牧客学说

【牧客学说】VR建筑漫游宣传片的设计与制作

2021-09-02 00:00:00   点击:236

【摘要】本文开展基于虚拟现实技术的建筑漫游宣传片的研究,利用3D建模软件构建模型、设计室内装潢,进而进行纹理映射、实例化、布光等处理;设置交互体验;并结合实景提取,实现建筑空间与周围真实地理环境的结合;利用虚拟引擎实时光照照明系统,实现可观看建筑物任意时间段光照效果,达到身临其境、主动交互的展示效果。


【关键词】VR;建筑漫游;三维建模;宣传片

一、 何为VR建筑漫游

VR是虚拟现实技术(Virtual Reality)的简称,是一种多源技术融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统,是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。它利用仿真技术、计算机图形(CG)技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等等多种技术融合模拟创建一个三维的虚拟空间,让观者能够沉浸到一个拥有视觉、听觉、触觉、力觉、运动感知,甚至嗅觉与味觉的虚拟世界中。

建筑漫游,是将设计师对建筑空间的构想、对建筑功能的规划、对建筑造型的设计,利用三维仿真技术模拟出来,并且运用摄像机镜头动画,为人们展示建筑的空间、格局、地势、外观、材质、内饰等等。让人们可以在建筑尚未完工之前,就能预先看到它未来的完成样式。介于此特性,建筑漫游被大量运用在地产工程投标、房产销售、楼盘宣传等环节。

传统的建筑漫游局限于视频动画,虽然也能够看到建筑完工时的样貌,但是却只能循着设计师原本设定好的摄像机路径去观看,无法实现自主性、交互性地观看,也无法真实地体验空间感、光照度、时间性。利用虚拟现实技术搭配穿戴式外接头显设备,可以很好地解决这一问题。虚拟现实在建筑设计中的应用一直是人们关注的热点。VR漫游系统与传统建筑漫游的表现手段相比,能够多维度地、自主性地、交互式地从各个不同的角度游览建筑物,具有很大的实用价值。近年,随着计算机技术与虚拟技术的发展,特别是几款虚拟引擎的改进,虚拟外接设备的开发投用,使得开发门槛变低,也从一方面促进虚拟现实在各个行业中的普及和发展。

二、VR建筑漫游宣传片设计思路

鉴于目前VR技术的三维立体、虚拟仿真、实时渲染、视听触多维体感、自主交互等特点,正好符合建筑漫游的目的,便于观者多维度体验,填补传统漫游所无法实现的临场体验。VR建筑漫游是建筑展示、广告方式的一大革命,具有很好的应用价值。

本文所依据的案例项目为酒店公寓,两室一厅,简欧风格。项目将该户型通过三维建模、赋予材质贴图,成立虚拟立体形象。再运用虚拟引擎,实现实时渲染,设置空间碰撞范围、人机交互模式、外接设备链接。配合HTC VIVE虚拟现实头戴式设备,观者戴上VR头显后,能够沉浸到在现场看房的视觉体验中,使用VIVE操控手柄,可实现在建筑户型里自由移动,直观观察到每个角落,每个物体的细节。观者进行位置移动时,电脑可以立即进行复杂的运算,将精确的3D世界影像实时更新,无缝更新到头显设备,从而产生临场感。

三、VR建筑漫游宣传片设计制作过程

VR建筑漫游宣传片制作过程包括:首先确定需要展示建筑的布局、大小和风格;进而开展基于VR技术的建筑漫游展示主体制作,建模、分UV、设置材质、绘制贴图;而后导入虚拟引擎,布置灯光、环境球,设置外接设备SDK、碰撞范围,编写交互模式,最后导出PC端应用包。

(1)3D建模

项目设计的第一步,首先明确建筑风格,并根据风格要求制作出室内装潢展示的模型,即是用三维制作软件构建出具有三维数据的模型。3D建模行业通用软件有3DSmax、Maya、C4D、Sketchup等,本项目使用的建模工具是3DSmax。

构建三维模型是虚拟仿真的基本元素,在VR视觉中观看到的任何物品、任何模型都是再现真实场景中的实物,这也是虚拟现实能给人一种身临其境的关键因素。建模是构建场景的基础,在建模过程中最重要的一点是控制模型比例,必须按照真实比例制作,否则就会发生沙发高于人、餐桌矮得像茶几一样令人发笑的错误。同样重要的还有模型的优化,一个好的VR建筑漫游宣传片项目不仅要逼真,还要求运行流畅,保证程序包不会占用太大的内存,让观者得到良好的体验。基本的优化原则有:控制模型面数,部分次要的细节和纹理用贴图、法线贴图弥补,删除不被显示的面,尽量减少模型的点已达到优化目的。

(2)分UV与贴图

当3D建模完成后,进行模型展UV,确保UV展开平整,避免出现贴图拉伸、模糊等问题,同时通过合理编排UV布局,节省贴图量。在对模型进行展UV的时候,除了3DSmax、Maya等软件中自带的UV编辑工具外,也能结合其他第三方UV软件,如Unfold3D,UVlayout等,提高工作效率。

展完UV,将UV布局图渲染出一张平面参考图,利用此参考图的标记,通过二维软件技巧性地绘制贴图,通过贴图描述对象表面的物质状态,构造真实世界中自然物质表面的视觉表象。好的贴图能使模型产生神奇的效果。

(3)导入引擎设置材质、灯光

在对比Unity3 D 和Unreal Engine 4(UE4)两款主流虚拟引擎后,由于UE4的实时渲染效果较佳,材质系统简便,本项目选用UE4引擎制作。

由于虚拟引擎无法读取三维软件中的材质灯光信息,所以这一环节在虚拟引擎中实现。当3D建模、UV、贴图完成后,导出成FBX格式(一种支持所有主要的三维数据元素以及二维、音频和视频媒体元素的通用文件格式),导入引擎。

UE4的材质系统是由材质表达式(可视脚本节点)、网格、颜色、纹理贴图、材质属性以及材质输入五个部分组成的可视化编辑器。材质无需通过代码实现,而是通过可视脚本节点所组成的网络来构建。每一个节点都包含HLSL代码片段,并用于执行对应的命令。以实现美术人员所需表达的视觉效果。

将模型导入引擎后,逐个赋予材质,调整材质参数:高光、反光、折射、反射、凹凸紋理等,以达到最接近现实的物体外观效果。到此,才算完成模型的制作。材质搭配纹理贴图,是再现客观事物真实视觉的最有效手段,也是体现仿真感的另一重要环节。

而后,借助引擎中的灯光系统,给场景赋予灯光,使整个建筑环境更加鲜活。如果说模型是建筑的五官,而灯光就是建筑的灵魂。调试良好的灯光能提高画面的质感与真实感,使得画面里的物体显的更加真实富有生命。

UE4提供了四种光源类型,调整灯光的颜色、强度、位置、大小、方向等,模拟建筑场景中的光源及效果。并且结合场景物体设置静态光源与动态光源,让每种类型的阴影利用其优势来弥补另一种类型阴影的劣势,从而可以快速地渲染出令人印象深刻的栩栩如生的视觉效果。

(4)设置碰撞

为了模拟真实建筑环境中的格局,避免穿墙而过,掉落楼层之类的错误,需要在引擎中设置碰撞物体。让观者在规定的区域和路径中移动。UE4在"静态网格物体编辑器"中提供了创建碰撞几何体的基本工具。但是,该工具不够灵活。因此,本项目是在3D建模时,在三维软件中同时创建自定义的碰撞几何体,再将其随同模型导出到引擎中,进行碰撞物处理。此方法会让碰撞范围更精准。

(5)设置交互

VR建筑漫游宣传片的交互设置,是用蓝图(可视化脚本系统)来实现,它是使用基于节点链接的方式来定义面向对象。

在引擎中创建适用VR的模式蓝图,将VR摄像机链接到VIVE头显作为图像输入,添加HTC手柄控制组件,获取手柄的位置信息与旋转信息,实时控制左右手模型。实现通过手柄控制视点的移动、跳转。

(6)测试

在项目导出之前,务必进行测试。首先是构建光影,也即渲染,引擎会将光影关系计算出来。再是,运行项目,检查是否存在某些物体没有碰撞、模型之间是否存在交叉或是裂缝、灯光是否过曝或不足、手柄交互是否有误等。确认无误后,打包导出成一个应用程序包。此时,便可运行程序包,戴上VR头显沉浸到虚拟环境中,并通过手柄移动到任意角落观看场景。

四、 结束语

虚拟现实技术的沉浸感、临场感、交互性、主观性,为建筑漫游的展示形式带来变革。而目前VR技术的应用只是初露端倪,虽然VR技术近年发展迅速,被广泛采用,但其在内容演示、情境创设、互动支持等方面还需进行深入的研究。相信通过更多的研究与实践,虚拟现实技术能够发挥更大的作用,在各行各业都具有很好的应用前景。

【本稿由牧客影视牧客影视总动画师JoyHu(胡乔伊)提供,著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。】

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