虛擬現實技術在建筑動畫中的應用探究

緒　言　馬勃洋　（長春建筑學院　130000）

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虛擬現實技術在建筑動畫中的應用探究

緒言馬勃洋（長春建筑學院130000）

摘要：虛擬現實（VirtualReality）又稱靈境技術是現在電子信息技術的一個重要方向也是一項利用計算機三維圖形技術人機交互技術，以及傳感器技術的綜合科學技術。生成三維逼真的虛擬情景，用者戴上虛擬現實頭盔，雙目全方位顯示器，以及數據手套，力矩球等交互設備便能身臨其境的感受到呈現的對象。虛擬現實是一項新興的且具有挑戰性的綜合科學技術。本文介紹了虛擬現實技術的概念，特征以及發展歷程并結合現在虛擬現實技術實際應用展望了虛擬現實技術在建筑動畫中的應用前景。

關鍵詞：虛擬現實；交互技術；建筑動畫

一、虛擬現實技術的概念及特征

虛擬現實（Virtua lReality），又稱靈境，是計算機科學中的一項新興學科。當人們已經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）和CG（計算機圖形技術）對現實世界的一種仿真，參與者可以通過感覺與這一虛幻環境的內容產生交互作用

虛擬現實技術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實設備時候處在虛擬現實環境中感到的真實程度。指用戶做為主角在虛擬環境中感到的真實程度。理想的模擬環境中用戶會“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行實時準確的反饋。

2.交互性（Interactivity）

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

3.構想性（Imagination）

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

因為浸沒感、交互性和構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稱為3I特性。

二、虛擬現實技術的發展歷程

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

第一階段是虛擬現實技術的探索階段。早在1986年秋第一臺虛擬現實設備就出現了。在1968年Morton Heileg開發出了一個叫做Sensorama的摩托車仿真器。另一個重要的里程碑就是在1968年美國計算機圖形學之父伊凡·蘇澤蘭在哈佛大學組織開發了第一個顯示計算機圖形的頭盔和一套捕捉頭部移動的系統。而美國VPL公司的創始人杰倫·拉尼爾，他被業界稱為“虛擬現實之父”，他首先提出了虛擬現實的概念：使用電腦產生一個虛擬的三維世界，并且利用其它設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10萬美元的虛擬現實頭盔，可惜的是因為年代久遠這套系統丟失可，但是這套系統仍然是第一個投放市場的虛擬現實產品。

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

第三階段虛擬現實技術開始了全面的發展，在這一階段虛擬現實技術從研究轉向應用階段，在醫學，航空，教育，商業經營，工程設計等方面都有所應用。國內當然也開展了各項研究和應用探索。例如北京航空航天大學開發的用于飛行員訓練用虛擬現實系統，以及虛擬現實軟件的開發平臺。而清華大學也以虛擬現實技術制作了“布達拉宮”。

三、虛擬現實在建筑動畫中的應用探究

1.虛擬已經消失的古代建筑

我們知道古代有很多輝煌的建筑成就但是因為年代久遠，戰亂，災等各種原因大多都已經消失了，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識。但是我們可以通過各種資料和信息重建古建筑的數字模型和虛擬現實系統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。目前國內就有“故宮古建筑虛擬化保護和應用”以及“虛擬故宮”的項目

2.城市規劃設計

城市規劃要對未來的城市進行整體或者局部的設計，但是城市規劃非常龐雜通過傳統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據的精確三維建模建立逼真的場景，讓用戶在“虛擬現實”中漫游直接而真實的看見規劃的效果，并且能同時獲得多種信息，這樣即使在規劃沒有建設之前也能進行多次查驗和論證，有效的避免了缺陷和問題。

3.樓盤數字化模擬

隨著房地產業的發展，交互式動畫也做為一種重要的手段被運用到了房地產商的宣傳之中，客戶可以在虛擬的小區中走動觀察熟悉小區的規劃，配套設施，房屋裝修風格，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實技術

建筑動畫算是一種創造藝術而虛擬現實又是一種新型技術兩者結合，應該拿捏有度不能太過重視技術的實踐而忽略了藝術性失去了作為動畫的意義。因為是“虛擬現實”，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，運用了虛擬現實技術的動畫，在追求更高的技術同時，更應該對藝術性的把握和研究有更高的要求。

參考文獻：

［1］王梅艷.虛擬現實技術的歷史與未來［D］.陜西師范大學，2015.

［2］寧福星.手部動作捕捉式人機交互研究及其設計［D］.天津大學，2010.

［3］宗傳玉.虛擬現實技術在交互式建筑動畫中的應用研究［D］. 湖南工程職業技術學院，2009.

作者簡介：

緒言，職稱：講師，學歷：研究生，研究方向：動畫，單位：長春建筑學院文化創意產業學院動畫系。

馬勃洋，職稱：無，學歷：在讀本科生，研究方向：動畫，單位：長春建筑學院文化創意產業學院動畫系。