建筑營(yíng)造的3D虛擬體驗(yàn)分析

1、建筑營(yíng)造的3D虛擬體驗(yàn)分析摘要：3D虛擬技術(shù)建筑豐富了視聽(tīng)體驗(yàn)。利用三維數(shù)字技術(shù)建筑漫游動(dòng)畫(huà)的制作流程，建筑營(yíng)造出創(chuàng)意性的沉浸式體驗(yàn)。關(guān)鍵詞：3D技術(shù)；建筑營(yíng)造；動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)在新媒體環(huán)境下隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，近些年，三維建筑漫游動(dòng)畫(huà)已突破傳統(tǒng)二維的平面化布局設(shè)計(jì)，不僅在新媒體融合的多元化、元宇宙時(shí)代扮演著至關(guān)重要的角色，還在多方面得到了廣泛的應(yīng)用。目前建筑行業(yè)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，為了滿足日益增長(zhǎng)的建筑需求，在此技術(shù)方面進(jìn)行大量數(shù)字化技術(shù)研究，建筑漫游動(dòng)畫(huà)就是其中的重要表現(xiàn)。目前以3D虛擬技術(shù)為主要支撐，并且被廣泛應(yīng)用到城市規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)和會(huì)展展示等領(lǐng)域。建筑漫游動(dòng)畫(huà)主要是通過(guò)三維數(shù)字建模、動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)制

2、作以及后期渲染合成等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。一、3D建模方案設(shè)計(jì)1.使用平面軟件（Photoshop、Sai）設(shè)計(jì)并繪制角色平面圖。2.根據(jù)已有的平面設(shè)計(jì)，使用AutodeskMaya軟件，進(jìn)行建模。3.拆解模型uv并導(dǎo)出貼圖后，導(dǎo)入3Dpainttool進(jìn)行貼圖繪制。4.進(jìn)入AutodeskMaya軟件后進(jìn)行燈光布置，Arnold渲染器進(jìn)行渲染。5.將最終確認(rèn)的模型導(dǎo)入到三維打印軟件中（不同機(jī)器有相應(yīng)不同的軟件）進(jìn)行模型封口處理，并對(duì)模型做最后檢查。6.打印出模。筆者參與和制作的項(xiàng)目作品，如圖1。3D虛擬技術(shù)是結(jié)合各種高新的技術(shù)，例如圖形圖像技術(shù)、人工智能技術(shù)，并利用和模擬出自然環(huán)境及物質(zhì)條件下關(guān)于視覺(jué)

3、、觸覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)等技術(shù)，從而構(gòu)建出非常逼真的三維虛擬世界的技術(shù)。該技術(shù)目前在多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，它最初起源于美國(guó)，主要在具體的城市規(guī)劃中應(yīng)用，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用范圍已經(jīng)擴(kuò)大至建筑、影視、廣告、動(dòng)畫(huà)等多個(gè)領(lǐng)域，為人們的工作和生活提供了極大的便利，交互帶來(lái)的沉浸感是虛擬技術(shù)本質(zhì)的特征1。二、建筑漫游動(dòng)畫(huà)實(shí)踐建筑漫游動(dòng)畫(huà)，是一種新興的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，以真實(shí)的建筑為原型，使用三維軟件創(chuàng)建出和現(xiàn)實(shí)世界一樣的虛擬空間。在虛擬的世界里，根據(jù)目標(biāo)對(duì)象的實(shí)際大小和形狀創(chuàng)建場(chǎng)景模型，模型無(wú)誤后，為模型添加材質(zhì)貼圖，下一步設(shè)定場(chǎng)景的動(dòng)畫(huà)并進(jìn)行調(diào)試，最后進(jìn)行渲染和后期合成等。使用建筑漫游動(dòng)畫(huà)可以自由地向受眾展示建筑

4、設(shè)計(jì)的全景和細(xì)節(jié)，可以給大眾帶來(lái)強(qiáng)烈且真實(shí)的視聽(tīng)沖擊，讓人仿佛沉浸其中。隨著我國(guó)信息技術(shù)的快速發(fā)展與新媒體革命的不斷翻新，各種視聽(tīng)交互信息不斷沖擊著大眾的感官。在建筑漫游發(fā)展歷程中，三維的建筑漫游動(dòng)畫(huà)是作為一種新興的藝術(shù)產(chǎn)業(yè)，這種數(shù)字技術(shù)的出現(xiàn)，在建筑行業(yè)的藝術(shù)中占有很重要的分量，也成為了在新媒體時(shí)代廣告制作的萌芽2，三維建筑漫游動(dòng)畫(huà)能夠達(dá)到模擬真實(shí)環(huán)境且仿真的效果。1.建筑漫游動(dòng)畫(huà)前期制作建筑漫游動(dòng)畫(huà)需要很大的工作量，其工作流程主要可以分為前期、中期和后期三個(gè)模塊。下面先闡述前期工作。對(duì)于建筑動(dòng)畫(huà)漫游來(lái)說(shuō)，前期的準(zhǔn)備工作非常重要，首先確定好影片的主題和分鏡頭的腳本。前期在設(shè)計(jì)分鏡頭腳本時(shí)，就

5、要設(shè)計(jì)出動(dòng)畫(huà)的運(yùn)動(dòng)軌跡、內(nèi)容、畫(huà)面和時(shí)長(zhǎng)等，并決定哪個(gè)部分用哪些軟件來(lái)制作效果。例如：建模就用Maya或3DMax制作設(shè)計(jì)模型，后期特效剪輯就用AE軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.建筑漫游動(dòng)畫(huà)中期首先，建立模型是建筑動(dòng)畫(huà)制作的先決條件，在建筑漫游動(dòng)畫(huà)中所有出現(xiàn)的物體都需要建模，在制作時(shí)主要注意盡量精簡(jiǎn)面數(shù)和物體的個(gè)數(shù)，從而減輕機(jī)器設(shè)備和軟件的負(fù)載，否則在后期渲染階段非常容易出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象導(dǎo)致耽誤工期。完成前期工作準(zhǔn)備之后，接下來(lái)就是建筑模型。一般是在3DMaya或3DMax里建模，根據(jù)圖紙或不同的拍攝角度的照片進(jìn)行建模設(shè)計(jì)。創(chuàng)建模型時(shí)重點(diǎn)要精細(xì)的制作，細(xì)節(jié)會(huì)決定整個(gè)場(chǎng)景的效果。其次，設(shè)置貼圖材質(zhì)燈光。建模后要給

6、模型添加貼圖和材質(zhì)，因?yàn)楹笃谠谀Ｐ椭谱魍瓿珊螅€要貼上材質(zhì)。材質(zhì)是物體表面的紋理和屬性，例如，利用材質(zhì)編輯器為模型添加建筑、雙面等材質(zhì)，利用貼圖通道添加位圖、漫反射顏色、噪波等貼圖，制作出玻璃幕墻、金屬等效果。設(shè)置好貼圖材質(zhì)后，要?jiǎng)?chuàng)建燈光和環(huán)境，其中包括主光源、環(huán)境光照和天空背景等等。在設(shè)計(jì)制作中材質(zhì)和燈光是客戶直觀的第一印象，這里不僅要體現(xiàn)場(chǎng)景的美觀，更要突出其質(zhì)感，是尤為重要的環(huán)節(jié)。最后，設(shè)計(jì)制作動(dòng)畫(huà)。依據(jù)設(shè)計(jì)好的分鏡頭，借助三維軟件來(lái)制作動(dòng)畫(huà)，其中包含室內(nèi)建筑和室外建筑、粒子動(dòng)畫(huà)和建筑生長(zhǎng)動(dòng)畫(huà)等。制作攝像機(jī)動(dòng)畫(huà)時(shí)，動(dòng)畫(huà)自然流暢，效果才會(huì)更真實(shí)美觀。3.建筑漫游動(dòng)畫(huà)后期在歷經(jīng)建模、材質(zhì)和燈

7、光制作后，需要渲染各個(gè)鏡頭的動(dòng)畫(huà)?；赩-RayCollection、阿諾德和Blender等渲染器渲染場(chǎng)景對(duì)其中的模型和材質(zhì)要求都較高，若想保證正常的工期進(jìn)度，就需要嚴(yán)格規(guī)范其制作場(chǎng)景。最快速的渲染方式就是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接多個(gè)計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行渲染任務(wù)，渲染數(shù)量通常都是及其龐大的數(shù)百幀或數(shù)千幀。服務(wù)器渲染的原理就是將相關(guān)的所有終端節(jié)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行工作，每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)渲染一幀的圖片，渲染完成后再將空閑的計(jì)算機(jī)自動(dòng)去尋找尚未完成的需要渲染的圖片進(jìn)行渲染。因此，本來(lái)在渲染中需要花費(fèi)多個(gè)小時(shí)渲染序列幀的計(jì)算量，被平均分配到多臺(tái)終端計(jì)算機(jī)中3。動(dòng)畫(huà)渲染階段對(duì)計(jì)算機(jī)的配置要求極高，因此最好采用配置高的計(jì)算機(jī)來(lái)

8、完成渲染階段的任務(wù)。最后在建筑漫游動(dòng)畫(huà)渲染輸出后，可以用專業(yè)的軟件，在AfterEffects中進(jìn)行特效制作，例如后期的視頻剪輯、音頻、字幕等創(chuàng)作，最終合成。這樣就完成了建筑漫游動(dòng)畫(huà)。三、建筑漫游動(dòng)畫(huà)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征首先是想象性。3D虛擬技術(shù)所展現(xiàn)的建筑漫游動(dòng)畫(huà)其中一大特征在于想象性，虛擬現(xiàn)實(shí)中的動(dòng)畫(huà)代表的是比現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景更真實(shí)的環(huán)境模擬，這就需要制作人員在設(shè)計(jì)制作的過(guò)程中運(yùn)用想象力。比如，現(xiàn)實(shí)中并不存在的或是想象的未來(lái)場(chǎng)景，都可以在動(dòng)畫(huà)中逐一實(shí)現(xiàn)，基于3D虛擬技術(shù)中搭建出具有地域風(fēng)格的建筑景觀動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)，目的在于給觀眾更佳的體驗(yàn)感，突破了傳統(tǒng)的思想限制，在模擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)藝術(shù)的創(chuàng)造。其次是

9、交互性。交互性是指用戶在虛擬空間內(nèi)，對(duì)物體的可操作程度以及在得到反饋的自然性4。3D虛擬技術(shù)中的交互性十分明顯，可以在虛擬的環(huán)境中直接調(diào)整建筑模型、燈光、音效和材質(zhì)貼圖等，使其交互的效果更加直觀。在體驗(yàn)3D虛擬技術(shù)時(shí)，需要借助相關(guān)的設(shè)備和平臺(tái)為用戶提供互動(dòng)的基礎(chǔ)，這也是該技術(shù)能夠迅速在現(xiàn)實(shí)中得到推廣的原因。再者是沉浸性。沉浸性是指用戶作為主角在于虛擬環(huán)境中感受到的真實(shí)程度5。沉浸性為用戶的體驗(yàn)效果提供了良好的基礎(chǔ)，因此在三維建筑漫游中虛擬現(xiàn)實(shí)是最基礎(chǔ)的特征。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)就是人們通過(guò)主體的投影，對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行觀察，沉浸其中，用戶在體驗(yàn)的過(guò)程中能夠得到視覺(jué)聽(tīng)覺(jué)的沉浸感，從而達(dá)到真正感受

10、建筑漫游動(dòng)畫(huà)的沉浸效果。最后是真實(shí)性。真實(shí)性是指用戶觀看周圍環(huán)境的真實(shí)程度。當(dāng)用戶處在多維信息的虛擬環(huán)境時(shí)，需要完全依靠自己的感知能力，充分發(fā)揮自身的主觀能動(dòng)性，全方位的獲取和感受各種信息，來(lái)尋求解答與體驗(yàn)。采用虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)，我們能夠很真實(shí)的看到現(xiàn)實(shí)中的世界，每一處的細(xì)節(jié)，都可以模擬出非常逼真的環(huán)境。在看到建筑漫游動(dòng)畫(huà)時(shí)仿佛身臨其境，可以對(duì)全景一目了然，以此便可以使非建筑專業(yè)人員也能有更直觀的理解，給用戶帶來(lái)極其強(qiáng)烈仿真的視聽(tīng)沉浸體驗(yàn)。筆者參與和制作的項(xiàng)目作品見(jiàn)圖2所示。四、3D虛擬技術(shù)運(yùn)用于建筑漫游動(dòng)畫(huà)優(yōu)勢(shì)1.建筑漫游動(dòng)畫(huà)發(fā)展趨勢(shì)伴隨著用戶的需求越來(lái)越高，建筑漫游動(dòng)畫(huà)迎來(lái)了發(fā)展的高峰期，我

11、國(guó)建筑三維以前應(yīng)用的領(lǐng)域比較單一，只限于少數(shù)的建筑動(dòng)畫(huà)，到現(xiàn)在逐步發(fā)展到多個(gè)領(lǐng)域，建筑漫游動(dòng)畫(huà)表現(xiàn)的形式種類很多，例如卡通和寫(xiě)實(shí)版本，尤其是動(dòng)畫(huà)中豐富的內(nèi)容伴隨著音效旋律，使人仿佛能夠親身感受未來(lái)之城的幻想之美。建筑漫游動(dòng)畫(huà)的優(yōu)勢(shì)在于，短時(shí)間內(nèi)可以有層次地、完整地表達(dá)出動(dòng)畫(huà)的主體思想，使觀眾可以產(chǎn)生情感等多方面的共鳴，通過(guò)虛擬攝像頭帶給用戶極佳的視聽(tīng)感受，再加上后期的特效處理，可以使觀眾仿佛身臨其境。傳統(tǒng)的建筑表現(xiàn)形式，弊端很多，無(wú)論是沙盤的仿真還是靜幀效果的展示，都只停留在靜止的視覺(jué)展示上，三維建筑漫游動(dòng)畫(huà)則可以呈現(xiàn)出全方位的建筑空間形態(tài)，可以觀看到建筑設(shè)計(jì)、室內(nèi)設(shè)計(jì)上面的擬真細(xì)節(jié)。2.3D

12、虛擬技術(shù)運(yùn)用于建筑漫游動(dòng)畫(huà)優(yōu)勢(shì)隨著三維技術(shù)的不斷創(chuàng)新，建筑漫游動(dòng)畫(huà)由傳統(tǒng)二維效果為基礎(chǔ)的攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)，發(fā)展到現(xiàn)在擁有豐富的實(shí)景效果，向用戶展現(xiàn)項(xiàng)目的同時(shí)也表現(xiàn)出三維空間的藝術(shù)價(jià)值。三維建筑漫游動(dòng)畫(huà)技術(shù)可以讓人直觀地了解建筑內(nèi)外部景觀環(huán)境和內(nèi)飾設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，以及周圍配套設(shè)施等，可以讓用戶身臨其境。借助3D建筑漫游動(dòng)畫(huà)，不僅能方便觀看建筑整體和細(xì)節(jié)之處，還可以在其中沉浸式體驗(yàn)，如現(xiàn)實(shí)生活中的行走、奔跑等仿真設(shè)計(jì)都可以在動(dòng)畫(huà)中實(shí)現(xiàn)。在三維建筑漫游動(dòng)畫(huà)中還可以將光照、周圍環(huán)境、天氣等效果通過(guò)虛擬技術(shù)生動(dòng)形象的展示出來(lái)，觀看效果更真實(shí)更沉浸，用戶也更愿意進(jìn)一步的了解和體驗(yàn)。筆者參與和制作的項(xiàng)目作品，如圖3和圖

13、4，充分展現(xiàn)了3D虛擬技術(shù)運(yùn)用于建筑漫游動(dòng)畫(huà)優(yōu)勢(shì)。圖33D虛擬技術(shù)建筑漫游動(dòng)畫(huà)示例圖43D虛擬技術(shù)建筑漫游動(dòng)畫(huà)整體示例從1998年到現(xiàn)在，我國(guó)建筑漫游已經(jīng)發(fā)展相對(duì)成熟，三維技術(shù)提供給用戶最直觀的感受，讓用戶可以沉浸式地感受到城市的整體景觀。在使用三維技術(shù)展示項(xiàng)目成果時(shí)，可全方位的展示其空間和性能。新媒體時(shí)代的到來(lái)，拓寬了三維建筑漫游技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，這也必將引領(lǐng)全新數(shù)字時(shí)代的潮流。技術(shù)在不斷的發(fā)展，在三維的建筑漫游中，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)充分利用交互功能等，可以設(shè)計(jì)出建筑內(nèi)外部景觀的細(xì)微和宏觀之處，來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)整體質(zhì)量的提升。作為建筑領(lǐng)域的動(dòng)畫(huà)藝術(shù)，巧妙結(jié)合了建筑空間和視聽(tīng)藝術(shù)，3D虛擬技術(shù)能夠虛擬構(gòu)造多方位信息空間，給用戶帶來(lái)強(qiáng)烈的真實(shí)體驗(yàn)感，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的延展和拓寬。有了3D虛擬技術(shù)，建筑漫游動(dòng)畫(huà)的展示變得更為美觀、仿真、細(xì)致，可以極大地滿足用戶的視聽(tīng)感受，在建筑行業(yè)也有著較大的研究?jī)r(jià)值與應(yīng)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)1張潔.三維虛擬技