虚拟建筑室内漫游动画的设计与应用

陈良英(四川信息职业技术学院，广元 628017)

虚拟建筑室内漫游动画的设计与应用

陈良英
(四川信息职业技术学院，广元 628017)

虚拟现实技术可以广泛的应用在城市规划的各个方面，并带来切实且可观的利益。展现规划方案虚拟现实系统带来的沉浸感和互动性不但能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验，还可以通过其数据接口在虚拟环境中随时获取项目的数据资料，方便大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理，有利于设计与管理人员对各种规划设计方案进行辅助设计与方案评审。规避设计风险虚拟现实所建立的虚拟环境是基于真实数据建立的数字模型组合而成，严格遵循工程项目设计的标准和要求建立逼真的三维场景，对规划项目进行真实的“再现”。以卧室以例，从模型建立到制作技巧进行讲解，旨在解决模型数据量变小问题，提高计算机运行速度。

模型建立； 技巧； 设置； 虚拟技术； 渲染； 操作

0 引言

随着计算机网络技术和虚拟现实技术的发展，以动态的艺术形式传递室内设计师设计方案与创作，更生动、全面、立体化大大丰富了设计行业的宣传手段。“未动工，先见形”给消费者带来强烈的视觉冲击力和震撼力，促进消费行为和提高市场占有率。本文以室内装饰设计为例在3dsMax为基础制作出室内漫游动画，主旨在于①解决模型数据量变小，提高动画渲染速度；②提高学生动手能力与学习兴趣；③对于建筑模型建立、渲染、实操中有一定借鉴[2]。

1 模型建立

室内建筑模型分为两大类：简单模型与复杂模型。简单模型如茶几、电视等用VrmlPad编程来完成；大型模型如墙体、天花板等采用可见即可得sketchUP来进行建模；灯光、材质渲染是由3dsMax来完成。

1.1 VrmlPad编程

VrmlPad是由基于文本格式、支持即时预览的VRML专用开发工具，并且具有VRML代码下载、编辑、预览、调试功能。如图1中的杯子、电视柜等家具图案可以用编程来实现，节省空间提高运算速度。

1.2 SketchUP大型模型的建立

Sketchup是一套直接面向设计方案创作过程的设计工具，其创作过程不仅能够充分表达设计师的思想而且完全满足与客户即时交流的需要，它使得设计师可以直接在电脑上进行十分直观的构思，是三维建筑设计方案创作的优秀工具。它的主要优点就是使用简便，人人都可以快速上手。

1.3 材质与灯光的渲染

Lightscape是一种先进的光照模拟[1]和可视化设计系统，用于对三维模型进行精确的光照模拟和灵活方便的可视化设计。Lightscape是世界上唯一同时拥有光影跟踪技术、光能传递技术和全息技术的渲染软件；它能精确模拟漫反射光线在环境中的传递，获得直接和间接的漫反射光线；使用者不需要积累丰富实际经验就能得到真实自然的设计效果。Lightscape可轻松使用一系列交互工具进行光能传递处理、光影跟踪和结果处理。

VRay是目前业界最受欢迎的渲染引擎[5]。基于V-Ray内核开发的有VRay for 3ds max、Sketchup等诸多版本，为不同领域的优秀3D建模软件提供了高质量的图片和动画渲染。除此之外，VRay也可以提供单独的渲染程序，方便使用者渲染各种图片。

VRay渲染器提供了一种特殊的材质——VrayMtl。在场景中使用该材质能够获得更加准确的物理照明(光能分布)，更快的渲染，反射和折射参数调节更方便。使用VrayMtl，可以应用不同的纹理贴图，控制其反射和折射，增加凹凸贴图和转换贴图，强制直接全局照明计算，选择用于材质的BRDF。

2 制作技巧总结

此制作技巧总结是以图1卧室为例来进行总结。

2.1 建模技巧

①整体中所有模型创建完成后，将模型的曾用到过的二维线，虚拟体(在创建面板中辅助对象中曾创建过虚拟对象)、空物体等进行删除。例如：窗帘的二维线。

②面数的减少，当模型与模型叠加时，删除相对小的面，例如：卧室的地面与床头柜、电视柜底面相叠加；电视柜的顶面与花瓶的底面相叠加，均删除较小的面。此方法还有一个优点在场景预览时，不会出现闪烁或者破面的现象[3]。

③模型中平直部网格线分布应合理。图中的床罩、枕头平直部分的网格线[4]为零，弯曲处为3-4为宜。图中的电视柜、床头柜圆角处理应根据镜头表现来进行设置，远距为VrmlPad编程来完成。

④删除不起作用的模型结构线中的点和线。

2.2 材质技巧

①材质球的使用数量多少与渲染速度有关，因此尽量减少材质球的使用数量。

②混合使用影响渲染速度，除非场景的特效要求，尽量不要用混合材质[6]。例如许多人喜欢欧式设计在客厅装有壁炉，为了表现火焰。

③在同一个场景模型中，相同的纹理贴图应使用相同的名称材质，在渲染时，系统只会查找一次纹理贴图，节约渲染时间。

④可以使用路径编辑器里面的“选择丢失的文件”来模查贴图的路径是否正确，并用“设置路径”对选定对象，或所有对象重新指定正确的路径。这样，在渲染系统会以最快的速度搜索到所需的材质纹理贴图，节约渲染时间。

2.3 VRay使用技巧

使用VRay物体是在场景模型完成之后渲染之前的一步操作，使用前必须检查模型或保存下来当前场景，因为Vray完成的网络物体是没法再进行修改的。必须保证模型在代理后的位置不变非常重要，我们一般使用VRay设置对话框中的自动创建VRay选项。

①应把所有的部分合并到一起成为一个独立的模型，再进行Vray物体的转化，合并时选择Match Material IDS toMaterial(匹配材质ID到材质)选项并勾选Condense Material and IDS(精简材质和ID)设置，这样可以把模型各个部分的材质合并为一个多维子材质。

Match Material IDS toMaterial(匹配材质ID到材质)修改结合材质ID数量，使得它们不大于指定到这些对象上的子材质的数量，例如如果只为一个长方体指定了两个子材质，并且将长方体附加到另一个对象上，那么长方体就只有两个材质ID，而不是创建时所指定的六个。Match Material IDS toMaterial(匹配材质ID到材质)通过调整所获得的多维/子对象材质的子材质数目，来保持附加对象的原始ID指定不变，如果附加两个长方体，它们都只指定了一个材质，但是它的默认指定为6个材质ID，这样就产生了含有12个子对象的多维/子对象材质(六个含有一个长方体材质的实例，六个含有另一个长方体材质的实例)当保持几体中的原始材质ID非常重要时，便用此选项。

Condense Material and IDS(精简材质和ID)这个选择只针对“Match Material IDS toMaterial”对其他不起作用，影响“Match Material IDS toMaterial”选项。启用该选项后，在对象上不使用的复制子材质或子材质将从附加操作所得到的多维/子材质上移除。默认设置为启用，当要结合很多物体时，一个个结合进来比较麻烦，把要结合的物体全部选中，按Alt+Tab键隔离显示，再按shift鼠标左键点中这个结合命令或点中命令旁边的小三角形下拉的attach list(结合到表)命令弹出对话框，在列表中全选所物体就可以了。

当模型是分离的，将选择“分离/Detach”当前选中多形模型的子对象(顶点、边、边界、多边形、元素)进行单独物体和元素分离的处理，当要做分离处理的时候会弹出一个分离选项对话框，分离到元素/Detach to Element；选择物体上某些面进行分离时，这些选择的面与其它面断开，形成第二个元素。

②多个模型进行VRay物体的转化时，可以通过选择VRay选项中的“将所选对象导到一个文件”因此可节省资源。

3 结语

虚拟建筑室内漫游动画是一种应用越来越广泛、前景越来越被看好的技术领域。建筑动画师可将其设计、规划方案或其理念三维呈现出来，让客户身临其境地[7]在漫游中进行多角度体验性观察，找出不理想之处加以改进。设计师通过计算机把静态的虚拟建筑物和各种动画元素融合为动态的影像效果，人们也可以通过交互式方式对虚拟建筑内外的空间分割、家具摆放、灯光布置、环境设施等方面进行自由组合，从而全面体验真实的环境。

[1] 许爱军.VRML协同虚拟现实系工统的研究与应用[J].计算机技术与发展,2016,6(26):115-118.

[2] 李佳，王勇，王瑛.基于VRML的协同消防应急演练平台研究[J].计算机测量与控制,2013,21(12):3383-3386.

[3] 张李杰，孙文磊，赵群.VR技术在优化加工工序中的研究[J].机械设计与制造,2014,9:208-210.

[4] 阎文珠，刘成，李磊民，张华.基于VR技术的机器人核事故训练平台研究[J].计算机仿真,2015,9(32):395-399.

[5] 王健美，张旭，王勇，赵蕴华.美国虚拟现实技术发展现状、政策及对我国的启示[J].科技管理研究,2010(14):37-40.

[6] 殷鹏莲，余学祥.VRML和JAVA支持下的三维虚拟校园构建[J].测绘与空间地理信息,2015,4(38):165-168.

[7] 夏磊磊，张鸿海，刘胜，罗浩.彩色三维打印中VRML模型的可视化研究[J].机械设计与制造,2016,2(2):199-202.

DesignandApplicationofIndoorRoamingAnimationinVirtualBuilding

Chen Liangying
(Sichuan Vocational College of Information Technology， Guangyuan 628017)

Virtual reality technology can be widely used in various aspects of city planning, and bring real and substantial benefits. It can show immersive and interactive planning scheme. The virtual reality system can not only bring a strong and vivid sensory impact to the user experience, but also make users on the scene, ready access to project data in a virtual environment. It is convenient for large and complex project planning, design, bidding, approval, management, and is conducive to the design and management and auxiliary case review. The virtual environment is designed to avoid the risk of virtual reality, and is established by combining digital model based on the real data, strictly followed the project design standards and requirements. It establishes realistic 3D scenes, reproduces the real planning projects. In this paper, the bedroom is taken for example, from the model to the production skills all techniques are explained. The main purpose is to solve problem of the small amount of data for modeling, improve the speed of the calculation.

Model establishment; Skill; Setting；Virtual technology; Rendering; Operation

TP311.51

A

2017.05.09)

中国智慧工程研究会院级科研课题(ZH2016-058A)

陈良英(1981-)，女，四川广元人，讲师.研究领域:计算机应用.

1007-757X(2017)10-0030-03