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【关键词】虚拟现实 多媒体通信 应用
虚拟现实(Virtual Reality, VR)将在未来像手机和因特网一样深深影响我们的生活,它通过新的接口(头盔显示器、手持控制器等)为我们和计算设备之间提供更加生动、直观、自然的连接。像因特网一样,虚拟现实给我们提供了一种新的多媒体通信方式――真正使远距离通信以更加自然的面对面交谈形式进行。基于VR的多媒体通信技术甚至能为人们提供虚拟生活体验,人们在相隔很远的距离就能够通过全息虚拟实体一起吃饭、看电视、唱歌、跳舞、工作等。因此,VR通信将给人们的生活带来前所未有的革命性变化。
1 虚拟现实的概念和特点
虚拟现实技术是一种以计算机技术高科技技术为主要载体, 将现实生活中的场景或过程等转化成栩栩如生的虚拟环境, 并带给人们视听效果的技术。虚拟现实技术将计算机、图形学、多媒体、机器学习以及控制论等多种理论和技术融合为一体,将概念性事物抽象为具体进行显示,或是将远距离实物在所需位置以逼真的三维影像再现,从而转化为人们容易接受的事件, 实用性很强。虚拟现实技术主要有以下特征:
1.1 构想性
人们的思想、构思、感情等都是抽象的,语言、二维图像等很难对其进行形象化描述和呈现。虚拟现实技术则可以通过计算机模拟和声光电技术将人们所构想的抽象的事物转换为具体的事物,并生动、形象地呈现在人们面前。
1.2 沉浸性
通过虚拟现实技术,人们可以将自己融入到虚拟世界中,与虚拟世界中的人、事、物进行互动甚至是感情上的交流,从而经历与现实世界类似的生活、工作、学习经历,这样可以是人们很容易沉浸在虚拟现实技术所模拟的虚拟环境中。
1.3 全息性
全息性就是指虚拟现实技术能够将事物的所有信息通过计算机、声光电等多媒体手段全面地呈现在人们的面前,使人们不用接触到实物就能够从各方面对事物进行了解。
1.4 相交性
作为虚拟现实技术最重要的一个特征,相交性就是人们能够通过键盘、鼠标等控制设备对虚拟现实设备所呈现的虚拟环境和事物进行控制,使其与实际生活中的相关环境和事物一致,用户也可以通过对虚拟事物的操作和控制达到对实际事物相同的操作和控制。
2 基于虚拟现实的多媒体通信关键技术
基于VR技术的多媒体通信已经被很多研究机构和企业进行了验证,证明了其确实可行。在实现虚拟现实多媒体通信时,必须依靠以下关键技术:
2.1 实物虚化技术
实物虚化技术是现实世界空间向多维信息空间的一种映射,主要包括环境信息采集、基本模型构建、空间跟踪、声音定位、视觉跟踪和视点感应等关键技术,它能够将实际事物抽象、提取为多维信息空间的各种参数,并通过这些参数在所需要的时间和空间对事物进行虚拟化重构。
2.2 具有物理特性的虚拟传感技术
多媒体通信双方在虚拟环境中实现视觉、听觉、触觉等五官体验,同时实现对虚拟事物的动作来实现对虚拟现实环境的控制,需要能对虚拟事物和环境的传感技术,通过这种传感技术将虚拟事物和环境反馈到人体感官和大脑,同时通过虚拟传感技术感知人们的动作和思想、情绪等,并将其反馈给控制器,实现对虚拟事物和环境的操作控制。
2.3 虚拟环境处理技术
虚拟环境处理技术是虚拟现实通信的核心技术,它主要用于完成虚拟事物和环境的产生和处理,主要包括信息同步技术、实时逼真的三维影像生成与现实技术、三维定位和方向跟踪技术等。
2.4 高带宽低时延通信技术
基于虚拟现实的多媒体通信不仅要实时高质量传输声音、图像、立体影像等,还要实时高质量传输反馈控制信息,这就对通信系统的带宽和时延提出了非常高的要求。幸运的是,随着光纤通信、4G/5G等移动通信的技术的发展和应用,虚拟现实通信的高带宽低时延通信需求将逐步得到满足。
3 虚拟现实多媒体通信技术的应用分析
基于虚拟现实的多媒体通信技术在远程教育、电子商务、工业生产、交互式娱乐、虚拟生活等领域都有着及其广泛的应用前景。典型应用领域有:
3.1 远程教育
虚拟现实远程教育系统可以通过通信网络将老师的授课三维呈现在学生面前,甚至建立虚拟现实课堂,让老师和学生均能身临其境,更有利于老师和学生的互动,有些无法通过二维图像呈现的实验、肢体动作教学完全可以有虚拟现实系统模拟出来并传递给所有的学生,学生也可以通过通信网络将学习效果三维模拟反馈给老师。
3.2 电子商务
虚拟现实可以多媒体呈现商务洽谈和会议,也可以通过虚拟现实系统将商品的属性特性虚拟化,由通信网络传递给对方,并由显示系统呈献给对方,从而节省了时间和经费,提高商务效率。
3.3 工业生产
在工业生产中,生产厂家推出新产品,可通过虚拟现实系统模拟、虚拟化所设计的新产品的各种特点和属性,并模拟其使用效果,通过传感系统将使用效果反馈给厂家,厂家根据反馈结果对产品进行改进。也可可通过虚拟现实系统和通信网络将产品呈献给用户,由用户使用状况来确定下一步产品规划。
3.4 交互式娱乐
虚拟现实系统为各类不同用户呈现出三维的多媒体影音效果,其天生就具有娱乐因子。而虚拟现实系统给用户带来的前所未有的三维的、生动的、直接的感官体验和情感体验是其它娱乐系统根本无法实现的。用户可以通过虚拟现实系统进行唱歌、跳舞、游戏等各种身临其境的娱乐活动,足不出户就可以与亲人、朋友一起“玩耍”。
3.5 虚拟生活
虚拟生活概念提出有很长一段时间了,但是一直无法实现,虚拟现实系统的出现使虚拟生活在不久的将来成为可能。虚拟现实可通过多媒体通信系统将分布在各地的人们集中到同一个虚拟生活环境中,在该环境中生活、工作、学习,从事自己感兴趣的工作,和自己心仪的女孩谈一场恋爱等等。
4 结束语
虚拟现实是一个非常有前景的“老”技术,S着通信和网络技术的高速发展,基于虚拟现实的多媒体通信将成为现实,并将我们的生活将产生巨大而深远的影响,相信随着技术的不断革新和进步,虚拟现实将很快走进我们的生活。
参考文献
[1]张颖南.计算机通信中虚拟现实技术的应用探讨[J].信息化建设,2015(80).
[2]Philip Rosedale.Virtual Reality:The Next Disruptor,A new kind of worldwide communication.IEEE Consumer Electronics Magazine,vol. no.,Jan,2017(48-50).
在20世纪80年代,虚拟现实技术的概念被正式提出。自90年代以来,随着计算机技术的不断发展和创新,虚拟现实技术也得以迅速发展。现如今,计算机网络技术已经渗透发展到各个领域,虚拟现实技术也挺进了设计的每个角落。风景园林设计虽还处于初级发展阶段,但是虚拟现实技术却在其中被大量地运用开来。例如,设计者如果想要对风景园林空间有一个全方位的、真实切身的体验,通过虚拟现实技术多角度变化运动方位,便可轻松实现。另外,这种设计的运动变化模式正呈现出多样化的趋势,其利用人们对运动模式数据的不同选择,便可以掌握受众的切身感受。虚拟现实技术在这一运用中具有很大的真实性,这是因为虚拟现实技术不但能够从各种细节上掌控园林设计,还可以做到美而有序。同时,还能够根据不同的季节变化、不同的节气色彩,做到时空的双重真实性。最重要的是,通过这一虚拟现实,在园林设计过程中可以引入人们的各种意见和建议,使设计又多了一层成功的保障。
2应用中的特点
2.1设计空间展示的全面性
传统的表现形式只可以传输一种空间信息,而且无法做到完整性。虚拟现实技术利用三维立体的表现形式,可以完整地把每一个细节予以呈现,让人有一种身临其境的真实感,不再只是看着图纸来想象,而是身临其境进行感受。
2.2浏览的快捷性
利用发达的计算机网络,设计者和施工单位可以联系的更为快捷。设计者的“想法”不必亲手送到施工单位,立体的设计样品利用远程浏览便可商榷,不但节省了时间,而且提高了工作效率。另外,浏览的快捷性还可以让大部分群众参与到决策中来,让群众在享受虚拟的园林设计活动中,可以提出自己的建议,有助于施工单位和设计者的工作。
2.3设计趋于完美性
虚拟现实技术具有很强的可操作性,设计者在整个风景园林的设计过程中能够随意进入任何一个设计阶段进行切身的体验,从而客观地审查自己的作品,如果发现不足,可及时进行修改。此外,在虚拟的现实环境中审视自己的作品,有利于提高设计者的水平。
2.4决策的准确性
风景园林设计的实施过程中受到的影响因素较多,因为风景园林设计与周遭环境氛围以及和大众审美趣味是息息相关的。人们利用虚拟现实技术对园林设计的整体过程知晓的越来越多,越来越具体,就越能提出建设性的建议及意见。简而言之,虚拟现实技术是连接大众和设计者的纽带。只有前期人们对园林设计进行了整体的了解,施工方的后期施工过程才能得到人们的宽容和见谅,此种人性化、大众化的园林设计才能获得双赢。
3应用的展望
3.1不断进行创新
首先要加快计算机技术的创新和革新,不断发展现代虚拟技术系统,制造出高性能、低成本的计算机设备,要在技术层面为虚拟现实技术的发展提供有力的支持。此外,在运用过程中,要根据风景园林设置的理念进行再创新,使其具备风景园林设计的特色。技术的创新是风景园林设计的内核动力,是虚拟现实技术进步发展的源泉。
3.2加强参与的大众化程度
要充分利用虚拟现实技术的自身优越性,让更多的人们参与到风景园林设计中来。利用虚拟现实技术可以通过网络传播,利用各种网络、电视等新媒体进行更大、更广范围内的网络虚拟活动,使园林设计有更多的大众参与,这样将有助于决策者的科学准确决策,最终得出既科学准确而又人性化的风景园林设计方案。
3.3充分利用其他科学技术发展自身
例如,与环境和空间技术的结合,便能够应用到城市的规划、修复与重建、城市的绿化等各个方面,这不但可以使虚拟现实技术的应用更加科学化,而且更加人性化、更加环保。
4结语
随着虚拟现实技术的日趋成熟,其在各个领取获得了快速的发展与应用。沉浸式虚拟现实是最近几年提出的概念,是在原有的虚拟现实理论基础上进行的扩充。本文首先介绍了虚拟现实与沉浸式虚拟现实的概念,然后对其在医学中的发展应用前景做了一些介绍与展望。
【关键词】
虚拟现实;沉浸式虚拟现实;医学
1引言
虚拟现实(VirtualReality,VR)是由计算机产生一个集视、听、嗅、触、力、运动觉等感觉于一体的沉浸交互式虚拟环境,操作者借助必要的交互、传感与跟踪、显示设备以人类自然的方式从任何角度与虚拟三维环境中的物体进行交互,产生身临该虚拟环境的感受与体验。该虚拟环境可以是对某一现实领域的模拟,也可以是对某一构想世界的仿真[1]。沉浸式虚拟现实(immersiveVR)表示的是带有沉浸感的虚拟现实体验,使用者完全置身于虚拟世界中,感受不到真实世界的存在。它有着以下特征:使用头戴式虚拟现实设备让使用者的真实看到的东西、耳朵听到的东西隔离开来,这样就会产生虚拟的视觉、听觉。使用者也可利用专用手套提供虚拟的手臂在虚拟世界中,这样可以非常方便与虚拟世界进行交互。头盔式虚拟现实设备往往采用左右眼分屏的手机设备进行实现,例如GoogleCardboard设备、也可采用通过HDMI线连接电脑佩带设备进行虚拟现实的实现,例如Oculus设备。另外还有一种全息的方式进行展现虚拟现实的世界,这种技术目前正在研究,例如MagicLeap公司。
2沉浸式虚拟现实在课堂教学和医院医务工作中的应用
沉浸式虚拟现实可广泛应用于课堂教学中,将改变原有教学课本呆板、单一的局面,也可用于对一些医院医务工作进行培训,借助虚拟设备将远远降低原有培训费用,节约更多宝贵的资金。
2.1在课堂课本教学中的应用使用者可以携带沉浸式虚拟现实设备在一个几乎完全虚拟的环境中体验医学教科书中的一些需要动画、交互的页面,如观看人体解剖学课本时,戴上沉浸式虚拟现实眼镜可以在眼前出现一个虚拟的人体,使用者可以控制操控,观看三维立体图像,这留给学生深刻的印象,是一个非常生动、有意义的教学方案。
2.2在医院医务工作培训中的应用医院医务人员借助沉浸式虚拟现实设备,可以虚拟构造一个虚拟的手术台,所有的培训工作都可以借助设备虚拟出来,借助虚拟现实设备的各种侦测、反馈装置,医务人员可以随时使用虚拟的病床、绷带、剪刀、镊子、大型手术器械以及急救室的其他有用的医疗器械等。在虚拟环境中,医务人员可以反复操作,增强其技术的熟练度,而不用担心使用真人带来的种种不便。另一方面,借助这种设备,可以大大降低医院医务工作培训的费用,减轻了医院以往培训的沉重的资金压力。
3沉浸式虚拟现实在远程医疗中的应用
远程医疗指的是使用计算机以及远距离通信来进行远距离的对疾病情况进行诊断工作、治病和提供疾病咨询等先进的一种新的医疗方式。在远程医疗技术的帮助下,不论患者距离医院有多远、身处何时何地,都可以随时随地获得最方便、快捷的治疗工作,也可以非常方便的为病人提供疾病咨询工作、医院远程开会工作。在远程医疗中采用沉浸式虚拟现实技术,病人可以直接与虚拟医生面对面交流,医生可以非常方便的了解病人各项生理特征,医生便能够及时做出诊断意见。借助沉浸式虚拟现实技术的补充,远程医疗获得了更成熟的发展。除微型手术机器人外,Satava[2~3]提出了21世纪战地医疗(medicalbattlefield)的构想。这种先进系统结合了传感器技术、异地手术、专家系统等部分组成,通过这个先进系统可以为伤者提供远程的手术服务,也可以提供远程的一些医学专家问诊制度。在21世纪战地系统的帮助下,在前线工作的医生可以将伤员的情况随时告知后方的专家;而在后面工作的专家又能将疾病诊治措施以虚拟现实的形式在前方医生进行展示,这样可以大大提高伤员的存活率,从而大大降低士兵的伤亡率,在军事上非常有用。
4总结与展望
相信沉浸式虚拟现实技术的蓬勃发展,对医学的很多领域都将带来一场意义深远的革命,文中仅仅列举了其中的几个很小的方面。虽然,目前沉浸式虚拟现实领域本身处在很初级的阶段,而其在医学中的应用更尚处在萌芽阶段,但笔者相信随着CPU计算能力的提升、屏幕像素的提高、屏幕刷新率等硬件水平的成熟,其必将改变现代医学的方方面面,将大大降低人们的看病成本、医疗培训成本,必将提高医务工作者的工作效率。
参考文献
[1]姜红.虚拟现实技术在医学中的应用[J].中国医疗设备,2006,8(23):49~52.
[2]SatavaRM.MinimallyInvasiveTherapy,1992(1):357~363.
一、计算机虚拟现实技术的基本概念
虚拟现实技术主要是指由各种传感装置、硬件以及计算机软件构成的三维信息化人工虚拟环境。简而言之,虚拟现实技术就是运用高端技术及设备营造出虚拟环境,使人拥有“置身其中”的感受的同时,还可以实现与虚拟环境的交互。
二、计算机虚拟现实技术在高校体育训练中的应用分类
目前,计算机虚拟现实技术在体育训练系统中的应用类型主要有两种:一种是沉浸式,即训练者需要借助三维头盔、立体眼镜、立体环绕声耳机等设备,才可以体验到比较逼真的立体环境。该方式的优点是可以使训练者完全沉浸于虚拟环境中进行交互操作,同时缺点也非常明显,即设备要求齐全、成本高、操作复杂。另一种是非沉浸式,通常只需要借助于计算机,为训练者营造出平面的虚拟环境以供学习,如制作训练视频等,该种方式虽不能像沉浸式一样营造出立体的虚拟环境,却仍然能够为训练者带来丰富的听觉和视觉信息,操作较为简便。因此,我国高校体育训练中应用较多的是非沉浸式的虚拟现实技术。
三、计算机虚拟现实技术在高校体育训练中的应用策略
(一)塑造虚拟训练情境
虽然任何体育运动形式都有一套系统的训练规则,但训练中遇到的情境仍然是千变万化的,加之学生对知识的理解和接受能力差异,这样就会导致教师的口头讲解效果大打折扣。然而,教师如果能够运用计算机虚拟现实技术,将训练情境制作成教学视频,不仅可以为学生直观地展示训练情境,节约物质投入,弥补现实条件受限的不足,甚至还可以尝试提前将教学视频发给学生,在不影响训练效果的前提下,鼓励学生自学,培养学生自主训练与学习的能力。计算机虚拟现实技术的科学合理应用,对学生来讲,不仅可以增加学习的趣味性,还可以提高学习效率;对于教师而言,一方面可以使自己的教学达到事半功倍的效果,另一方面又可以不断提升计算机操作技能。
(二)采集测算运动数据
“更高、更快、更强”的奥林匹克精神充分表达了体育运动的意义。因此,运动数据的采集和测算就显得十分重要,且在很多项目中,运动数据在很大程度上是?\动效果的关键衡量标准。相比于运用传统工具对运动数据进行的采集、测算,运用计算机虚拟现实技术对运动数据的采集和测算更快速、更精确、更全面。[1]值得注意的是,运用传统采集工具只能采集到学生们的外在数据,而无法采集心理数据,长久以来,教师只能根据自己的观察,来把握学生们的心理状况,得出的数据并不准确,且会因教师的水平和经验等方面的不同而千差万别。运用计算机虚拟现实技术中的智能化仪器等设备,不仅可以轻松地采集到准确的心理数据,还可以对这些数据进行科学、快速地分析。
(三)课程回放及分析训练效果
关键词:数码插画 虚拟现实技术 互动性
计算机技术的发展为绘画艺术创造了新的媒介,数码绘画应运而生。同时,数字技术的发展不断丰富着数码绘画的创作手法、表现形式与艺术感染力。数字绘画更以其易于传播的特性,通过互联网得到了广泛的传播与应用,也随着创作技术的发展、人们艺术文化需求的提高不断丰富。
虚拟现实技术作为艺术文化创作领域的新宠儿,其技术的发展正不断为数码绘画的表现形式与表现方法注入新的动力,虚拟现实技术下给数码绘画带来了更多元的表现形式,创造了数码绘画新的艺术表现语言。
1、新媒体时代的数码绘画
数码绘画是新媒体时代的产物,它以计算机为创作平台和表现媒介。具体来说,数码绘画指的是在计算机数字化平台的基础上,运用鼠标,压感笔、数位板、绘画软件等构成的虚拟环境,来模拟传统的绘画的艺术技法和表现形式。
数字媒体时代,数码绘画的表现手法和表现语言随着计算机软硬件技术的发展不断丰富。以Pianter为代表的绘画软件对传统笔刷的模拟,使传统绘画的表现更为便捷,节省了传统绘画的创作时间和工序,各种计算机软件技术也使数码绘画突破了原有的表现形式;不仅如此,CG技术赋予了数码绘画不同于传统绘画的、新的笔触、质感和表现形式,给绘画艺术带了来全新的视觉效果。数码绘画突破了传统绘画的表现技法与媒介限制,不仅可以对传统绘画进行直接模拟描绘,还可以通过对数字图像的处理进行绘画创作,通过克隆图像、滤镜处理、图像混合等综合表现手法进行处理,而不再局限于传统绘画的笔刷描摹。当代数码绘画的创作方不仅仅是将传统绘画数字化表现的过程,更多的是现代艺术表现形式的介入,是以科技为艺术创作的手段、媒材和载体,使数码绘画的视觉语言更加自由和多元。
目前,用于数码绘画创作的软件越来越多,功能也越来越强大,较为广泛应用于数码绘画的软件有二维类的Photoshop、CorelDRAW、Illustrator、Painter和三维类的3DsMax、MAYA、Zbrush等等,这些软件在功能上各有侧重,在绘画表现及效果上面也各有所长,大大丰富了数码绘画的表现力和艺术效果。
随着技术的进步和载体的进一步变迁,数码绘画在表现形式及表现手法上也必将会有新的突破,数码绘画的发展也将给我们带了更丰富的视觉艺术体验。
2、虚拟现实技术与艺术
虚拟现实技术是借助于计算机图形图像技术及硬件设备,实现一种人们可以通过视、触、嗅等手段所感受到的虚拟幻境,故VR技术又称幻境或灵境技术。虚拟现实技术利用计算机生成一种模拟环境,通过多种传感设备使用户“投入”到该环境中,实现用户与该环境直接进行自然交互的技术[1]。以沉浸性、交互性、构想性、多感知性为根本特征的虚拟现实技术目前广泛应用于军事航空领域、建筑设计漫游、产品设计、远程教育、医学、工程以及文化艺术领域。
现今,虚拟现实技术正越来越广泛的应用于数字艺术创作,成为新媒体艺术家的新宠。2009年6月,上海当代艺术馆举办了《无界·黑匣子-艺术,乌托邦与虚拟现实》为主题的新媒体艺术展,针对当今这个充斥著拟象的新世界,从视觉、听觉和互动之间模拟出各种未来的新现实,将视觉艺术及多媒体带入更深层次的讨论。
不同于传统的艺术创作,虚拟现实技术下的艺术创作可以给人带来五维的多感官体验,更能给人身临其境的艺术体验。虚拟现实下的数字艺术更丰富了传统艺术的交互形式,通过动画、声音等与观众进行互动。
虚拟现实在艺术领域的应用,给数字媒体艺术带来了新的艺术表现语言、新的艺术感官体验,虚拟现实技术的发展正不断推动着新媒体艺术的创造性的多元发展。在数码绘画领域,虚拟现实技术也有广泛的应用和发展空间,虚拟现实技术也必将会在绘画领域有所突破,有所作为。
3、虚拟现实技术下数码绘画的新表现
现今,在虚拟现实技术与绘画表现结合的领域已有初步实践,在国外有通过QTVR和Stitcher创作交互全景插画,人们可以通过QTVR在二维插画内进行360度的全景漫游体验。(如图1)在国内,李勋祥运用虚拟现实技术进行了数码水墨山水画的创作,以数字化的三维虚拟空间作为水墨山水的创作媒介和平台,开辟了中国山水画创作和审美的新视野。不仅用三维建模,机理渲染模拟了水墨山水的效果,更赋予了传统二维水墨画三维的观赏视角(图2-1)以及基于摄像机视角的场景动画、基于Flow Speed的树木花草生长动画(图2-2),基于重力、风速等等参数设定的风的效果的动画。
世博会中国馆的《清明上河图》也是虚拟现实技术渲染、动画技术在数码绘画领域的成功应用。《清明上河图》不仅将原图放大了30倍,长宽分别为128米、6.5米,并且将原画有平面延伸到一定的三维效果,将其中的人物从静态变为动态,并辅助有声音对话,生动展示了一幅宋代繁华景象(图3)。
从上述国内外的案例来看,当前虚拟现实技术下的数码绘画逐渐突破传绘画在二维平面的、静态的表现观念,呈现着虚拟式、交互式、动态化、多感知化的表现特点。
虚拟现实技术的运用使新时代的数码绘画不断突破原有的概念,将数码绘画的概念泛化,并赋予了其新的多元化的表现方式。总结目前发展现状,虚拟现实技术下的数码绘画有如下几种表现形式:
(1)交互式全景绘画。交互式全景绘画的探索赋予了数码绘画新的观赏视角,使观看者能够以三维的视角欣赏作品,并且通过自身需求通过简单操作改变视角,交互式全景绘画大大增强了数码绘画艺术的互动性。交互性绘画使得观赏者能够更好的融入其中,使观赏者产生共同参与的美感体验。艺术作品的审美体验应该是多元的和互动的,虚拟现实技术下的交互式全景绘画正是数码绘画艺术多元化的表现和互动性的增强,给观赏者带来了前所未有的审美体验。
(2)传统绘画的三维仿真。虚拟现实的仿真技术,使传统绘画可以通过三维渲染得以表现,并赋予原本二维画面多维度的观赏视角,运用三维软件,如MAYA、3DsMax等,可以通过建模,再进行材质贴图、渲染得以表现。三维仿真技术丰富了传统二维绘画的表现技法和观赏视角,赋予了数码绘画新的艺术语言和审美体验。
(3)多感官的表现形式。虚拟现实技术赋予数码绘画动态、声效等多感官的体验方式。动态、声音的结合,动画的表现形式更能给予观赏者身临其境的感官体验,增强数码绘画的艺术表现力和审美体验效果。
基于虚拟现实技术的仿真动态效果使得绘画的表现效果更为真实也更为生动。如李勋祥在数码水墨山水创作中运用的基于Flow Speed的树木花草生长动画,基于重力、风力等定义对风吹树动的模拟动画等等,这些利用软件模块进行的模拟仿真的动态效果大大丰富数码绘画的动态表现效果,简化了其绘制及表现工序。
4、结论及展望
在虚拟现实技术的支持下,数码绘画表现形式和表现技法上都有了新的突破,将虚拟现实沉浸性、交互性、多感知性、构想性的特征引入数码绘画的创作及表现。虚拟现实技术下的数码绘画以交互性、多感知性、模拟化、动态化等新特点赋予了数码绘画新的感官体验和艺术表现力,突破了数码绘画二维平面的、静态的概念,给予了数码绘画新的生命力。数码绘画的创作形式和表现方式也将进一步变革,并呈现多元化的发展趋势,朝着动态化、互动化、随机化、个性化的方向继续发展。
虚拟现实技术赋予数码绘画的艺术表现语言大大丰富了数码绘画的表现形式和艺术表现力,虚拟现实技术在数码绘画互动性表现上将有很大的发展空间,也具有更深一步的探索价值。
参考文献
[1]李勋祥.虚拟现实技术与艺术[G].武汉:武汉理工大学出版社,2007.
[2]王博.浅析虚拟现实技术与新媒体艺术结合[J].科技致富向导.2011(21):97.
[3]姜连萌.关于数字绘画创新性的思考[J].北京印刷学院学报.2010(1):82-84.
关键词:虚拟现实电影;融入性;体验性
从1980年电影的诞生到现在数字科技的突飞猛进,电影技术不断地被新科技替代更新,虚拟现实技术是这两年来被视为颠覆传统影视制作最具动力的新技术之一。虚拟现实(Virtual…Reality,简称“VR”)由美国VPL公司创建人拉尼尔在20世纪80年代初提出,也称“灵境技术”或“人工环境”,集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能等技术的最新发展成果,是一种由计算机生成的高技术模拟系统。这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三维数字模型,并编制到计算机中去生成一个以视觉感受为主,包括听觉、触觉的综合可感知的人工环境,给人一种身临其境的感觉。[1]虚拟现实电影的出现给传统电影生态带来了颠覆性的影响,一种虚拟沉溺、体验参与式的影像世界逐渐发展起来。2009年,由20世纪福克斯公司生产的3D《阿凡达》,极具冲击力和带入感的电影体验让全球观众体验到了3D电影的美感,3D电影随之成为大片放映的主要方式。而经过短暂的几年,2016年初全球的VR电影达40多部,其中《星球大战》《复仇者联盟2》《火星救援》等,这些颇具票房影响力的好莱坞大片也推出了VR电影版本。安德烈•巴赞曾在《“完整电影”的神话》一文中详细论述了“完整电影”的概念。他认为,“电影这个概念与完整无缺地再现现实是等同的,他们所想象的就是再现一个声音、色彩、立体感等一应俱全的外部世界的幻景”。[2]虚拟现实电影让观众以主观视角置身于故事场景中,随着科技的不断突破与进步,甚至嗅觉、触觉、味觉未来都可以在观影过程中同步呈现。
1虚拟与真实的互动——虚拟影像的特征
数字时代的科技革命改变了艺术的创作模式,科技的媒体特性随之带来的是艺术的普及型,电影艺术经过百年的发展,正在利用科技带来身临其境的感官体验,而观众也逐渐由被动观看发展为主动参与。虚拟现实电影构造的真实世界中,观众由观看电影转变为体验参与,改变了作品的影像与意义,呈现出不同的媒介特性。
1.1建构互动
巴尔特认为:“观众和艺术作品还存在‘可书写’的关系,即‘接受者可以根据艺术作品提供的信息自由地选择,而且可以自由的改写和重写’。”[3]创作者一直在努力寻求路径,希望作品能够与观众互动。德国导演汤姆•提克威的实验电影《罗拉快跑》中,三次奔跑产生了三种不同的结果,这部经典的回环往复模式的电影,虽然不是直接让影片与观众互动,但是影片在结构上的多重结局的设计,一定程度上是希望能够与观众互动,让观众对其中一个结局产生认可。而随着科技的不断发展和高新技术的使用,虚拟现实电影让观众的参与程度更为深入,比如在枪击的场景中,影片角色如果对准了观众,出于心理反应,观众会下意识地躲避。观众在观影过程中得到了解放,缩小了观众与电影之间的距离,打破了传统固定式的观影模式以及观众是导演意志的接收者这一角色。未来虚拟现实影片将不只是在拍摄与放映方面区别于传统,在故事情节上也将打破固有套路。影片的故事发展中将会设置更多的情节走向,将会与观众进行全程互动和深度参与。通过头戴式虚拟显示设备,观众可以360°观看影片,画面的选取不再局限于导演视角,甚至可以通过深度参与改变影片内容,体验将会更加个性化。
1.2融入性
虚拟现实电影在观看的过程中产生涉入感,它超越了参与行为本身,并且通过行为达到参与互动的喜悦感。基于契约精神,传统的观影过程中观众只可以在自己的位置上活动,而虚拟现实电影能够通过头戴式设备让观众融入场景中,观众不仅可以坐着,还可以站着或者奔跑跳跃,与影片的故事情节产生互动。随着拟像技术的不断进步,以及互动式设计的不断改进,未来的虚拟现实影像中,通过设立虚拟本人,直接置于故事之中,观众将作为故事的参与者参与到故事发展的情境之中。逼真的画面、音效以及触觉的反馈会使观众产生生理错觉,无法区分真实与虚拟,实现视觉、听觉以及触觉的感官刺激。比如《消失的海岸线》这款游戏中,场景的再现极其逼真,画面精致,使用者沉溺于场景之中,穿梭在虚拟与现实之间,通过头戴式设备,使用者产生的晃动都摆脱不了场景,无法区分虚拟与真实,在场景中的人被发现,被追逐。震撼的效果让使用者与游戏融为一体。未来,虚拟现实技术将更符合人体学设计,更符合人类直觉操作与经验,以全面融入的方式贴近人的思维模式并与观众互动。
1.3想象与创造
想象力是精神层面的心智运作,想象力的高低、快慢、深浅都会影响互动的品质。虚拟现实电影审美意象的产生,也是由创作者想象力创作出来的。审美与想象是人类特殊的心灵感受之一,是影响审美判断力的最主要的因素。因为虚拟现实技术具有娱乐性及创造力,能够产生介入传统观影、技术或心理学的新的审美机制,不断带来更猎奇与更具冲击性的故事情节与画面。虚拟现实电影本身就由文化、美学、人文思想建构而成,透过科学的技术发展而产生的创新艺术。科学与艺术的结合在形式上就已经具备创造力,科学具备理性、机械、精准的特性,虚拟现实技术则将作为感性艺术融入电影之中。随着高科技不断推陈出新,虚拟现实电影将会不断演变,提供新的感官感受,颠覆以往人们对于电影的认知,造就无限想象的艺术形式。
2影视美学的转变——从观看到参与
虚拟现实电影具有非理性的趣味美学,其中的互动性颠覆了以往的静态观影,梦幻般的场域使人忘情投入,犹如身临其境,让观众达到身心合一的感受。二维影像是有距离的观看,虚拟现实电影让观众扮演了参与者的角色。
2.1控制权的解放
虚拟现实电影使人们在互动中认识事物,电影的控制权得以解放。在全景式、立体逼真的影像画面冲击下,虚拟现实电影不再是听觉与视觉的混合,而是一种触觉行动的延展。在虚拟现实电影中,一种新的互动式的关系和沉溺式的观影体验被引入其中,在头盔中开创了一个逼近真实的世界,打破了传统观影的距离感。与传统荧幕电影不同,虚拟现实影片是开放式空间,未来观众可以选择不同的观看方式以及影片中的情节,观众视角不再受到局限,他们可以参与到影片的故事发展中去,电影的控制权开始解放。虚拟现实电影360°影像画面没有明确的指向意义,可依据观众的个人兴趣进行选择,未来的电影故事情节的设置也将在吸引观众注意力上下功夫,否则处于自我控制状态的观众很难将注意力投入影片故事中去。所以,虚拟现实电影的美学风格的革命性意义在于,它使观众能够参与到叙事中去,体验到一个趋于真实的世界,观众的观影控制权得到解放。
2.2去疆域化的空间
虚拟现实电影能够营造置于场景中的空间特性。头戴式虚拟现实设备,不会将观众的视角局限在影片之中,而是通过内在感应技术,能够随着观众的动作作出相应的画面调整。所以,观众做任何动作都会进行相应的画面调整,观众视线不受画面的限制,观众在认知上会产生置于场景中的错觉。虚拟现实电影突破了人与影像之间的第三空间,在360°场景中,观众的视域得到了延伸,一个趋于真实的无疆域的影像画面呈现在观众眼前,虚构了一个真实世界,实现了自然与科技的完美结合,使过去传统影片中的界限被打破。在无疆域的影像画面里,观众参与其中,不再是与影片处于分离状态,取而代之的是一个全新的互为延伸的荧屏画面,观众将体验到亦真亦假的影像感觉。所以,虚拟现实电影打破了空间的局限性,观众可以从现实空间跳到虚拟空间,参与影片叙事,沉溺其中进行互动。
2.3体验性的玩与乐的概念
虚拟现实电影打破了传统电影仅仅局限在视听上的直观体验,它可以作为一种游戏的媒介,让观众与剧情产生身心互动,从而带来新的发现或者出其不意的回馈。因此,透过玩乐产生愉悦成为虚拟现实电影功能的一部分。虚拟现实电影能够产生趣味性、娱乐性,同时能够引发观众的内在动机,而内在动机的高低会影响观众的专注度、正面的情绪以及满足感。在虚拟现实电影中观众的情绪会得到释放,比如合伙帮影片中的警察抓到坏人,看见故事里气愤的场面甚至会去理论一番。当然,这些互动性的场景在体验性的影片中可以出现,能够带来参与的趣味,但放到院线大电影中势必会破坏故事性,值得考量。总之,虚拟现实技术带来了前所未有的体验性。在人类漫长的文明史上,任何文明的建构都离不开工具。早期电影只是在通过想象使我们的神经系统的感知得到延伸,“相应的媒介的确都揭示出了某种两分的界限,一端是主体而另一端是对象,然而其中的分界却是游移不定的”。[4]随着虚拟现实电影技术的不断成熟,终将实现以体验代替观看。电影的娱乐性在一定程度上扩展开来,这种体验参与的模拟情景让观者产生了意识上的幻觉,达到了影片对观众的心理影响。
3结语
关键词:虚拟现实技术;云南特色民间工艺;传统文化;可持续发展
一、云南民间工艺的概念与保护难度
广义上讲,民间艺术是劳动者为满足生活需求而创造的艺术形式,包括工艺、民乐、舞蹈、戏曲等艺术形式。按照材质分类,有各种各样的民间工艺制成的纸,布,竹,木,石,皮革,金属,表面,泥,陶瓷,草柳,涂料和其他材料。它们一般以天然材料来制作,以手工方式进行制作,带有大量的地方风格和各个民族文化有大量联系,与生活方式关系密切。按照建造手艺的区分,又可以将民间艺术分为绘画类、编织类、剪刻类、印染类等等。云南对民间工艺保护意识觉醒较晚,这几年才开始保护,无论是法律上,还是现实保存设备都起步较晚,有大量珍贵的民间工艺文化遗产丢失,民间艺术濒临灭绝的境地。因此,需要把人们对民间工艺保护的意识给唤醒,但对民间工艺的保护却有很大的难度。
地区偏僻、交通的不完善起先使云南省的民间工艺保护得相对完善,大量民间工艺仍保留着起始的自然生态与地区风格,民间工艺传承保留完整。但因为社会的逐渐发展,人们生活方式的发展与变化,云南省特色民间工艺的保护现在面临严峻形势: 第一,传承关系。民间艺人先阶段年龄偏大,现在年轻人对传统民间工艺缺乏兴趣,使的本地的一些民间工艺传承出现危机。 第二,民间工艺在很多人心中失去了优势地位。艺术的发展离不开传统,民族艺术更具吸引力,意蕴。第三,民间工艺的教育缺失。在目前学校课程中基本没有设计民间艺术的课程。另外,由于资料匮乏及意识上的不重视,都是云南民间工艺所面临的现状。
二、虚拟现实技术的概念及在非物质文化遗产保护中的应用
虚拟现实技术(Virtual Reality,VR)是综合计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术以及仿真技术等多种技术,科学技术综合发展起来的计算机领域的最新技术,也是力学、数学、光学、机构运动学等各类学科的综合利用。目前,虚拟现实技术已向增强虚拟现实和交互虚拟现实方向飞速发展。
虚拟现实(VR)技术发展至今,只是还处于摸索阶段。普遍认为:虚拟现实是一种综合利用各类技艺制造传神的人工摹拟情况,并能有效地摹拟人在自然情况中的各类感知体系行动的高档的人机交互手艺。虚拟现实的概念的基本特征。总结起来大概包括以下几点:沉浸感:让人模糊化真实世界与计算机世界界限沉浸其中。交互性:人们能够通过肢体语言与计算机模拟世界进行交流,主要是通过可穿戴设备采集信号和语言等方式的交流,改变了以前传统的展览方。
由于虚拟现实具有的大量不可替代的优势,虚拟现实技术现在被用于工业、建筑、教育、娱乐等方面,具有美好的前景。虚拟现实技术利用了大量现代科技并且加以融合,虚拟现实的关键技术有①基于图形的环境建模技术,②实时、限时三维动画技术,即实时三维图形生成技术③人机交互技术,包括头盔式三维立体显示器、数据手套、力觉和触觉传感器技术的研究④系统集成技术。
(一)环境建模技术
基于图形建模技术是利用三维软件进行虚拟环境建立。它是以计算机图形学为基础,开始对现实场景抽象化处理,用多边形建造虚拟场景的三维模型,并模拟虚拟场景中的光和材质。再在输出渲染场景,从而完成整个场景的漫游。
其主要优势:构造的三维模型比较符合人的感觉;其实现虚物实化,制作初期可能资料不完善,基于图形建模依据图纸就可以建立仿真的环境。弊端:主要是人们工作量大,数据更新难。简化模型数据量小,有较好实时性,但真实感差,而精细模型复杂,数据量大,直接影响实时性;一旦建立了固定的输入的基本模型,在虚拟场景中的模型本身不能实时修改,此外,场景的复杂性和保真度受到约束。
(二)实时三维动画技术
三维图形的建立已经发展好久,现在问题就是资源更新的问题, 三维图像的质量与资源更新是现在最大的矛盾。 此外,虚拟现实技术还依赖于设备的发展,如今设备还有所欠缺,需要硬件的继续发展与进步。
(三)人机交互技术
人机交互技术主是指摆脱原有的操控这令,通过我们的自然动态与设备沟通,并且产生一种身临其境的感觉。该技术是通过一个特殊的传感器设备来实现,比如,数据手套,运动跟踪,力反馈装置,用户可以签署的身体相关的信息反馈。
(四)系统集成技术
由于虚拟现实系统包括大量的感官信息和模型,系统集成技术为首要任务,包括信息同步技术,模型校准,数据转换技术、识别和合成等系统集成技术,简而言之,将构成一个虚拟现实环境应用于技术兼容的技术完美结合,回放速度和显示效果成为一个系统的过程。
非物质文化遗产和传统意义上的文化遗产最明显的区别是:前者是“生活”的文化空间。它是与特定的文化空间存在。问题是,过去的文化环境,在当代新的文化环境是如何存在,如何开发和改变?我们使用数字变换形式的虚拟现实技术来完成信息。用户可以通过多维信息交互的虚拟环境,获得理解客观世界的真实的东西。使静态到动态的文化遗产,通过生活形象,动态图像技术等静态的文化信息,动态地反映,它不再局限于写作和绘画等检查表面状态,真正将生活国家非物质文化遗产;虚拟现实环境发展方向,不仅可以再现真实的环境,也不存在或不可能发生。
三、虚拟现实技术应用于非物质文化保护的重要意义
据中国国内一次抽样调查表明:来华美国游客中主要目标是欣赏名胜古迹的占26%,对中国人的生活方式、风土人情最感兴趣的却达56.7%。从上述调查中发现,吸引游客的着力点是原汁原味的本土文化和民俗风情,而不是大量的人造商业设施。云南拥有丰厚的文化底蕴,创造了丰富灿烂的文化。
将非物质文化遗产的保护同当地的旅游经济一起开发,对于非物质文化的宣传起到很好的促进作用。虚拟现实技术在非物质文化遗产保护中的应用,不仅能够保护传统文化,还可以带来大量文化收入。
四、结论
随着外界因素的不断变化,原有的传统文化保护形式已经不能满足现在环境的需求,虚拟现实应运而生。相比传统有大量优势,在资源节约等方面的优势是无可取代的,虚拟现实应用于传统非物质文化遗产中是大势所趋。但现在由于虚拟现实还处于起步阶段,很多方式不完善,还需要时间来发展。
参考文献:
科学技术的发展让人类社会进入到新媒体时代,虚拟现实技术的崛起革新了当代展示设计活动。本文针对展示设计与虚拟现实技术的特征进行应用现状研究,发现技艺融合对观众体验的影响,并指出未来发展的趋势。
关键词:
展示设计;虚拟现实技术;应用
1现代展示设计的发展
人类文明的历史,也是一部展示设计的进化史。伴随着时代与技术的革新,展示设计由内而外的不断蜕变。作为现代科技成果与文化呈现的舞台,展示设计有着重要的社会价值与意义,在历史文化继承方面它起到文化保护与传承的功能。而各类博物馆展览馆作为提升国民素质的基地,它有着教育延伸的功能;商业展示空间则是人类经济社会重要的组成部分,产品的交易、经济的流通皆为展示活动的过程。展示设计不仅是艺术文化创意活动,也是科技成果的应用展现。伴随着科学技术的发展,现代展示设计逐渐褪去平面静态展示的“呆板形象”,融合新媒体技术,通过艺术的呈现方式,摇身成为众人追捧的现代化高科技展示舞台。近年来,虚拟现实技术的发展让当代展示设计焕然一新,为观展者提供了可互动的沉浸式多感官体验形式,也为展示语言的丰富带来了科技的贡献。
2虚拟现实技术的应用
2.1虚拟现实技术的发展
虚拟现实技术(VirtualReality)简称“VR技术”,是一种建立于计算机图形学、计算机仿真学、多媒体技术以及传感技术基础上的综合性的信息技术。虚拟现实技术利用计算机模拟的三维环境对现场真实环境进行仿真,生成实时动态三维立体的多感知虚拟环境,用户通过传感设备与虚拟环境中的对象进行交互作用,相互影响。通过人体行为动作控制浏览方向,并操纵场景中的对象进行人机交互,满足视觉、听觉、触觉甚至嗅觉与味觉的感知享受,从而产生身临其境的体验。1957年,电影摄影师MortonHeiling发明了名为Sensorama的体验装置,并在5年后为这项技术申请了专利。观众通过Sensorama的三面显示屏可以观赏五个2分钟的三维有,影片中带有声音、气味以及迎面吹风的感受。从20世纪简易的3D显示工具到近年来各种VR产品的出世,虚拟现实技术正通过各种形式出现在人们的生活中。
2.2虚拟现实技术的特征
虚拟现实技术的主要特征简称“3I”,包括交互性(Interactivity)、沉浸感(Immersion)、构想性(Imagination)。
(1)交互性,交互性特征,指的是参与者对于计算机虚拟环境中的物体能够进行操作行为,这种行为可反馈到机器中,因此具有交互性和实时性。例如,使用者通过手势控制抓取了一件衣服,通过触摸能够控制衣服的移动进行观察,而在这个过程中,人能感受到手里确实抓着衣服,而虚拟的衣服也会随着手的移动而移动,双向的信息接收,人与虚拟对象之间能够进行互动。
(2)沉浸感。沉浸感,是指参与者进入虚拟现实的环境中,能够身临其境地感受逼真的虚拟世界,通过视觉、听觉、触觉、嗅觉等多感知的体验,行为与运动中产生与现实世界同样的反馈活动,最终用户可以全身心地沉浸其中。
(3)构想性。构想性,指的是VR技术中如何发挥人类的创造力和想象力的诉求特征。参与者不只是被动接受预设的信息,而是依靠人的主观能动性,依据系统的运行状态变化对运动的未来进行想象,进而深化概念,产生新意和构想,主动地寻求探索信息,在虚拟空间中进行想象与创造,参与虚拟活动并进行动态生成,因此可以说,虚拟现实是启发人创造性思维的活动。
2.3虚拟现实展示设计
展示设计与虚拟现实技术的结合是艺术与技术的融合,同样也是人类智慧的表现。展示设计的体验需求可以通过虚拟现实技术来实现。虚拟现实展示具有直观性、交互性、真实性的特点。利用虚拟现实技术,观众能够全面地欣赏展品,完整的了解展品信息,并直接与展品进行互动体验,观展的主动权也将会交到观众手中。虚拟现实技术在展示设计中的应用主要包括以下三点:
(1)文物古迹与文化遗产保护开发中的应用。在文物修复与古迹开发方面,利用虚拟现实技术能够在虚拟环境中进行修复和开发活动的预判,通过虚拟的实验得到及时反馈,最终总结出最佳方案。另外,利用虚拟现实技术可以为观众展示文物古迹的复原样貌,深入其中进行虚拟游览。敦煌莫高窟壁画如梦如幻,虚拟莫高窟的展示可以让观众聆听千年前的古韵琴声,欣赏飞天灵动的舞蹈,近距离观赏壁画清晰的细节。虚拟展示为观众带来真切体验的同时,也对文物古迹的保护作出了贡献,缓解了旅游压力,减少了游客不文明行为的发生,同时文物的数据信息通过现代化数字的方式能够真正实现资源的共享与保存。
(2)展览空间中的应用。在展览空间中的虚拟现实技术,主要用于虚拟展品体验与环境模拟交互体验。借助虚拟现实技术,展品的呈现不再局限于平面模式,三维立体化的虚拟展品可以满足观展者的体验需求,与图片形式相比更加真实有趣,多感官的刺激更能让观众印象深刻,达到展示设计的信息传递目的。与以第三者的角度参观模型的方式相比,通过虚拟现实技术观众可以走进三维模拟的环境中,以主角的形式了解展示内容,丰富情感体验,加深记忆之旅。
(3)商业产品展示中的应用。商业展示的主要目的就是刺激消费,而虚拟产品直观的展示,信息的直接获取,良好的互动体验,可以达到促进消费的作用。虚拟现实展示突破了二维平面的限制,解决了产品缺乏真实感的问题。奥迪公司利用OculusRift设备为顾客提供了虚拟购车体验。顾客能够模拟坐在车内的真实场景,控制方向盘进行操作,细节的反馈也十分真实,顾客可以享受较为沉浸的体验,听到汽车的关门声以及车内收听收音机的效果。除了体验试驾外,顾客可以根据自己的喜好为虚拟空间里的奥迪车进行个性化的配置,更改内饰的颜色、皮革、车载娱乐系统的设置等。虚拟现实技术的应用为无法及时试驾的顾客提供了有趣的驾驶体验,满足了个性化定制的服务,促进了消费的成功。
3虚拟现实展示未来发展趋势
科技发展与普及的过程十分相近,今天的虚拟现实技术看似离人们的生活有些遥远。有人质疑虚拟现实技术无法普及,将其归咎于设备的限制。回顾历史,1946年世界上第一台电子数字式计算机投入运行,它占地170平方米,重达30吨,运算功能却比不上今天的微型计算机,这样一个开启计算机科学技术新纪元的设备,那时的人们也无法想象今天笔记本电脑与平板电脑的使用与普及是如此的广泛。目前,虚拟现实技术的发展在展示设计中得到了有效的应用,未来虚拟现实展示会注重于更加自然的交互,虚拟环境呈现更加真实细腻,进入模拟环境能够实现真实社会生活中交际、创造的功能。
4结语
虚拟现实技术的出现推进了展示设计的进步,而技术与艺术的发展总是相辅相成的,展示设计为虚拟现实技术的发展提供了舞台,而虚拟现实技术也为展示设计的呈现提供了崭新的表演形式。未来逐渐普及的虚拟现实展示将会改变人们的生活,提供更多便捷智慧的展示服务。
参考文献:
[1]任仲泉.展示设计[M].南京:江苏美术出版社,2001.
[2]闵媛媛.新媒体环境下展示设计研究与应用[D].北京:北京印刷学院,2009.
近年来,我国建筑行业在虚拟现实技术的应用上进行了全面的研究,取得了一定的科技成果。但是要想真正的将虚拟现实技术科学的用到建筑设计中,还需要建筑设计人员结合专业知识进行深入的研究。
关键词:
虚拟现实技术;建筑设计;应用
1前言
在如今的信息技术时代,虚拟现实技术对建筑设计产生了深远的影响,这种技术的应用,改变了传统建筑设计的思维模式。虚拟现实技术能够使现在的建筑设计进入一个虚拟逼真的环境,具有强大的发展意义。
2虚拟现实概念
(1)虚拟现实,顾名思义,是对现实的一种虚拟表达。它与多媒体技术、互联网技术一起被公认为目前最有发展前途的新生计算机技术。这种虚拟技术可以通过计算机技术的高水平操作构造出非常接近现实情况的多维立体环境。它能让人更直观的看到虚拟出来的环境布置,能让人对事物的认知一目了然。现代的虚拟现实技术已经能够逼真的将视觉和听觉感受融合到应用中来,也有一些可以将触觉感触融合进来,使人与虚拟环境能够互动。人们能够像在真实环境一样去感受环境中的一些不足和问题。使设计能够得到不断的完善和优化,设计产品能够更好地符合人们的感官感受。
(2)计算机辅助技术经过长时间的发展,已经被各领域公认为不可替代的创新性技术力量,在较早的建筑设计中,就采用计算机CAD画图软件进行图纸的设计,逐渐的,计算机技术的建筑设计优势也日益明显。它能帮助设计人员免除人工画图,修改,计算等一些繁琐的数据和图形处理工作。使设计周期缩短,设计效率提升。虚拟现实技术更是一项综合性的、全面建筑设计方法。它能创建接近真实的三维效果环境。使建筑设计更加人性化,互动性强。
3建筑设计中虚拟现实技术的作用
3.1能将建筑设计效果直观的展现出来
虚拟现实技术能将设计效果通过一种理想的角度全方位的展示出来,虚拟现实技术可以让设计方能够将设计方案以一个纵观全局的形式展现给用户,既方便设计讲解又方便用户全面了解设计效果。而且双方还可以根据不同的意见交流进行及时的方案修改。虚拟现实技术的应用将建筑项目实际中的场景以真实的形式一一展现。比如:对地形的设计,人文景观的构造,交通道路的规划,桥梁施工方案等都纳入到三维建筑设计系统中来。用户可以像在环境中漫游一样来审视建筑设计方案任何角度的建筑感受,及时发现建筑设计中需要修改和完善的地方。这就很大程度上提升了建筑设计的可操作性,特别是随着互联网技术的发展,可以将这种设计效果直接传送到需求者眼前,通过远程沟通形式就可以实现对设计效果的浏览和意见交流。
3.2虚拟现实技术可以方便多个方案的比较分析
在建筑设计中,往往要设计几个备选方案,根据设计构想和用户的意向,要规划至少两套设计方案,通过建模的形式进行展示。通过虚拟现实技术,可以方便的实现不同设计方案的随时切换,让用户真够体验同一个位置不同的设计感受。从而能够很直观的比较分析出最佳设计图案来。
3.3虚拟现实技术可以有效节省
项目投资成本通过虚拟技术在建筑设计阶段的全方位演示,可以使设计方案经得起设计者和用户的反复验证和浏览,使设计产品最终是双方最满意的结果。按照这种设计方案进行施工,可以使工程项目基本上不用再进行大规模的返修,从而很大程度上节省了投资和运行成本。
3.4虚拟现实技术可以使施工方法得到有效的验证
实践证明,我国的建筑施工水平特别是高层的施工水平已经有了很大程度的提升。但是随着施工新技术的不断涌现,这些新技术是否存在着高风险,通过虚拟现实技术可以进行先期的建筑演示,从而避免了施工后发生重大建筑安全事故的发生。提高了施工方法的投入成功率。
4建筑设计中虚拟现实技术的实现方式
虚拟现实技术是一项难度较大的高科技技术,将虚拟现实熟练地运用到建筑设计领域中,目前来看虽然也是需要进行深入的研究和分析,但是,通过以上不难看出,通过虚拟现实技术在建筑设计领域中的运用,可以将设计效果很直观形象的展示出来,而且还能大大节省投资成本和费用。还能有助于建筑设计者进行多种设计方案对比分析,最重的是可以使用户以身临其境的形式来体验设计效果。所以,如果能将虚拟现实技术广泛的用到建筑设计领域,对我国的建筑行业将起到一个历史性的推动作用。根据最新的相关虚拟技术实现方法分析,目前的虚拟现实技术在建筑设计中的实现主要分为软件和硬件两个方面。
(1)虚拟现实技术的硬件系统方面。简单的虚拟现实系统不涉及负责的硬件设备配置,系统主要有输入和输出两种对应的设备即可,比如,计算机显示器的桌面互动系统就类似一个简单的虚拟现实系统。但要想使虚拟现实技术能够在真实感、互动性、创造力三个方面有所突破,就必须配备专业的信息输入和输出设备。信息输入设备包括电脑键盘、鼠标、手写输入板等。信息输出设备则指电脑显示器、多种通道形式的投影设备、3D眼镜等。借助传感设备可以将用户实际的动作行为通过映射的形式传给虚拟环境。用户化身可以将用户自己和虚拟环境进行实时的互动和交互。另外,具备测量功能的方位跟踪器还可以将用户实际的行为范围进行取样并映射给虚拟环境,虚拟环境又根据收到的映射信息进行用户动作和传感器力反馈技术将虚拟环境的测量信息反馈给用户。这就使得客户虽然置身境外但有身临其境的感受,还能进行人机互动。这种对于个人和环境的有效感应和映射对建筑设计的虚拟现实技术有着非常重要的意义。
(2)虚拟现实技术的软件系统方面。虚拟现实技术的软件是指通过一种计算机程序,能够实践建筑设计与用户都能看得见的一种虚拟环境。在这个虚拟环境中,用户可以有置身其中的感觉,这就要求有一个软件可以方便设计者建立一个与现实环境一直或者与设计设及用户预想的一样的虚拟三维模型设计。这个模型不仅可以准确的表现真实环境中的地形,建筑物,环境配套,室内布局等,还要非常真是的反映出将来的实际场景中色彩搭配、材料材质、光照阴影等。对三维模型的大件,主要分为三个步骤:①模型的几何构造搭建。根据实际场景的建设比例建立虚拟标准尺寸几何结构;②模型的外观美化。对几何构造进行虚拟的施工,具体有材料建模,建筑物上色,光照处理等;③模型的行为模拟。对虚拟模型进行一些逼近真实的动态模型塑造。这些模型的建造都可以通用,使整体模型看起来非常逼真。
5结语
综上所述,建筑设计中虚拟现实技术的运用能够有效的促进建筑行业的发展和创新。随着虚拟现实技术的不断提升,建筑设计也会获得更高层次的升华。建筑设计专业人员要根据虚拟现实技术的发展不断的进行新应用的掌握。在提高设计效率的同时,也能使自己的想象空间得到发挥。从而在建筑设计领域获得更广阔的发展空间。
参考文献:
[1]奚阔达.在建筑设计中虚拟现实技术的运用[J].民营科技,2015(04):193.