冯裕良

（黄山学院艺术学院，安徽黄山245041）

VR虚拟现实设计研究

冯裕良

（黄山学院艺术学院，安徽黄山245041）

近年来VR虚拟现实技术发展较为迅速，通过计算机交互设备完成场景虚拟再现.本文在VR虚拟现实的应用方面列举了部分案例，并提出VR虚拟现实技术对展示设计的流程制作解决方案，供相关同行参考.

VR虚拟现实；设计；制作

1 VR

VR（Virtual Reality，即虚拟现实，简称VR），是由美国VPL公司创建人拉尼尔（Jaron Lanier）在20世纪80年代初提出的.其具体内涵是：综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术.虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统的技术.它利用计算机生成一种模拟环境，利用多源信息融合的交互式三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中.[1]

自20世纪90年代以来,VR技术的研究规模及应用范围愈益扩展.当今世界上众多经济发达国家都在大力地研究与开发VR技术,VR技术之所以能被掀起如此大的研究热潮,根本原因并不在于其自身的理论发展与完善,而在于它在诸领域内富有成效的应用效益.

VR技术在虚拟现实展示方面具有巨大的产业价值，如：房地产展示、博物馆内容展示、教育教学展示、旅游景点展示等方面都有很高的实用价值.它打破常规的展示方式，从以前的平面展示、半三维展示进入画面内部参观游览.VR虚拟现实技术将对视觉产业产生巨大冲击，给视觉产业升级改造注入新的动力.

2 VR虚拟现实的应用

（1）房地产小区规划展示，开发商制作样板房需要进行实际装修，花费很高的装修费用.通过VR虚拟现实客户可以进入尚未建成或尚未开发的楼盘小区进行参观，虚拟现实计算机虚拟室内效果可以达到同样的视觉效果.在降低了研发成本的同时利用交互应用更改室内风格，让客户感受小区或样板房最终建成的效果.

（2）在高端机器维修专业中，一台机器就要成百上千万，这样的机器成本在很大的程度上制约了学员的学习数量和学习成本.通过虚拟现实技术模拟出该机器的实际效果，只需要一套VR设备即可通过数字化学习便可到达之前的实验学习效果.从而大大降低了学校和学员的经营和学习成本，从而增加学员数量，在一定程度上可解决此行业招工难的问题.

（3）扎克伯格的脸书公司与相关虚拟现实设备及程序公司合作，开发沉浸式虚拟现实社交网络.通过穿戴虚拟现实设备可以使人，身在任何地方立刻出现在对方的面前进行交流互动.这项技术的应用颠覆传统的平面化社交形式.

3 VR虚拟现实设计制作流程

图3-1 VR虚拟现实设计制作流程图

3.1 前期策划

前期客户提出相应的设计要求，需要进行实地测试及现场调研，搜集相应的数据和规划材料.确定平面图、设计风格、场景面积、交互功能分化、应用设备等以备后期制作.

3.2 CAD制图及UV拆分

cad制图软件是计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）领域最流行的CAD软件包，此软件功能强大、使用方便、价格合理，在国内外广泛应用于机械、建筑、家居、纺织等诸多行业，拥有广大的用户群.[2]通过CAD软件对设计初期的构想进行深入制作,对于场景的尺寸、设计物体、使用材料、规格、施工方式等等进行确定.CAD软件的制作是工程制图的关键部分.

3.3 三维建模

三维建模软件有很多种如：3DMAX、MAYA等软件.每个软件又有各自的优势，MAYA软件适用于三维角色动画、电影等方面的制作；3DMAX软件更适用于工程建模、室内外场景建模等方面的制作.因此对于室内展示三维建模采用3DMAX软件较为合适.

图3-2 3DMAX制作

图3-3 UV拆分制作

在建模过程中要遵循以下原则：

（1）尽最大能力控制模型的面数，用最少的面做出最理想的效果.（2）相同物体只做一份，利用复制工具制作，提高制作效率.（3）隐蔽部位删除相应的面片数据，达到最大优化.（4）模型布线要合理布线，根据物体的结构进行设计.（5）UV拆分中VU点均匀分布，以免后期贴图出现画面拉扯变形现象.

建模一般基于多边形polygon建模形式，在建模过程中利用正四边布线方式，同时根据设计物体的结构特点进行建模.通过不断深化模型细节完成基础部分，需要对模型进行拆分UV工作.UV点是分布在模型表面的二维定位点，通过对UV的合理分解和布局，可以在模型表面绘制出合理的纹理. UV分解在MAYA或3DMAX软件中，映射UV一般有：平面映射、正方体映射、圆柱映射、球星映射、自动映射，制作人员需要根据模型形状选择映射方式.由于大多数的模型并不是规矩的形状，是由多个不规则的形体组成.因此需要引进UNFOLD 3D软件，进行快速UV分解工作.模型在进入软件之前要对模型进行合理设计裁剪，用最少的剪裁线路，能够让UV进行合理铺平.经过合理的UV分解，进入MAYA软件保存UE4支持的FBX格式模型待应用.

3.4 虚幻引擎UE4虚拟现实制作

前期准备的FBX格式模型导入UE4软件后，对模型进行相应的贴图、灯光设置.规划整个项目中的互动方式、碰撞类别、动画等需要互动的部分要求和尺度.同时对接程序人员进行相关的数据编程.编程可分为C语言编程和蓝图编程，C语言编程适用于计算机专业员工，蓝图编程适用于美工出身的工作人员.蓝图更具有可视化编程的特点，效率和功能跟C++相当.当模型材质、灯光、互动完成制作后进行渲染构建，进行本机测试.最后经过测试没有其他问题选择客户要求的终端环境进行客户端打包输出，完成最终输出测试.

4 总结

通过以上VR虚拟现实制作流程，从大的方面阐述了其制作过程中的关键技术.同时对制作中的要注意的问题也进行了部分叙述.VR虚拟现实技术在各个行业中的应用，对个行业的发展也将起到巨大的变革作用.

〔1〕http://baike.baidu.com/link?url=ORe3zf3DSwW itKbPzesB_zlpy3hPoqZlzMogJ7Mo7seXt-Wa4M nZ1L81Rm3E0Qc2z7ys8GwrQKPZPVBW5MBDUlSNgdemeINQm76AcrhVDdi.

〔2〕http://baike.baidu.com/link?url=TClPRyDE-mZip9SiEOGvaNUhDNnQB1K3ey6Px-4gZc0d ZQlAIg68eSPOly3lIiLCpg5AJUzBm0VHhoA4p3 bHcN0oNBdj-SxDwKAfJ5xdfqepoGYn8H4KtcIeLnbBHhMU

〔3〕冯裕良.高精度模型法线贴图的制作流程[J].大舞台,2012（03）:141-142.

J524

：A

：1673-260X（2017）03-0126-02

2016-12-11

国家级大学生创新训练项目：基于HTCvive设备的沉浸式VR展示制作研究（201610375031）阶段性成果；安徽省高校人文社科研究重点项目：VR虚拟现实技术在徽州雕塑数字化修复及展示中的应用研究——以徽州石雕为例阶段性成果；安徽省高校人文社科研究一般项目：新媒体环境下徽州漆艺传承性研究阶段性成果；安徽省高校人文社科研究一般项目：基于徽州竹文化下的现代竹木家具设计研究阶段性成果；安徽高校人文社科研究重大项目《基于设计美学的徽派建筑传承与创新研究》（SK2015ZD23）项目阶段性成果；安徽省高等教育振兴计划重大教研项目《基于徽文化的应用型设计学专业教学改革研究》（2014zdjy121）阶段性成果