關于情景模擬型主題公園的虛擬現實藝術設計

　　摘 要： 基于虛擬現實技術的情景模擬型主題公園為旅游體驗拓展了新的方向，本文從虛擬現實技術與藝術應用于主題公園給游客帶來全新的虛擬顯示的視覺體驗和多重交互體驗入手，通過虛擬現實作品《Cross》前期的設計與制作，從室內情景模擬型主題公園虛擬表演的三維制作角度，重點闡述了色彩、造型、材質、光影等虛擬現實藝術的視覺要素。
　　關鍵詞： 情景模擬主題公園 虛擬現實藝術設計 《Cross》
　　
　　1.引言
　　虛擬現實本質上是一種先進而智能化的計算機用戶接口，實時地為用戶提供視覺、聽覺、觸覺等各種直觀而又自然的感知交互方式，其核心問題是如何制造出更有真實感的人工環境。虛擬現實技術和虛擬美學在情景模擬型主題公園中的應用，拓展了主題公園的旅游體驗，也豐富了虛擬現實的研究方向。
　　基于虛擬現實技術的主題公園通過其多種顯示方式、交互技術帶給觀眾不一樣的感受，豐富多彩的畫面、若隱若現的角色都把人們引入三維的虛擬世界。這樣的虛擬世界是依靠虛擬現實技術來實現的，虛擬現實技術的實施依靠顯示技術、聲音系統，不同題材的情景模擬類型會表現出不用效果。
　　2.情景模擬型主題公園的虛擬現實藝術與技術
　　主題公園是為了滿足旅游者休閑娛樂需求而建造的一種具有創意性活動方式的旅游場所。虛擬現實技術的突飛猛進帶動了新一代主題公園建設的興起，在新技術的引領下情景模擬主題公園悄然而來，它所帶來的是一種文化、科技的結合大潮，新的視覺效果、新的體驗都是前所未有的。
　　情景模擬主題公園作為主題公園多元化時代的一種新的表現形式能夠為大眾所接受，其一方面運用虛擬現實技術與人文相結合，從視覺、聽覺，以及交互式多重角度帶給觀眾賞心悅目的視覺效果，另一方面是對現代文明成果和高科技運用的轉化。這樣一個視覺、聽覺多重交互的系統會牽動游客的好奇心，隨著其魔幻、卡通等題材的多變性，針對不同年齡段的游客，始終保持著新穎性。
　　情景模擬主題公園因形式多變的主題，以及虛擬現實技術支持下的強大的視覺效果表現，通過三維動畫支撐，使得表現引人入勝。虛擬現實通過輸出設備模擬顯示現實世界中的三維物體和它們的運動規律和方式生成一個逼真的三維虛擬環境，通過自然技能使用傳感設備與之相互作用的新技術。虛擬現實技術包括：虛擬現實開發，虛擬現實顯示技術，虛擬現實交互，虛擬現實集成控制四大類，其中虛擬現實控制系統鏈接控制著其他三個系統，共同組成了一個有機有序的整體。
　　3.情景模擬主題公園虛擬現實藝術設計——以虛擬現實作品《Cross》前期設計制作為例
　　虛擬現實技術運用于主題公園之所以表現出驚人的效果，源于三維技術的支持。主題公園與三維動畫的結合帶給觀眾的視覺效果再次驗證三維動畫的應用范圍，其中不乏最新高科技三維動畫帶給我們的視覺盛宴，主題公園室內大型項目運用三維動畫、全數字立體電影、機械特技、舞臺視覺特效、系統集成等技術，提供給我們虛擬現實的視覺效果，這一切視覺效果成功的背后離不開三維動畫的支持。
　　虛擬現實型主題公園的表現效果根據其題材的不同而不同，本文以虛擬現實作品《Cross》前期三維制作為例，重點介紹在情景模擬型主題公園中的卡通題材類虛擬現實作品前期虛擬現實藝術設計視覺要素。
　　3.1色彩
　　當我們去體驗幻影劇的時候會發現無論是浮現在半空的三維人物還是大熒幕上的場景都因其豐富絢麗的色彩吸引了游客，色彩語言的運用給人們的視覺帶來了很大的沖擊，給視覺欣賞帶來了一場巨大的革命。當我們去關注一些虛擬現實作品的時候會發現很多動畫電影都吸引了數量龐大的觀眾前來欣賞，當中那對比強烈、絢麗多彩的畫面叫我們難以忘懷。在動畫中任何想象在自由地飛翔，可以是漫無邊際的夸大，可以是非正常的環境、效果，很好地運用色彩語言使動畫更加生動，增強美感和視覺沖擊力。圖1、圖2為《Cross》截圖。
　　3.2造型
　　對于虛擬現實來說，要表現出豐富絢麗的色彩效果要結合燈光系統以及三維視頻，下面以MAYA制作為例進行介紹。
　　我們運用的大部分是多邊形（Polygon）建模方式，這種建模方式便于調整，我們能對模型有一個好的掌控。下面以一個三維人物模型為例簡單介紹下MAYA中模型的制作。圖3為《Cross》中人物角色杰森模型。Polygon模型其實是一個由網格組成的多邊形經過我們的調整而形成的所需要的形態，模型制作我們要把握模型的比例要得當，大型要準確，對照設計圖要在三視圖里進行，或對照實物照片要在camera里進行，camera的Focal Length焦距的參數要與實物照片焦距相接近。在制作模型中把Persp視窗的Focal Length焦距改成80，制作出來模型與眼看到的一致，減少焦距變形。做完這些基本操作根據我們的需要來針對模型適當添加一些邊線和頂點，根據原畫的角色、場景設定修改模型最后達到所需要的形態。做好模型后，改名打組也很重要，名字改好后打組應清晰有條理，法線要正確，還要刪除沒用的和多余的工作歷史、材質球、燈光節點。這樣文件不會過重，不用影響下面工作流程的進度。
　　3.3材質
　　模型制作好后，接下來的工作就是對模型進行材質貼圖的繪制，首先我們要在MAYA軟件中或者插件中將需要對其模型UV制作的首先進行UV的展開（有些不需要，只要對其材質節點直接進行調節即可），這時要注意的問題就是不要有太大的拉伸，否則到后期繪制的時候拉伸太嚴重繪制不方便，接下來就是用繪圖軟件PhotoShop進行貼圖的繪制，我們可以用手上有的素材進行參考和利用。在繪制的時候要注意的是繪制一段時間要貼回MAYA軟件中觀察貼圖的顏色、位置是否合適，因為PhotoShop中繪制的時候是有限制的，需要我們調節。圖4為《Cross》中人物角色布魯斯和杰森。
　　3.4光影
　　燈光在現實中為我們提供照明，在三維軟件中原理也是如此，通過設置燈光的光和色加上合理的布局起到照明的作用，能夠突出主體，渲染氣氛，給場景和實體加燈光能夠獲得真實感，讓虛擬對象和場景接近真實效果，而不是空幻的虛擬實體和場景，力求真實再現。我們去觀看魔幻劇，大熒幕中虛擬場景、立體人物、燈光系統的配合將我們引入一個虛幻的世界，氣氛很濃厚。
　　MAYA中布光有幾個地方需要特別注意。
　　（1）燈光宜精不宜多。過多的燈光使工作過程變得雜亂無章，難以處理，顯示和渲染速度也會受到影響，只有必要的燈光保留即可。另外要注意燈光投影與陰影貼圖及材質貼圖的用處，能用貼圖替代燈光的地方最好用貼圖去做。
　?。?）燈光要體現場景的明暗分布，要有層次性，不能把所有燈光一概處理。根據場景不同需要選用不同類型的燈光，如選用聚光燈還是泛光燈；根據需要決定燈光是否投影，以及陰影的濃度；根據需要決定燈光的亮度與對比度。如果要達到更真實的效果，一定要在燈光衰減方面下一番工夫?？梢岳脮簳r關閉某些燈光的方法排除干擾對其他的燈光進行更好地設置。
　　（3）布光時應該遵循由主題到局部、由簡到繁的過程。對于燈光效果的形成，應該先調角度定下主格調，再調節燈光的衰減等特性來增強現實感。最后再調整燈光的顏色做細致修改。
　　在MAYA中我們設置燈光不宜過多，我們一般采用三點照明，這種照明一般用于較小范圍的場景照明。如果場景很大，我們把它拆分成若干個較小的區域進行布光。一般有三盞燈即可，分別為主體光、輔助光與背景光。
　?。?）主光（圖5指示1）：通常用它來照亮場景中的主要對象與其周圍區域，并且擔任給主體對象投影的功能。主要的明暗關系由主體光決定，包括投影的方向。主體光的任務根據需要也可用幾盞燈光來共同完成，主體光常用聚光燈來完成。
　?。?）輔助光（圖5指示2）：用一個聚光燈照射扇形反射面，以形成一種均勻的、非直射性的柔和光源，用它來填充陰影區以及被主體光遺漏的場景區域、調和明暗區域之間的反差，同時能形成景深與層次，而且這種廣泛均勻布光的特性使它為場景打一層底色，定義了場景的基調。由于要達到柔和照明的效果，通常輔助光的亮度只有主體光的50%—80%。
　?。?）背景光（圖5指示3）：它的作用是增加背景的亮度，從而襯托主體，并使主體對象與背景相分離。一般使用泛光燈，亮度不可太亮。
　　通過自己設置燈光來總結設置規律與方法，找到一種適合環境所需要的燈光設置方式能夠很好地烘托氣氛，達到很好的效果。
　　4.結語
　　三維動畫帶動下的產業發展趨勢有增無減，主題公園便是其中一大亮點，主題公園與三維虛擬現實的完美結合為情景模擬型主題公園提供了一條新的建設思路，在研究虛擬現實設計技術應用的前提下，我們發現虛擬現實藝術設計會出現一些問題，比如觀眾去觀看或體驗虛擬情景時一開始有不適感，計算機設備與人的視覺錯覺還沒有達到很好的配合程度，我們應在精心策劃的基礎上去創新、完善。
　　
　　參考文獻：
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　　基金項目：黃岡師范學院青年科研基金項目 ，編號：2011CQ138。