基于3D虛擬技術的建筑漫游動畫實踐分析

王健

（長沙理工大學設計藝術學院，湖南 長沙 410015）

基于3D虛擬技術的建筑漫游動畫實踐分析

王健

（長沙理工大學設計藝術學院，湖南 長沙 410015）

新時期，各行各業在高新技術的支持下，均迎來了前所未有的發展機遇。虛擬技術的問世，將建筑漫游動畫的創作提升到了新的高度。在3D虛擬現實技術的輔助下，人們可以以虛擬動畫的形式，展示出設計建筑的三維效果。同時，在建筑漫游中，還能隨意切換角度、景別，極大地滿足了觀看者的視聽感官。本文圍繞基于3D虛擬技術的建筑漫游動畫設計展開探討，通過實踐分析3D虛擬技術在建筑漫游動畫設計中的應用價值。

3D虛擬技術；建筑漫游；動畫

互聯網技術的日益普及使人們的生活方式、工作方式與學習方式在悄然間發生著巨大改變，數字信息產業發展得如火如荼，為城市發展注入了新鮮血液。城市信息化儼然已成為未來城市發展的必經之路，數字城市發展戰略現已成為推動我國走可持續發展道路的新動力。數字城市指的是，借助空間信息，構建虛擬平臺，將自然環境、基礎設施等一系列城市信息，通過數字形式模擬出來，以便城市管理者更為清楚地了解現階段城市整體格局與運轉情況。作實現數字城市不可或缺的必要條件，虛擬現實技術的重要價值不言而喻。本文對基于3D虛擬技術的建筑漫游動畫設計與實踐進行研究，為充分發揮出虛擬技術在大建筑漫游動畫設計中的應用價，盡早實現數字城市略盡綿力。

一、3D虛擬技術的概述

3D虛擬技術，是一種在計算機高級人際界面中，通過對圖形圖像技術、人工智能技術、互聯網技術、多媒體技術、多傳感技術的郵寄結合，創造出超越真實世界的多為信息空間的新興技術。3D虛擬現實技術虛擬出的多為信息空間，能夠給人身臨其境的感官體驗。目前，3D虛擬技術已獲得廣泛應用，并早航空航天以及軍事領域中，發揮著重要作用。目前，3D尋你技術日益普及，逐漸滲透進建筑設計、影視于樂等行業中，極大地豐富了人類的于樂生活，也為各行各業工作獲得的順利開展提供了極大的便捷。

二、3D虛擬技術在建筑漫游動畫中的應用價值

在過去，建筑設計主要利用二維設計圖紙來表現設計理念，后來，隨著時代的發展，建筑沙盤模型、三圍建筑效果圖相繼問世，改善了建筑設計的表現效果。然而，這一系列方法在使用過程中，始終帶有一定局限性。使用者只能透過由這三種方法制作出來的圖形，粗略地了解建筑的外形與格局，無法深入了解建筑設計的多維立體效果與內部空間環境。3D虛擬技術的橫空出世，使這一問題迎刃而解。

將3D虛擬技術引進建筑漫游動畫中，能夠有效改善傳統建筑設計展示形式的缺陷，進一步優化建筑設的展示效果。它融合了三維動畫與多媒體技術，實現了對動畫、音像、文字的一體化管理。由3D虛擬技術設計出的建筑漫游動畫，能夠使用戶更為全面、透徹地了解設計建筑的每一個細節。用戶不但能夠從任何角度、景別去觀察建筑物，還能體驗行走、奔跑、飛行等運動模式，并能對建筑物四周的環境、交通、基礎設施建筑等情況有一個詳細的了解。值得一提的是，3D建筑漫游動畫還能實現對關照效果與自然天氣的虛擬構建，因此在展示建筑設計時，還能實現對氣候條件的任意切換。利用漫游動畫虛擬現實的動態聲畫展示，能夠使設計方案得以生動、形象的展示出來，是目前最受大眾青睞的建筑設計展現方式。

三、3D虛擬技術的建筑漫游動畫設計實踐分析

多數3D建筑漫游動畫，主要以短篇的形式展示設計建筑的相關信息，其制作過程與3D動畫影片的制作十分類似。3D建筑漫游東湖與3D動畫影片的主要差別，就是3D動畫影片演出者是人物角色，而3D建筑漫游動畫的“演出者”是建筑物。據了解，仍和一部完整的3D建筑漫游動畫，均需經過動畫設計、建筑模型的構建、突出多維空間效果、后期合成輸出等六個步驟。

（一）前期規劃

科學、合理的前期規劃，是確保建筑漫游動畫制作得以有條不紊、有據可依、順利進行的基本前提。所以，在正式開始制作漫游動畫前，制作人員務必要對所需設計的規劃建筑進行全方位、多角度的考量，以確保設計出的建筑盡量符合消費人群的需求，能夠充分體現出人文理念。前期規劃的制定，主要是為相關工作人員了解整個項目的具體實施流程以及具體工作內容。然后，要明確設計者需要透過這部建筑漫游動畫，向客戶傳遞出什么樣的訊息或彰顯出什么樣的設計理念，并對實現這一目的的具體過程與主要方法進行設定。分鏡頭臺本的設計是動畫制作前期的重點內容，它將決定攝像機動畫設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畫的最終效果。建筑漫游動畫分鏡頭臺本的設計原則，首先要結合設計的建筑形態與周邊環境，將表現目標建筑作為根本目標，圍繞目標建筑、周邊環境等，展開鏡頭設計。簡明扼要、流程通順流暢是分鏡頭設計的主要要求，分鏡頭的設計既要確保能夠烘托出主要建筑物，還要注意不可太過華麗，以免宣兵多主。另外，在切換鏡頭時，務必要符合一定劇情邏輯，都要靈活應用不同景別與不同角度，全方位展示建筑的具體情況。

（二）建筑模型的構建

做好充分的前期規劃工作后，即可動畫的“演出者”——建筑模型進行制作了。建筑模型的構建工作，其實是將客戶或設計方提供的建筑平面圖紙治療，通過3dsmax軟件的處理，實現對建筑模型三維立體效果的展示。在構建建筑模型的過程中，動畫制作人員應拿捏好比例，根據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。在這一過程中，應盡量降低確定數值的誤差，以免完成建筑嚴重脫離設計。隨后，將CAD圖紙導入進3dsmax軟件內，經拉伸、變形等一系列處理，最終形成三圍模型。需要注意的是，制作人員在進行建筑模型的構建工作時，務必要認真仔細，注意細節之處的表現，以確保簡稱模型的準確度。建筑模型的質量將會直接影響到動畫的展示效果，制作人員務必深刻地認識到這一點，在構建模型時切勿有所懈怠。

（三）充分運用燈光效果

建筑模型出爐后，應根據建筑模型的設計需求以及動畫制作的需求，選擇合適的貼圖材質，并充分利用燈光效果，以改善整個漫游動畫的展示效果。建筑漫游動畫中，材質與燈光是增強整體效果不可或缺的重要成分。在材質與燈光的襯托下，漫游動畫所呈現出的場景才會更加真實、在3dsmax技術中，材質編輯器是完成材質選擇與貼圖的主要工具。其工作原理，是結合模型的材質需求，選擇配套的貼圖材質，通過烘托將最終效果凸顯出來。材質編輯器能夠實現多種材質的設置，如瓷磚、不了、剝離等，效果絕對能夠以假亂真。另外，制作人員還可以利用3dsmax材質設置，直接完成真實效果的圖像貼圖工作，簡化諸多不必要的工作流程，使整個模型的效果更加真實。

燈光的設置，能夠使建筑模型展現出許多不同效果，是烘托建筑模型的重要方式。當場景未檢測到任何附加燈光時，則系統將會使用默認的照明著色與渲染場景。經燈光渲染后的建筑，效果為更為真實，且立體感與清晰度會得到明顯提升。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）攝像機動畫制作

3D建筑漫游動畫，主要利用設置攝像機的運行軌跡捕捉鏡頭中的運動效果。攝像機的運動軌跡完全按照前期規劃的分鏡頭臺本來設定，是前期策劃的執行過程。可按照預計規劃，將攝像機綁定在運動軌跡上，并設置好關鍵幀。利用攝像機還能通過播放預覽檢查動畫效果。當運動效果不夠理想時，還能通過調整時間軸上的關鍵幀，實現對攝像機疼速度的控制，進一步改善運動效果。另外，還可以通過更換計算機的目標點，調整拍攝范圍，以便鏡頭能夠更好地捕捉到運動畫面。靈活運用攝像機，能夠為鏡頭效果創造更多的可能性。任何角度、任何焦距、任何景別的鏡頭運動，均能在攝像機動畫的輔助下來完成。動畫素材越豐富，漫游動畫的視覺效果越具有沖擊性，使觀看者的感受更加接近真實。

（五）突出多維空間效果

所謂的渲染突出，是展現建筑漫游動畫效果的重要環節。在前期規劃、建筑模型構建、材質燈光應用以及攝像機動畫制作全部完成后，要價格所有動畫鏡頭轉化為視頻或圖像。有過2D建筑漫游動畫設計經驗的工作者都知道，突出多維空間效果這一環節工作量大，難度系數高，往往需要投入大量的時間與精力。需要注意的是，經渲染處理后直接輸出的視頻動畫質量，并不能直接投入使用，還需通后期制作，加入特效、字幕等，改善動畫展現效果。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，可根據現實需求，選擇默認渲染器或高質量Vary渲染器。Vary渲染器在使用過程中，能夠凸顯出更加真實的物理照明，相較于其他渲染工具，該工具能夠為工作人員調解相關參數方面提供極大的便捷。

（六）后期合成輸出

完成上述一系列動畫制作程序后，最后要進行的是漫游動畫的合成剪輯工作。在這一環節中，建筑漫游動畫制作基本已經接近尾聲，一部完整的建筑漫游動畫即將誕生。動畫后期的剪輯工作并不簡單，要求相關工作人員不但需要具備熟練的業務技能，還應具備專業審美水平。后期合成編輯工作并不是簡單地將所有鏡頭通過剪切與鏈接，組合成一部完整的動畫，而是要對動畫鏡頭序列幀再次進行加工處理。在這一過程中，分鏡頭臺本會再次發揮出重要作用。在合成軟件AE的輔助下，制作人員可以進行校色處理，并模擬出不同天氣條件下的建筑效果，并根據不同情境，添加音效、字幕解說等，使觀看者更容易投入其中。

四、結語

綜上所述，3D虛擬現實技術虛擬出的多為信息空間，能夠給人身臨其境的感官體驗。目前，3D虛擬技術已獲得廣泛應用，本文對3D虛擬技術進行了簡單介紹，對該技術的應用優勢進行了初步探討，并從不同環節對基于3D虛擬技術的建筑漫游動畫設計與實踐進行了分析。研究結果顯示，在3D虛擬技術的支持下，建筑漫游動畫將能更加真實、全面地向用戶展現建筑的詳細情況，極大地滿足用戶的視聽感官。3D虛擬技術在建筑漫游動畫設計中具有良好的應用價值，3D虛擬技術在建筑漫游動畫中具有良好的應用前景。今后，有關3D虛擬技術的相關課題研究還應進一步跟進，為更好地發揮出3D虛擬技術的優勢，不斷改善建筑漫游動畫質量提供更多科學依據，為早日實現數字城市做貢獻。

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TP391.9

A

1005-5312（2014）32-0054-02

湖南省科技廳規劃項目（2010GK3066）湖南省教育廳規劃項目（09C102）。