虚拟现实技术在建筑动画中的应用探究

绪　言　马勃洋　（长春建筑学院　130000）



虚拟现实技术在建筑动画中的应用探究

绪言马勃洋（长春建筑学院130000）

摘要：虚拟现实（VirtualReality）又称灵境技术是现在电子信息技术的一个重要方向也是一项利用计算机三维图形技术人机交互技术，以及传感器技术的综合科学技术。生成三维逼真的虚拟情景，用者戴上虚拟现实头盔，双目全方位显示器，以及数据手套，力矩球等交互设备便能身临其境的感受到呈现的对象。虚拟现实是一项新兴的且具有挑战性的综合科学技术。本文介绍了虚拟现实技术的概念，特征以及发展历程并结合现在虚拟现实技术实际应用展望了虚拟现实技术在建筑动画中的应用前景。

关键词：虚拟现实；交互技术；建筑动画

一、虚拟现实技术的概念及特征

虚拟现实（Virtua lReality），又称灵境，是计算机科学中的一项新兴学科。当人们已经不再满足于只用单一的视觉和听觉单方面的参与到信息交互中人们要求通过人的五感以及形体动作、手势或口令，用多种方式参与到信息交流中获得最为真实的体验。从概念上讲，它是利用tracking（追踪技术）和CG（计算机图形技术）对现实世界的一种仿真，参与者可以通过感觉与这一虚幻环境的内容产生交互作用

虚拟现实技术具有以下三个主要特征：

1.沉浸性（Multi-Sensory）

沉浸感又叫临场感指用户使用虚拟现实设备时候处在虚拟现实环境中感到的真实程度。指用户做为主角在虚拟环境中感到的真实程度。理想的模拟环境中用户会“身临其境”甚至不会去怀疑其世界的真实性也就是所谓的真假莫辩，而且

在操作过程中虚拟情景可以如同的世界一样对用户进行实时准确的反馈。

2.交互性（Interactivity）

指用户对模拟环境内进行操作可以得到真正的实时的反馈以及其反应的自然程度。例如，用户可以用手去触摸和移动物体时物体应该符合物理规律的移动，用户也应该感到触觉和阻力。

3.构想性（Imagination）

构想性即是想象性虚拟现实是人造的世界应当体现出人类的想象力，不仅可以构建客观存在的事物甚至可以是超出现实的空间。 虚拟现实是要能启发人的创造性的活动，人们在其中能获得更多的新知识，交流各自的观点，更是能启发各自的奇思妙想。

因为浸没感、交互性和构想性三个特性的英文单词的首字母均为I，所以这三个特性又通常被统称为3I特性。

二、虚拟现实技术的发展历程

虚拟现实技术有三个主要阶段：第一阶段是20世纪50到10年代是提出虚拟现实概念和探索的阶段第二阶段是80年代初到中期，是虚拟现实技术从探索阶段进入了实用阶段；第三阶段是从80年代末至今，也就是第三元年是虚拟现实走入大众视野并且开始全面快速发展的阶段。

第一阶段是虚拟现实技术的探索阶段。早在1986年秋第一台虚拟现实设备就出现了。在1968年Morton Heileg开发出了一个叫做Sensorama的摩托车仿真器。另一个重要的里程碑就是在1968年美国计算机图形学之父伊凡·苏泽兰在哈佛大学组织开发了第一个显示计算机图形的头盔和一套捕捉头部移动的系统。而美国VPL公司的创始人杰伦·拉尼尔，他被业界称为“虚拟现实之父”，他首先提出了虚拟现实的概念：使用电脑产生一个虚拟的三维世界，并且利用其它设备使得使用者获得听觉初级嗅觉等感受。他本人拼装了一台价值10万美元的虚拟现实头盔，可惜的是因为年代久远这套系统丢失可，但是这套系统仍然是第一个投放市场的虚拟现实产品。

第二阶段开始是上世纪80年代中到后期。这段时间内出现了一些真正实用的虚拟现实技术设备。这一时期出现了两个比较典型的虚拟现实系统，即vldeoplace系统与vlew系统。VIDEOPLACE是由M.w.克鲁格来设计的，它其实是一个计算机生成的图形环境，使用者可以看见自己的影响出现在屏幕里，并且通过捕捉自己的动作对屏幕中的影像产生影响。这使得使用者1985年在M·麦格里维领导下完成的VIEW虚拟现实系统。则是装备了头部跟踪器和数据手套，使得系统具备了手势，动作语音等交互手段形成了真正的虚拟现实系统。 也有vpl公司开发的rb2软件和dateglove数据手套，为以后的虚拟现实开发提供了硬件和软件支持。

第三阶段虚拟现实技术开始了全面的发展，在这一阶段虚拟现实技术从研究转向应用阶段，在医学，航空，教育，商业经营，工程设计等方面都有所应用。国内当然也开展了各项研究和应用探索。例如北京航空航天大学开发的用于飞行员训练用虚拟现实系统，以及虚拟现实软件的开发平台。而清华大学也以虚拟现实技术制作了“布达拉宫”。

三、虚拟现实在建筑动画中的应用探究

1.虚拟已经消失的古代建筑

我们知道古代有很多辉煌的建筑成就但是因为年代久远，战乱，灾等各种原因大多都已经消失了，后人只能通过遗迹和文字图画资料来了解，这显然不能有一个直观的认识。但是我们可以通过各种资料和信息重建古建筑的数字模型和虚拟现实系统供后人方便的观察研究也有利于推动古建筑的宣传和保护。目前国内就有“故宫古建筑虚拟化保护和应用”以及“虚拟故宫”的项目

2.城市规划设计

城市规划要对未来的城市进行整体或者局部的设计，但是城市规划非常庞杂通过传统的文字和沙盘难以有一个生动的了解。如果通过基于各种数据的精确三维建模建立逼真的场景，让用户在“虚拟现实”中漫游直接而真实的看见规划的效果，并且能同时获得多种信息，这样即使在规划没有建设之前也能进行多次查验和论证，有效的避免了缺陷和问题。

3.楼盘数字化模拟

随着房地产业的发展，交互式动画也做为一种重要的手段被运用到了房地产商的宣传之中，客户可以在虚拟的小区中走动观察熟悉小区的规划，配套设施，房屋装修风格，这种直观而有趣的方式显然更能打动顾客，帮助客户做出选择。

四、如何在建筑动画中运用虚拟现实技术

建筑动画算是一种创造艺术而虚拟现实又是一种新型技术两者结合，应该拿捏有度不能太过重视技术的实践而忽略了艺术性失去了作为动画的意义。因为是“虚拟现实”，所以在真实性之上还可以运用镜头、色彩、音乐和语言给予观众以更加愉悦和陶醉的体验。

综上所述，运用了虚拟现实技术的动画，在追求更高的技术同时，更应该对艺术性的把握和研究有更高的要求。

参考文献：

［1］王梅艳.虚拟现实技术的历史与未来［D］.陕西师范大学，2015.

［2］宁福星.手部动作捕捉式人机交互研究及其设计［D］.天津大学，2010.

［3］宗传玉.虚拟现实技术在交互式建筑动画中的应用研究［D］. 湖南工程职业技术学院，2009.

作者简介：

绪言，职称：讲师，学历：研究生，研究方向：动画，单位：长春建筑学院文化创意产业学院动画系。

马勃洋，职称：无，学历：在读本科生，研究方向：动画，单位：长春建筑学院文化创意产业学院动画系。