【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 irtual touring routine set up— Set up render options—AV output— Postproduction — Posteffects editing— Fine cut output— Examine and revise— Finalize a manuscript/ CD burning—Project pletion. The end of the article analyzed the contradiction and problems exist in realizing the VR. It also probes into the development of VR in Designing. Finally summarize the deficiencies of this thesis. Key Words: Virtual Reality Technology。 Touring Quickly in Virtual Building。 Architectural Design。 Interior Design 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 第 1 章 緒論 選題緣由和研究意義 “ 虛擬現(xiàn)實(shí) ” 是 當(dāng)今流行并廣受歡迎的一種綜合性的計(jì)算機(jī)技術(shù) 。它是用通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬的三維環(huán)境對(duì)現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)環(huán)境進(jìn)行仿真，生成逼真的視、聽(tīng)、觸覺(jué)一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶(hù)可以在不到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)或者在根本還不存在的環(huán)境中進(jìn)行游歷和感受其臨其境的體驗(yàn) [2]。 如今， 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)和理論分析、科學(xué)實(shí)驗(yàn)一起，成為人類(lèi)探索客觀(guān)世界規(guī)律的三大手段 之一 。用它來(lái)設(shè)計(jì)的方案用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)表現(xiàn)出來(lái)，便可把 客戶(hù) 帶入未來(lái)的建筑 空間 里參觀(guān)，如 空間布局 、窗戶(hù)朝向、 材質(zhì)效果 、屋內(nèi)裝飾等，都可以 感同身受 。它 同樣可用于旅游景點(diǎn) 的虛擬漫游 。因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)展現(xiàn)的 效果 ，比單用文字或 二維圖片 更加有吸引力 ，所以深受大眾的認(rèn)可。 可以預(yù)見(jiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 在不久的將來(lái)， 將會(huì)影響 甚至 改變我們的觀(guān)念與習(xí)慣，并將深入到人們?nèi)粘?的 工作與生活 中 。 本項(xiàng)目是我們?cè)O(shè)計(jì)工作室受 煙臺(tái)新潮房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司 的委托，為其在位于煙臺(tái)高新區(qū)開(kāi)發(fā)的新潮慢城寧海低密度居住小區(qū)，設(shè)計(jì)一所符合小區(qū)風(fēng)格的售樓展示中心。由于售樓展示中心的設(shè)計(jì)效果直接關(guān)系到慢城寧海住宅小區(qū)的銷(xiāo)售業(yè)績(jī)，所以整個(gè)項(xiàng)目我們決定采用虛擬技術(shù)進(jìn)行演繹。首先通過(guò)衛(wèi)星數(shù)據(jù)和實(shí)地的測(cè)量得到了設(shè)計(jì)改 造所需要的基本數(shù)據(jù)，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了虛擬現(xiàn)實(shí)，把最終的虛擬設(shè)計(jì)效果給新潮地產(chǎn)進(jìn)行了演示，使新潮地產(chǎn)有了直觀(guān)的方案理解，這樣有利于專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)師與非專(zhuān)業(yè)人員的溝通，避免了后期施工中的反復(fù)工作。通過(guò)反復(fù)的修改和溝通最終敲定了最佳的設(shè)計(jì)方案結(jié)果，并在后期的施工中能有所參照，在項(xiàng)目竣工后能有所比較。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最早發(fā)源于美國(guó)，美國(guó)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基本上代表著國(guó)際虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究水平。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在美國(guó)最早被軍方應(yīng)用于對(duì)飛行駕駛員與宇航員的飛行模擬訓(xùn)練，試圖通過(guò)仿真技術(shù)來(lái)減少飛行傷 害。山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 在亞洲，日本的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究處于領(lǐng)先的位置，主要研究對(duì)象是虛擬現(xiàn)實(shí)游戲和大規(guī)模的虛擬現(xiàn)實(shí)知識(shí)庫(kù)的研究。其中東京的廣瀨研究室的重點(diǎn)研究對(duì)象是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的可視化研究，并開(kāi)發(fā)了一種虛擬全息系統(tǒng)，其中就包括了人在建筑群體中的漫游。 我國(guó)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)起步較晚，始于 20 世紀(jì) 90 年代初，在技術(shù)上較于其它國(guó)家來(lái)說(shuō)還有一定的差距，但是也取得了一定的成果。清華大學(xué)國(guó)家光盤(pán)研究中心制作出了“布達(dá)拉宮”，實(shí)現(xiàn)了 VR 的大全景；武漢大學(xué)建成的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室，成功研制出了多項(xiàng)數(shù)碼三維模擬系統(tǒng)，成為國(guó)內(nèi)一流的虛擬地理環(huán)境教 學(xué)與研究機(jī)構(gòu)；哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院成功模擬出了人在高級(jí)行為中特定人臉圖像的合成、唇動(dòng)的合成和表情的合成技術(shù)問(wèn)題，并且正在研究人說(shuō)話(huà)時(shí)的手勢(shì)和頭部動(dòng)作、語(yǔ)調(diào)和語(yǔ)音的同步進(jìn)行等問(wèn)題。 2020 年 9 月 8 號(hào)在人民大會(huì)堂公映的科學(xué)教育電影廠(chǎng)、 中央電視臺(tái) 、 東方天健數(shù)字影像制作中心 聯(lián)合 制作的大型傳奇史詩(shī)影片《圓明園》，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)真實(shí)的再現(xiàn)了舉世聞名的“萬(wàn)園之園”?！? 圓明園》 是 我國(guó)第一次大規(guī)模的使用三維仿真動(dòng)畫(huà)技術(shù)，影片中累計(jì)運(yùn)用 長(zhǎng) 達(dá) 30 分多鐘，第一次創(chuàng)造了將實(shí)景和三維動(dòng)畫(huà)相合成的藝術(shù)氛圍 。影片中運(yùn)用虛擬人類(lèi)視 覺(jué)的仿真，來(lái)制作的“大水法”和“海晏堂”等場(chǎng)景、建筑的虛擬修復(fù)，使得觀(guān)看者有身臨其境的感受，并對(duì)中國(guó)的歷史、文化以及民族建筑的了解更加深刻。真實(shí)再現(xiàn)的建筑場(chǎng)景使當(dāng)代人在可能的時(shí)空看到了不可能存在的空間，這不得不說(shuō)是為人類(lèi)遺留的一筆精神財(cái)富。 課題研究方法以及研究意義 本課題的研究方法分為 3個(gè)部分： 1．閱讀相關(guān)的理論著作以及相關(guān)的參考文獻(xiàn)，充實(shí)自身的理論知識(shí)；關(guān)注本課題國(guó)內(nèi)外的發(fā)展動(dòng)向。 ，通過(guò)設(shè)計(jì)理論在實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，來(lái)解決項(xiàng)目中的問(wèn)題。 制作，來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證和探索虛擬漫游技術(shù)在設(shè)計(jì)中的一些技術(shù)問(wèn)題解決。 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 通過(guò)對(duì)本課題的研究，驗(yàn)證了前期項(xiàng)目分析和設(shè)計(jì)過(guò)程的嚴(yán)謹(jǐn)，對(duì)后期漫游技術(shù)的制作效果具有關(guān)鍵性的作用。再好的漫游技術(shù)操作沒(méi)有良好的設(shè)計(jì)，最終也會(huì)影響建筑漫游效果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)必須將技術(shù)與設(shè)計(jì)進(jìn)行很好的結(jié)合。本課題的經(jīng)驗(yàn)對(duì)未來(lái)的項(xiàng)目研究起到了很好的借鑒。 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 4 第 2 章 計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)已經(jīng)由最初的產(chǎn)生、探索到如今的高速發(fā)展時(shí)期；由最初的軍事、學(xué)術(shù)研究到如今的 民用領(lǐng)域的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在民用領(lǐng)域中運(yùn)用最為廣泛的就是虛擬現(xiàn)實(shí)展現(xiàn)的作用，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與多媒體技術(shù)的結(jié)合在設(shè)計(jì)領(lǐng)域的多個(gè)專(zhuān)業(yè)中發(fā)揮著重要作用并得到了廣泛的應(yīng)用。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概念及發(fā)展 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)源于英文的“ Virtual Reality”一詞，又稱(chēng)為“虛擬環(huán)境”、“靈境技術(shù)”、“賽伯空間”等。 它綜合利用了 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 、 仿真技術(shù) 、多媒體技術(shù) 、 人工智能 技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、 并行處理技術(shù) 和多傳感器技術(shù)，模擬人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感覺(jué)器官功能，使人能夠沉浸在計(jì)算機(jī)生成的虛擬境界中，并能夠通過(guò)語(yǔ)言、手勢(shì)等自然的方式與之進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間。使用者不僅能夠通過(guò) 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 感受到在客觀(guān)物理世界中所經(jīng)歷的“身臨其境”的逼真性，而且能夠突破空間、時(shí)間以及其他客觀(guān)限制，感 受到真實(shí)世界中無(wú)法親身經(jīng)歷的體驗(yàn) [3]。 虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用 虛擬現(xiàn)實(shí)在我們生活中的應(yīng)用是十分廣泛的。以前，那些高性能的圖形圖像處理裝置以及其他多種裝備，都只使用在軍事、醫(yī)療等特定領(lǐng)域里，而隨著互聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，正轉(zhuǎn)向以普通人為主的大眾領(lǐng)域。擴(kuò)增實(shí)境是虛擬現(xiàn)實(shí)最具實(shí)用價(jià)值的應(yīng)用之一。它的意思是指在真實(shí)環(huán)境的基礎(chǔ)上把虛擬環(huán)境疊加進(jìn)去，使二者有機(jī)結(jié)合，產(chǎn)生虛實(shí)難辨、亦幻亦真的感覺(jué)[4]。 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)生的虛擬世界是由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的并存在于計(jì)算機(jī)內(nèi)部的虛擬世界，一般分為兩種情況：一種是完全虛擬的世界， 在現(xiàn)實(shí)中不存在的，例如三維動(dòng)畫(huà)中產(chǎn)生的人造世界；另一種是仿造真實(shí)世界存在的，可以是曾經(jīng)存在而被摧毀建筑的數(shù)字復(fù)原，也可以是設(shè)計(jì)完成還未付諸施工的建筑再現(xiàn)。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特點(diǎn)及分類(lèi) 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn) 美國(guó)科學(xué)家 Burdea Philippe Coiffet 在 1993 年世界電子年會(huì)上發(fā)表了一篇題為“虛擬顯示系統(tǒng)與應(yīng)用”的文章，在該文中提出一個(gè)“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三角形”，它表示出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有虛 3個(gè)突出特征：沉浸性、交互性和想象性 [4]。 1) 強(qiáng)烈的“身臨其境”沉浸感 (Immersion)即投入感，使參與者在三維虛擬環(huán)境中處于一種全身心投入的感覺(jué)狀態(tài)，有身臨其境的感覺(jué)。 2) 友好親切的人機(jī)交互性 (Interactivity) 主要是指參與者通過(guò)設(shè)備，使人與虛擬世界之間使用自然的方式進(jìn)行交互。 3) 發(fā)人想象的想象性 (Imagination) 是指最大限度發(fā)揮人類(lèi)的創(chuàng)造性和想象力。制作虛擬現(xiàn)實(shí)作品的同時(shí)也是反映設(shè)計(jì)師思想的同時(shí)，比呆板的二維圖像具有更好的效果。 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類(lèi) 近 10 年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能等新技術(shù)的 高速發(fā)展及應(yīng)用，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也發(fā)展迅速，并呈現(xiàn)多樣化的發(fā)展趨勢(shì)，其內(nèi)涵也已經(jīng)大大擴(kuò)展。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅指那些采用高檔可視化工作站、高檔頭盔式顯示器等一系列昂貴設(shè)備的技術(shù)，而且包括一切與其有關(guān)的具有自然交互、逼真體驗(yàn)的技術(shù)與方法。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的目的在于達(dá)到真實(shí)的體驗(yàn)和基于自然的交互，而一般的單位或個(gè)人不可能承受昂貴的硬件設(shè)備及相應(yīng)軟件的價(jià)格，因此我們說(shuō)只要是能達(dá)到上述部分目的的系統(tǒng)就可以稱(chēng)為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。 [5] 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 6 在實(shí)際使用中，按照功能的高低虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可分為 4 種典型的類(lèi)型： 一是桌面 虛擬現(xiàn)實(shí) 系統(tǒng) ,也稱(chēng)窗口中的 VR。利用個(gè)人計(jì)算機(jī)就可以實(shí)現(xiàn) ,通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等輸入設(shè)備就可以對(duì)虛擬世界進(jìn)行操作，其成本低 ,功能簡(jiǎn)單 ,主要用于 CAD、設(shè)計(jì)、游戲等領(lǐng)域。 二是沉浸虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) ,需要在一個(gè)封閉的空間內(nèi) ,把參與者的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等都進(jìn)行暫時(shí)性的封閉，然后通過(guò)跟蹤器等輸入設(shè)備，使人有身臨其境、完全參與的感覺(jué)。 三是分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) ,就是把現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，把分布于不同地方的多個(gè)用戶(hù) ,通過(guò)因特網(wǎng)連接起來(lái) ,使多個(gè)用戶(hù)共同參 與到一個(gè)虛擬空間中，共同實(shí)現(xiàn)某種用途。 四是增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，它是把真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境結(jié)合起來(lái)的一種系統(tǒng) ,可對(duì)實(shí)際物體進(jìn)行操作并且也減少了構(gòu)成真實(shí)環(huán)境的開(kāi)銷(xiāo) ,例如室內(nèi)設(shè)計(jì)中，可以在櫥柜上增加不同的裝飾材料，不斷地改變顏色、形狀，選擇確定最終的效果，達(dá)到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的目的。 應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)中的虛擬漫游 目前的計(jì)算機(jī)圖形藝術(shù)設(shè)計(jì)的創(chuàng)作方式與應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)大大的拓展了，就作品形式而言，由二維、三維和四維圖形圖像以及與音頻等要素組成的，再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)或虛擬現(xiàn)實(shí)的視聽(tīng)圖形和圖像藝術(shù)設(shè)計(jì)。 [5]虛擬漫游技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)（ VR）技術(shù)的重要分支，在建筑、旅游、游戲等行業(yè)發(fā)展很快。虛擬現(xiàn)實(shí) 就建筑視覺(jué)模 擬的可行性而言，應(yīng)用領(lǐng)域可包括 : 城市景觀(guān)模擬、小區(qū)景觀(guān)模擬、建筑設(shè)計(jì)模擬、室內(nèi)設(shè)計(jì)模擬、 歷史性建筑模擬等。在建筑環(huán)境展示方面，近年來(lái)三維效果圖及三維動(dòng)畫(huà)己普遍應(yīng)用。然而，效果圖只能提供靜態(tài)局部的視覺(jué)體驗(yàn)。而使用虛擬現(xiàn)實(shí)展示手段進(jìn)行建筑環(huán)境信息的展示，可以讓人以自由的角度去審視或欣賞其建筑的外觀(guān)信息及其平面布局特點(diǎn)，它所具有的展示特性，要比模型或效果圖更形象、完整和生動(dòng)。而且在建筑環(huán)境還沒(méi)有完工的時(shí)候，也可以就讓消費(fèi)者感受到真實(shí)的效果 ，極大地?cái)U(kuò)展了展示空間，也為銷(xiāo)售方帶來(lái)了展示促 銷(xiāo)的新手段 [7] 建筑設(shè)計(jì)以及室內(nèi)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)時(shí)既要考慮空間組織、空間形態(tài)，又要充分的山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 7 考慮到人的因素，以參觀(guān)者的視覺(jué)感受為宗旨，這是一整套的設(shè)計(jì)過(guò)程，從前期的溝通、設(shè)計(jì)到后期的施工等，從時(shí)間到費(fèi)用，都不允許這個(gè)過(guò)程的從頭再來(lái)，如何能保證項(xiàng)目的順利進(jìn)行并且最終取得設(shè)計(jì)師和客戶(hù)都能滿(mǎn)意的效果，是首要考慮的問(wèn)題，虛擬現(xiàn)實(shí)的漫游技術(shù)恰恰能夠很好的解決這個(gè)問(wèn)題。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠最大程度的創(chuàng)造和實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的最終效果。所以虛擬現(xiàn)實(shí)的漫游技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中受到設(shè)計(jì)師和客戶(hù)的歡迎。 設(shè) 計(jì)是設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思維不斷伸展的過(guò)程，如何能夠與客戶(hù)進(jìn)行良好的溝通并能夠讓客戶(hù)充分理解設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)作品是設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的問(wèn)題。由于人思維的差異性以及理解能力的差異性，以往的專(zhuān)業(yè)平面圖、立面圖、施工圖以及二維的效果圖都不能更好的體現(xiàn)設(shè)計(jì)師的想法，經(jīng)常會(huì)有因?yàn)闇贤ɡ斫獾膯?wèn)題，造成設(shè)計(jì)的反復(fù)，施工的浪費(fèi)，時(shí)間的拖延的現(xiàn)象，增加了設(shè)計(jì)師的工作量也增加了客戶(hù)的投資費(fèi)用，虛擬漫游技術(shù)能夠更直觀(guān)的體現(xiàn)項(xiàng)目的最終效果，因此虛擬漫游技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是將來(lái)設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。 虛擬建筑漫游技術(shù) 可以分為很多 種方式 ，比如：按 照 漫游對(duì)象 — 建筑物或建筑環(huán)境的 是否存在 來(lái)分；按 照 漫游系統(tǒng)的 制作 技術(shù)來(lái)分；按 照 漫游系統(tǒng)的應(yīng)用行業(yè)和目的來(lái)分等等 。 下面簡(jiǎn)單的介紹一下國(guó)內(nèi)現(xiàn)在的 真實(shí)建 筑 的虛擬漫游 和虛擬建筑場(chǎng)景的虛擬漫游 。 真實(shí)建筑場(chǎng)景的虛擬漫游 這種虛擬漫游的最大特點(diǎn)是：被漫游的對(duì)象是已經(jīng)客觀(guān)真實(shí)存在著的，漫游對(duì)象制作是基于對(duì)象的真實(shí)數(shù)據(jù)。主要應(yīng)用于真實(shí)名勝景觀(guān)的虛擬觀(guān)光 旅游 。這種 虛擬漫游可以使游客足不出戶(hù)地游歷 世界 各地名勝和風(fēng)光。 我國(guó)在名勝景點(diǎn)虛擬漫游系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)制作方面，有許多的代表作，例如：《紫禁城 *天子的宮殿》以及西湖風(fēng)光虛擬游覽系統(tǒng)。其中 2020年完成的故宮 VR《紫禁城天子的宮殿》項(xiàng)目，參觀(guān)者可以利用操控器在紫禁城中進(jìn)行漫游，可以近距離地觀(guān)看太和殿的全景。 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 8