- 相關(guān)推薦
淺談建筑設(shè)計(jì)中VR設(shè)計(jì)的使用
VR 是用計(jì)算機(jī)生成逼真的三維視、聽(tīng)、嗅等感覺(jué), 使人能通過(guò)適當(dāng)裝置對(duì)虛擬世界進(jìn)行交互式體驗(yàn)。通常用戶頭戴一個(gè)頭盔, 手持傳感手套, 仿佛置身于一個(gè)幻覺(jué)世界中, 在虛擬環(huán)境中漫游, 并允許操作其中的物。使用者在虛擬環(huán)境中可獲得視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、動(dòng)覺(jué)等多種感知, 從而達(dá)到身臨其境的感受。
VR 技術(shù)與建筑設(shè)計(jì)利用
VR 技術(shù)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì), 在建筑設(shè)計(jì)階段就能以可視的、動(dòng)態(tài)的方式全方位展示建筑物所處的地理環(huán)境、建筑物外貌、建筑物內(nèi)部構(gòu)造和各種附屬設(shè)施, 使人們能夠在一個(gè)虛擬的環(huán)境中, 甚至在未來(lái)的建筑物中漫游。因而, VR 技術(shù)是建筑方案設(shè)計(jì)、裝修效果展示、方案投標(biāo)、方案論證及方案評(píng)審的有力工具, 在建筑設(shè)計(jì)業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)和建筑裝修業(yè)等領(lǐng)域有著日益廣泛的應(yīng)用前景。
建筑物虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境設(shè)計(jì)的基本要素
利用VR 技術(shù)進(jìn)行建筑物設(shè)計(jì)的基本要素包括虛擬場(chǎng)景建模、虛擬場(chǎng)景渲染、虛擬攝影機(jī)設(shè)置、運(yùn)動(dòng)速度控制以及虛擬觀察者各種動(dòng)作的模擬( 步行、旋轉(zhuǎn)及其它動(dòng)作) 等等。
虛擬場(chǎng)景建模無(wú)論采用何種虛擬方式, 首先要遇到虛擬環(huán)境建模問(wèn)題。目前既可采用VRML 等專用的虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言, 又可以采用SGI 公司的Open Inventor 等來(lái)完成建模, 也可以直接利用OpenGL 建立模型庫(kù)或開發(fā)專門的建模工具, 但這樣做的工作量是非常大的。另一種方法是借助于3DSMAX 等普通的三維建模工具, 先建立起三維模型, 然后用編程或借助于工具的方法, 導(dǎo)入到虛擬環(huán)境中, 并利用Open GL 完成渲染。此外, 微軟近年提出的DirectX 雖然主要是針對(duì)三維游戲編程, 但是由于其硬件要求低 ( 目前大多數(shù)圖形加速卡都支持DirectX) , 而且其開發(fā)包DirectX SDK 中提供直接導(dǎo)入3DSMAX 模型的工具, 用Direct3D 技術(shù)完成渲染。這樣, 就為在低成本硬件環(huán)境中研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供了條件。
虛擬場(chǎng)景渲染建筑物虛擬現(xiàn)實(shí)常常要表現(xiàn)一個(gè)龐大的建筑群。對(duì)于較小的場(chǎng)景, 可以很快地完成渲染; 但對(duì)于復(fù)雜的大型場(chǎng)景, 一旦超過(guò)計(jì)算機(jī)物理內(nèi)存能力, 由于需要使用虛擬內(nèi)存, 渲染時(shí)間將會(huì)增加十幾倍甚至數(shù)十倍, 慢到令人難以忍受的程度。當(dāng)然, 可以根據(jù)計(jì)算機(jī)內(nèi)存的大小來(lái)控制場(chǎng)景規(guī)模, 使得所有的渲染工作都在計(jì)算機(jī)物理內(nèi)存中完成, 但有時(shí)也會(huì)遇到必須處理大型場(chǎng)景的情況。解決這一問(wèn)題的辦法是, 把虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景分解為可直接在物理內(nèi)存中完成渲染的若干組, 分組進(jìn)行渲染。這種方法無(wú)論對(duì)預(yù)制還是實(shí)時(shí)動(dòng)畫, 都是行之有效的。在交互式漫游過(guò)程中, 可根據(jù)觀察者當(dāng)前時(shí)刻所處的位置, 將場(chǎng)景分為若干個(gè)動(dòng)態(tài)子塊, 在遠(yuǎn)方不斷地、動(dòng)態(tài)地實(shí)時(shí)生成新的動(dòng)態(tài)模塊。這一技術(shù)不僅可以節(jié)約渲染時(shí)間, 而且可以有效地避免在交互式漫游過(guò)程中走到天盡頭, 甚至掉到宇宙中這樣的問(wèn)題。
虛擬攝影機(jī)設(shè)置
虛擬攝影機(jī)焦距設(shè)置在建筑物虛擬現(xiàn)實(shí)中, 虛擬攝影機(jī)是對(duì)虛擬觀察者眼睛的模擬, 一般情況下焦距應(yīng)與人的正常視野接近, 即為35 mm 左右。當(dāng)焦距小于28 mm 時(shí)或大于50 mm 時(shí), 均不能正確反映建筑物的透視關(guān)系, 要么畸變, 要么景深過(guò)小。除非有特殊需要, 攝影機(jī)焦距一般應(yīng)設(shè)置在35 mm 左右。
虛擬攝影機(jī)高度設(shè)置虛擬攝影機(jī)高度一般應(yīng)接近人眼平均高度, 一般攝像機(jī)的高度在17 m。而且在漫游過(guò)程中, 虛擬攝影機(jī)應(yīng)盡量保持平視, 即攝影機(jī)與攝影機(jī)目標(biāo)點(diǎn)高度相同。當(dāng)需要仰視或俯視, 而物體變形太大時(shí), 可適當(dāng)增加焦距。
動(dòng)畫運(yùn)動(dòng)速度控制
因?yàn)樘摂M攝影機(jī)代表觀察者的眼睛, 所以, 如何把虛擬攝影機(jī)看到的與觀察者在虛擬場(chǎng)景中觀察到的聯(lián)系起來(lái), 就極為重要了。在考慮虛擬場(chǎng)景中動(dòng)畫的運(yùn)動(dòng)速度時(shí), 作為動(dòng)畫創(chuàng)作者需要認(rèn)真考慮觀察者會(huì)有什么樣的速度感覺(jué), 以及這種感覺(jué)是否適合于計(jì)算機(jī)動(dòng)畫。攝影機(jī)通過(guò)場(chǎng)景的速度快, 場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)得就快, 觀察者感覺(jué)得速度就快。特別是當(dāng)動(dòng)畫中出現(xiàn)熟悉的物體, 例如建筑物、家具和汽車時(shí), 觀察者就會(huì)有很強(qiáng)的相對(duì)速度的感覺(jué), 這時(shí)創(chuàng)作者應(yīng)花一點(diǎn)時(shí)間來(lái)考慮一個(gè)人在給定的環(huán)境中, 應(yīng)當(dāng)走多快才能看清場(chǎng)景。
虛擬觀察者運(yùn)動(dòng)模擬
步行模擬步行模擬是模擬觀察者在虛擬環(huán)境中漫步。在實(shí)際生活中, 當(dāng)觀察者經(jīng)過(guò)一個(gè)地方時(shí), 眼睛留下的印象不會(huì)是簡(jiǎn)單地從一邊看到另一邊, 有時(shí)會(huì)停下來(lái), 看一下詳細(xì)情況或環(huán)境。當(dāng)觀察者注意到比較關(guān)心的目標(biāo)時(shí), 常常會(huì)忘了單純的散步。重建這種印象, 就是產(chǎn)生有趣動(dòng)畫的過(guò)程。這實(shí)際上是由制作者代替觀察者事先決定什么值得一看, 以及怎樣看。在交互式漫游時(shí), 則是通過(guò)交互方式, 由操作者選擇看什么以及看。
旋轉(zhuǎn)模擬在制作虛擬環(huán)境中的漫游動(dòng)畫時(shí), 旋轉(zhuǎn)路徑最容易引起返工。其原因往往是制作時(shí)未能對(duì)漫游動(dòng)畫中的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行深入的探究。漫游動(dòng)畫中的旋轉(zhuǎn)可分兩種情況: ( 1) 視點(diǎn)不變, 攝影機(jī)作圓弧運(yùn)動(dòng)或曲線運(yùn)動(dòng)。例如, 用回轉(zhuǎn)方式表現(xiàn)建筑物外觀。就相對(duì)運(yùn)動(dòng)而言, 此時(shí)本質(zhì)上相當(dāng)于讓物體旋轉(zhuǎn)。盡管此時(shí)每一幀畫面都在發(fā)生變化, 但觀察對(duì)象始終在畫面內(nèi)。一般借助于虛擬物體可較好地完成這種旋轉(zhuǎn)。 ( 2) 視點(diǎn)變化, 攝影機(jī)坐標(biāo)不變或作曲線運(yùn)動(dòng)。例如, 掃視環(huán)境或模擬觀察者的轉(zhuǎn)身、轉(zhuǎn)彎動(dòng)作。此時(shí)不僅每一幀畫面都在發(fā)生變化, 而且觀察對(duì)象也時(shí)刻在改變, 除非運(yùn)動(dòng)速度非常緩慢( 當(dāng)然將耗費(fèi)大量幀數(shù)) , 否則很難看清楚動(dòng)畫內(nèi)容。對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō), 合適的轉(zhuǎn)動(dòng)速度大約是每秒轉(zhuǎn)動(dòng) 45。如果需要在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中仔細(xì)觀察, 每秒就只能轉(zhuǎn)動(dòng)15~ 20。
建筑物虛擬現(xiàn)實(shí)漫游
建筑物虛擬現(xiàn)實(shí)漫游一般都要表現(xiàn)該建筑物所處的虛擬地理環(huán)境、建筑物全貌, 以及該建筑物的各種附屬設(shè)施, 常采用瀏覽和鳥瞰的方式進(jìn)行。在瀏覽式漫游中, 為了給人以身臨其境的感覺(jué), 應(yīng)力求減少鏡頭切換, 依靠巧妙的漫游路徑設(shè)計(jì), 用連續(xù)的鏡頭, 一氣呵成地完成所要表現(xiàn)的內(nèi)容。此外, 為了在整個(gè)漫游過(guò)程中正確表現(xiàn)主體對(duì)象與周圍景觀的透視關(guān)系, 虛擬環(huán)境建筑群也應(yīng)使用三維模型, 而不宜用背景貼圖替代。為了節(jié)省渲染時(shí)間, 除該建筑群與少數(shù)表現(xiàn)地理特征的建筑物外, 其余作為襯托的建鳥瞰式漫游的主要優(yōu)點(diǎn)是居高臨下, 整個(gè)虛擬建筑結(jié)構(gòu)布局一覽無(wú)遺, 而且十分自由, 可以省去模擬觀察者在建筑物內(nèi)穿行、轉(zhuǎn)身之類動(dòng)作的麻煩。筑物模型應(yīng)盡可能簡(jiǎn)略。
【淺談建筑設(shè)計(jì)中VR設(shè)計(jì)的使用】相關(guān)文章：
淺談VR技術(shù)終結(jié)游戲?qū)θ祟惖钠垓_06-02
淺談經(jīng)典游戲VR化的可行性06-29
淺談宮崎駿動(dòng)畫設(shè)計(jì)中的生態(tài)主義10-28
淺談版式設(shè)計(jì)在平面廣告中的運(yùn)用10-05
淺談動(dòng)漫角色造型設(shè)計(jì)中的趣味性06-19