VR虛擬現實設計研究

馮裕良

（黃山學院藝術學院，安徽黃山245041）

VR虛擬現實設計研究

馮裕良

（黃山學院藝術學院，安徽黃山245041）

近年來VR虛擬現實技術發展較為迅速，通過計算機交互設備完成場景虛擬再現.本文在VR虛擬現實的應用方面列舉了部分案例，并提出VR虛擬現實技術對展示設計的流程制作解決方案，供相關同行參考.

VR虛擬現實；設計；制作

1 VR

VR（Virtual Reality，即虛擬現實，簡稱VR），是由美國VPL公司創建人拉尼爾（Jaron Lanier）在20世紀80年代初提出的.其具體內涵是：綜合利用計算機圖形系統和各種現實及控制等接口設備，在計算機上生成的、可交互的三維環境中提供沉浸感覺的技術.虛擬現實技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統的技術.它利用計算機生成一種模擬環境，利用多源信息融合的交互式三維動態視景和實體行為的系統仿真使用戶沉浸到該環境中.[1]

自20世紀90年代以來,VR技術的研究規模及應用范圍愈益擴展.當今世界上眾多經濟發達國家都在大力地研究與開發VR技術,VR技術之所以能被掀起如此大的研究熱潮,根本原因并不在于其自身的理論發展與完善,而在于它在諸領域內富有成效的應用效益.

VR技術在虛擬現實展示方面具有巨大的產業價值，如：房地產展示、博物館內容展示、教育教學展示、旅游景點展示等方面都有很高的實用價值.它打破常規的展示方式，從以前的平面展示、半三維展示進入畫面內部參觀游覽.VR虛擬現實技術將對視覺產業產生巨大沖擊，給視覺產業升級改造注入新的動力.

2 VR虛擬現實的應用

（1）房地產小區規劃展示，開發商制作樣板房需要進行實際裝修，花費很高的裝修費用.通過VR虛擬現實客戶可以進入尚未建成或尚未開發的樓盤小區進行參觀，虛擬現實計算機虛擬室內效果可以達到同樣的視覺效果.在降低了研發成本的同時利用交互應用更改室內風格，讓客戶感受小區或樣板房最終建成的效果.

（2）在高端機器維修專業中，一臺機器就要成百上千萬，這樣的機器成本在很大的程度上制約了學員的學習數量和學習成本.通過虛擬現實技術模擬出該機器的實際效果，只需要一套VR設備即可通過數字化學習便可到達之前的實驗學習效果.從而大大降低了學校和學員的經營和學習成本，從而增加學員數量，在一定程度上可解決此行業招工難的問題.

（3）扎克伯格的臉書公司與相關虛擬現實設備及程序公司合作，開發沉浸式虛擬現實社交網絡.通過穿戴虛擬現實設備可以使人，身在任何地方立刻出現在對方的面前進行交流互動.這項技術的應用顛覆傳統的平面化社交形式.

3 VR虛擬現實設計制作流程

圖3-1 VR虛擬現實設計制作流程圖

3.1 前期策劃

前期客戶提出相應的設計要求，需要進行實地測試及現場調研，搜集相應的數據和規劃材料.確定平面圖、設計風格、場景面積、交互功能分化、應用設備等以備后期制作.

3.2 CAD制圖及UV拆分

cad制圖軟件是計算機輔助設計（Computer Aided Design，CAD）領域最流行的CAD軟件包，此軟件功能強大、使用方便、價格合理，在國內外廣泛應用于機械、建筑、家居、紡織等諸多行業，擁有廣大的用戶群.[2]通過CAD軟件對設計初期的構想進行深入制作,對于場景的尺寸、設計物體、使用材料、規格、施工方式等等進行確定.CAD軟件的制作是工程制圖的關鍵部分.

3.3 三維建模

三維建模軟件有很多種如：3DMAX、MAYA等軟件.每個軟件又有各自的優勢，MAYA軟件適用于三維角色動畫、電影等方面的制作；3DMAX軟件更適用于工程建模、室內外場景建模等方面的制作.因此對于室內展示三維建模采用3DMAX軟件較為合適.

圖3-2 3DMAX制作

圖3-3 UV拆分制作

在建模過程中要遵循以下原則：

（1）盡最大能力控制模型的面數，用最少的面做出最理想的效果.（2）相同物體只做一份，利用復制工具制作，提高制作效率.（3）隱蔽部位刪除相應的面片數據，達到最大優化.（4）模型布線要合理布線，根據物體的結構進行設計.（5）UV拆分中VU點均勻分布，以免后期貼圖出現畫面拉扯變形現象.

建模一般基于多邊形polygon建模形式，在建模過程中利用正四邊布線方式，同時根據設計物體的結構特點進行建模.通過不斷深化模型細節完成基礎部分，需要對模型進行拆分UV工作.UV點是分布在模型表面的二維定位點，通過對UV的合理分解和布局，可以在模型表面繪制出合理的紋理. UV分解在MAYA或3DMAX軟件中，映射UV一般有：平面映射、正方體映射、圓柱映射、球星映射、自動映射，制作人員需要根據模型形狀選擇映射方式.由于大多數的模型并不是規矩的形狀，是由多個不規則的形體組成.因此需要引進UNFOLD 3D軟件，進行快速UV分解工作.模型在進入軟件之前要對模型進行合理設計裁剪，用最少的剪裁線路，能夠讓UV進行合理鋪平.經過合理的UV分解，進入MAYA軟件保存UE4支持的FBX格式模型待應用.

3.4 虛幻引擎UE4虛擬現實制作

前期準備的FBX格式模型導入UE4軟件后，對模型進行相應的貼圖、燈光設置.規劃整個項目中的互動方式、碰撞類別、動畫等需要互動的部分要求和尺度.同時對接程序人員進行相關的數據編程.編程可分為C語言編程和藍圖編程，C語言編程適用于計算機專業員工，藍圖編程適用于美工出身的工作人員.藍圖更具有可視化編程的特點，效率和功能跟C++相當.當模型材質、燈光、互動完成制作后進行渲染構建，進行本機測試.最后經過測試沒有其他問題選擇客戶要求的終端環境進行客戶端打包輸出，完成最終輸出測試.

4 總結

通過以上VR虛擬現實制作流程，從大的方面闡述了其制作過程中的關鍵技術.同時對制作中的要注意的問題也進行了部分敘述.VR虛擬現實技術在各個行業中的應用，對個行業的發展也將起到巨大的變革作用.

〔1〕http://baike.baidu.com/link?url=ORe3zf3DSwW itKbPzesB_zlpy3hPoqZlzMogJ7Mo7seXt-Wa4M nZ1L81Rm3E0Qc2z7ys8GwrQKPZPVBW5MBDUlSNgdemeINQm76AcrhVDdi.

〔2〕http://baike.baidu.com/link?url=TClPRyDE-mZip9SiEOGvaNUhDNnQB1K3ey6Px-4gZc0d ZQlAIg68eSPOly3lIiLCpg5AJUzBm0VHhoA4p3 bHcN0oNBdj-SxDwKAfJ5xdfqepoGYn8H4KtcIeLnbBHhMU

〔3〕馮裕良.高精度模型法線貼圖的制作流程[J].大舞臺,2012（03）:141-142.

J524

：A

：1673-260X（2017）03-0126-02

2016-12-11

國家級大學生創新訓練項目：基于HTCvive設備的沉浸式VR展示制作研究（201610375031）階段性成果；安徽省高校人文社科研究重點項目：VR虛擬現實技術在徽州雕塑數字化修復及展示中的應用研究——以徽州石雕為例階段性成果；安徽省高校人文社科研究一般項目：新媒體環境下徽州漆藝傳承性研究階段性成果；安徽省高校人文社科研究一般項目：基于徽州竹文化下的現代竹木家具設計研究階段性成果；安徽高校人文社科研究重大項目《基于設計美學的徽派建筑傳承與創新研究》（SK2015ZD23）項目階段性成果；安徽省高等教育振興計劃重大教研項目《基于徽文化的應用型設計學專業教學改革研究》（2014zdjy121）階段性成果