基于3D虚拟技术的建筑漫游动画实践分析

王健

（长沙理工大学设计艺术学院，湖南 长沙 410015）

基于3D虚拟技术的建筑漫游动画实践分析

王健

（长沙理工大学设计艺术学院，湖南 长沙 410015）

新时期，各行各业在高新技术的支持下，均迎来了前所未有的发展机遇。虚拟技术的问世，将建筑漫游动画的创作提升到了新的高度。在3D虚拟现实技术的辅助下，人们可以以虚拟动画的形式，展示出设计建筑的三维效果。同时，在建筑漫游中，还能随意切换角度、景别，极大地满足了观看者的视听感官。本文围绕基于3D虚拟技术的建筑漫游动画设计展开探讨，通过实践分析3D虚拟技术在建筑漫游动画设计中的应用价值。

3D虚拟技术；建筑漫游；动画

互联网技术的日益普及使人们的生活方式、工作方式与学习方式在悄然间发生着巨大改变，数字信息产业发展得如火如荼，为城市发展注入了新鲜血液。城市信息化俨然已成为未来城市发展的必经之路，数字城市发展战略现已成为推动我国走可持续发展道路的新动力。数字城市指的是，借助空间信息，构建虚拟平台，将自然环境、基础设施等一系列城市信息，通过数字形式模拟出来，以便城市管理者更为清楚地了解现阶段城市整体格局与运转情况。作实现数字城市不可或缺的必要条件，虚拟现实技术的重要价值不言而喻。本文对基于3D虚拟技术的建筑漫游动画设计与实践进行研究，为充分发挥出虚拟技术在大建筑漫游动画设计中的应用价，尽早实现数字城市略尽绵力。

一、3D虚拟技术的概述

3D虚拟技术，是一种在计算机高级人际界面中，通过对图形图像技术、人工智能技术、互联网技术、多媒体技术、多传感技术的邮寄结合，创造出超越真实世界的多为信息空间的新兴技术。3D虚拟现实技术虚拟出的多为信息空间，能够给人身临其境的感官体验。目前，3D虚拟技术已获得广泛应用，并早航空航天以及军事领域中，发挥着重要作用。目前，3D寻你技术日益普及，逐渐渗透进建筑设计、影视于乐等行业中，极大地丰富了人类的于乐生活，也为各行各业工作获得的顺利开展提供了极大的便捷。

二、3D虚拟技术在建筑漫游动画中的应用价值

在过去，建筑设计主要利用二维设计图纸来表现设计理念，后来，随着时代的发展，建筑沙盘模型、三围建筑效果图相继问世，改善了建筑设计的表现效果。然而，这一系列方法在使用过程中，始终带有一定局限性。使用者只能透过由这三种方法制作出来的图形，粗略地了解建筑的外形与格局，无法深入了解建筑设计的多维立体效果与内部空间环境。3D虚拟技术的横空出世，使这一问题迎刃而解。

将3D虚拟技术引进建筑漫游动画中，能够有效改善传统建筑设计展示形式的缺陷，进一步优化建筑设的展示效果。它融合了三维动画与多媒体技术，实现了对动画、音像、文字的一体化管理。由3D虚拟技术设计出的建筑漫游动画，能够使用户更为全面、透彻地了解设计建筑的每一个细节。用户不但能够从任何角度、景别去观察建筑物，还能体验行走、奔跑、飞行等运动模式，并能对建筑物四周的环境、交通、基础设施建筑等情况有一个详细的了解。值得一提的是，3D建筑漫游动画还能实现对关照效果与自然天气的虚拟构建，因此在展示建筑设计时，还能实现对气候条件的任意切换。利用漫游动画虚拟现实的动态声画展示，能够使设计方案得以生动、形象的展示出来，是目前最受大众青睐的建筑设计展现方式。

三、3D虚拟技术的建筑漫游动画设计实践分析

多数3D建筑漫游动画，主要以短篇的形式展示设计建筑的相关信息，其制作过程与3D动画影片的制作十分类似。3D建筑漫游东湖与3D动画影片的主要差别，就是3D动画影片演出者是人物角色，而3D建筑漫游动画的“演出者”是建筑物。据了解，仍和一部完整的3D建筑漫游动画，均需经过动画设计、建筑模型的构建、突出多维空间效果、后期合成输出等六个步骤。

（一）前期规划

科学、合理的前期规划，是确保建筑漫游动画制作得以有条不紊、有据可依、顺利进行的基本前提。所以，在正式开始制作漫游动画前，制作人员务必要对所需设计的规划建筑进行全方位、多角度的考量，以确保设计出的建筑尽量符合消费人群的需求，能够充分体现出人文理念。前期规划的制定，主要是为相关工作人员了解整个项目的具体实施流程以及具体工作内容。然后，要明确设计者需要透过这部建筑漫游动画，向客户传递出什么样的讯息或彰显出什么样的设计理念，并对实现这一目的的具体过程与主要方法进行设定。分镜头台本的设计是动画制作前期的重点内容，它将决定摄像机动画设定与后期合成剪辑制作的方向，直接影响到整部建筑漫游动画的最终效果。建筑漫游动画分镜头台本的设计原则，首先要结合设计的建筑形态与周边环境，将表现目标建筑作为根本目标，围绕目标建筑、周边环境等，展开镜头设计。简明扼要、流程通顺流畅是分镜头设计的主要要求，分镜头的设计既要确保能够烘托出主要建筑物，还要注意不可太过华丽，以免宣兵多主。另外，在切换镜头时，务必要符合一定剧情逻辑，都要灵活应用不同景别与不同角度，全方位展示建筑的具体情况。

（二）建筑模型的构建

做好充分的前期规划工作后，即可动画的“演出者”——建筑模型进行制作了。建筑模型的构建工作，其实是将客户或设计方提供的建筑平面图纸治疗，通过3dsmax软件的处理，实现对建筑模型三维立体效果的展示。在构建建筑模型的过程中，动画制作人员应拿捏好比例，根据建筑平面效果图中的尺寸，在CAD软件中绘制出同等比例的二维图形。在这一过程中，应尽量降低确定数值的误差，以免完成建筑严重脱离设计。随后，将CAD图纸导入进3dsmax软件内，经拉伸、变形等一系列处理，最终形成三围模型。需要注意的是，制作人员在进行建筑模型的构建工作时，务必要认真仔细，注意细节之处的表现，以确保简称模型的准确度。建筑模型的质量将会直接影响到动画的展示效果，制作人员务必深刻地认识到这一点，在构建模型时切勿有所懈怠。

（三）充分运用灯光效果

建筑模型出炉后，应根据建筑模型的设计需求以及动画制作的需求，选择合适的贴图材质，并充分利用灯光效果，以改善整个漫游动画的展示效果。建筑漫游动画中，材质与灯光是增强整体效果不可或缺的重要成分。在材质与灯光的衬托下，漫游动画所呈现出的场景才会更加真实、在3dsmax技术中，材质编辑器是完成材质选择与贴图的主要工具。其工作原理，是结合模型的材质需求，选择配套的贴图材质，通过烘托将最终效果凸显出来。材质编辑器能够实现多种材质的设置，如瓷砖、不了、剥离等，效果绝对能够以假乱真。另外，制作人员还可以利用3dsmax材质设置，直接完成真实效果的图像贴图工作，简化诸多不必要的工作流程，使整个模型的效果更加真实。

灯光的设置，能够使建筑模型展现出许多不同效果，是烘托建筑模型的重要方式。当场景未检测到任何附加灯光时，则系统将会使用默认的照明着色与渲染场景。经灯光渲染后的建筑，效果为更为真实，且立体感与清晰度会得到明显提升。在3dsmax软件的辅助下，制作人员可任意选用各种不同类型的灯光，模拟出建筑物在不同光照条件下的效果图，使观看者能够了解建筑物在日间、夜间光照条件下的具体效果。

（四）摄像机动画制作

3D建筑漫游动画，主要利用设置摄像机的运行轨迹捕捉镜头中的运动效果。摄像机的运动轨迹完全按照前期规划的分镜头台本来设定，是前期策划的执行过程。可按照预计规划，将摄像机绑定在运动轨迹上，并设置好关键帧。利用摄像机还能通过播放预览检查动画效果。当运动效果不够理想时，还能通过调整时间轴上的关键帧，实现对摄像机疼速度的控制，进一步改善运动效果。另外，还可以通过更换计算机的目标点，调整拍摄范围，以便镜头能够更好地捕捉到运动画面。灵活运用摄像机，能够为镜头效果创造更多的可能性。任何角度、任何焦距、任何景别的镜头运动，均能在摄像机动画的辅助下来完成。动画素材越丰富，漫游动画的视觉效果越具有冲击性，使观看者的感受更加接近真实。

（五）突出多维空间效果

所谓的渲染突出，是展现建筑漫游动画效果的重要环节。在前期规划、建筑模型构建、材质灯光应用以及摄像机动画制作全部完成后，要价格所有动画镜头转化为视频或图像。有过2D建筑漫游动画设计经验的工作者都知道，突出多维空间效果这一环节工作量大，难度系数高，往往需要投入大量的时间与精力。需要注意的是，经渲染处理后直接输出的视频动画质量，并不能直接投入使用，还需通后期制作，加入特效、字幕等，改善动画展现效果。因此，渲染输出的形式往往是具备多种通道的RPF格式序列帧。通常情况下，选择渲染器时，可根据现实需求，选择默认渲染器或高质量Vary渲染器。Vary渲染器在使用过程中，能够凸显出更加真实的物理照明，相较于其他渲染工具，该工具能够为工作人员调解相关参数方面提供极大的便捷。

（六）后期合成输出

完成上述一系列动画制作程序后，最后要进行的是漫游动画的合成剪辑工作。在这一环节中，建筑漫游动画制作基本已经接近尾声，一部完整的建筑漫游动画即将诞生。动画后期的剪辑工作并不简单，要求相关工作人员不但需要具备熟练的业务技能，还应具备专业审美水平。后期合成编辑工作并不是简单地将所有镜头通过剪切与链接，组合成一部完整的动画，而是要对动画镜头序列帧再次进行加工处理。在这一过程中，分镜头台本会再次发挥出重要作用。在合成软件AE的辅助下，制作人员可以进行校色处理，并模拟出不同天气条件下的建筑效果，并根据不同情境，添加音效、字幕解说等，使观看者更容易投入其中。

四、结语

综上所述，3D虚拟现实技术虚拟出的多为信息空间，能够给人身临其境的感官体验。目前，3D虚拟技术已获得广泛应用，本文对3D虚拟技术进行了简单介绍，对该技术的应用优势进行了初步探讨，并从不同环节对基于3D虚拟技术的建筑漫游动画设计与实践进行了分析。研究结果显示，在3D虚拟技术的支持下，建筑漫游动画将能更加真实、全面地向用户展现建筑的详细情况，极大地满足用户的视听感官。3D虚拟技术在建筑漫游动画设计中具有良好的应用价值，3D虚拟技术在建筑漫游动画中具有良好的应用前景。今后，有关3D虚拟技术的相关课题研究还应进一步跟进，为更好地发挥出3D虚拟技术的优势，不断改善建筑漫游动画质量提供更多科学依据，为早日实现数字城市做贡献。

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TP391.9

A

1005-5312（2014）32-0054-02

湖南省科技厅规划项目（2010GK3066）湖南省教育厅规划项目（09C102）。