，用戶就能得到多精彩的場景感受。所以場景交互過程的設計要深入細化。具體應該表現(xiàn)在：

1.娛樂性。游客在場景中首先要獲得的就是娛樂體驗，互動環(huán)節(jié)具備了娛樂性，才能形成親和力和吸引力，從而促進場景與游客之間的良性互動關系。在研究人的行為心理學過程中我們發(fā)現(xiàn)，人們總是尋求娛樂創(chuàng)意的多樣化，場景互動情節(jié)可以結合熱門影視、游戲、動漫、大事件等，通過娛樂游戲互動或社會熱點來刺激游客的互動熱情。

2.參與性。在場景的設計中，受眾參與感知很重要。例如在E-MAX沉浸交互秀中，觀眾通過沉浸式VR設備，參與到圓明園遺址的尋蹤測繪、色彩復原以及虛擬拼接等趣味多樣的互動體驗中，使受眾在參與的同時了解到豐富的文化知識。另外，互動參與一定要做好技術對接，不能有體感延遲或行動不對應的情況發(fā)生。例如我們在虛擬場景中看到前面有個椅子，想要坐過去，那么在真實世界里確實有這樣的一個東西，可能不是椅子，但這個實體確實存在，你走過去的距離和在虛擬世界看到的距離是吻合的，按照我們自然感官的判斷，坐下去的高度和質感也是準確的，這才能讓用戶感到真實。虛擬現(xiàn)實技術還可應用在花車巡游等場景活動中，用戶不再僅僅是觀賞者而是活動的參與者。參與形式上可實現(xiàn)多個不同位置的用戶同時參與到一個虛擬現(xiàn)實世界，共享信息、實時操作、交互體驗。

3.引導性。在互動體驗環(huán)節(jié)還有一項是引導觀眾注意力，打造更智能化的景觀場景，尤其應用在新型虛擬樂園的混合現(xiàn)實場景設計中。用戶佩戴頭顯看到虛擬的奇幻場景，但看不到現(xiàn)實中的場景，這會使小面積的空間通過巧妙的虛擬指引和路線設計實現(xiàn)豐富的功能，也可以制造更多的驚喜。例如我們可以在虛擬世界中設計一條很長很直的有光照的路，而在真實空間中這條路根本不是很長并且是曲折的。但在虛擬世界里，設計師通過微妙的視覺改變，用潛意識引導了用戶的行走方向，并且讓他們認為自己完全在直行。這會使空間反復被利用，節(jié)省了實際物理空間的使用面積，用很小的面積創(chuàng)造出無限探索的空間可能。

結語

虛擬現(xiàn)實作為一種前沿的信息數(shù)字化高科技，融入到主題公園的場景創(chuàng)作設計之中，彌補了傳統(tǒng)場景設計的缺陷，重塑了主題公園場景的創(chuàng)作模式，避免了實際施工的潛在隱患，也提升場景的藝術感染力，更增強了用戶的體驗性、真實性、趣味性和互動性，順應了未來主題公園的發(fā)展趨勢。將來不論是傳統(tǒng)的大型主題公園還是完全構架在虛擬現(xiàn)實基礎上的主題樂園體驗館，都需要不斷探討文化、藝術與技術的結合，深入研究創(chuàng)作方法的多樣化，不斷提升場景的科技含量。這不僅是對主題公園場景未來設計的創(chuàng)新需求，也會促進虛擬現(xiàn)實技術的不斷完善。