城市空間與軌道交通虛擬現實交互展示范文

本站小編為你精心準備了城市空間與軌道交通虛擬現實交互展示參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：VR技術的崛起與虛幻引擎的發展，不僅使游戲產業進入新紀元，而且也給影視動畫和室內外建筑漫游設計展示行業帶來了福音。UE4（UnrealEngine）虛幻引擎的誕生，實時渲染技術取代了傳統三維軟件的離線渲染，畫面效果基于真實物理環境計算更加真實。

關鍵詞：引擎動畫；三維動畫；UE4；VR交互展示

一、市場調研與分析

2016年全球VR技術的爆發，使得動畫行業對VR技術有了新的想法，國內外動畫公司也都在向VR動畫進軍探索。其中VR在游戲動畫行業的發展最為迅速，一部游戲能吸引玩家的最大特點就是沉浸感，而VR技術的亮點恰恰是讓使用者身臨其境，完全沉浸在虛擬的世界里，所以VR游戲產業也迅速遍及全球。而開發VR游戲的正是一系列的游戲引擎。

二、UE4引擎與UE4的定向利用

（一）UE4和VR技術結合UE4做為游戲引擎，正是基于它自身的實時渲染功能，成功地和VR接上了軌。VR全稱VirtualReality（虛擬現實），是全景360度地，從視覺，聽覺等，沉浸式的融入實時的虛擬環境中。而UE4的實時全景渲染正符合這一點，UE4可以制作可交互的VR展示，對于藝術家們來說，自己創作的虛擬世界可以隨時身臨其境地進入，那將是無比的自豪和滿足。UE4引擎自身就可以隨時地使用VR頭盔設備觀察，測試，讓制作者提前體驗，方便即時調整效果。UE4不僅可以制作VR，而且可以用VR模型操作UE4，游戲設計者們可以帶上VR頭盔，在360度全景的環境下創作。這是開發者的一大亮點，讓創作過程不再枯燥無味，使得設計的藝術家們創造并快樂。

（二）UE4創作引擎動畫基于UE4的這些創新型有利功能，很多動畫、影視等公司早已蠢蠢欲動了。許多公司已經開始使用UE4來制作影視動畫短片，影視動態預演等。角色和物體動畫相對Maya、3Dmax等軟件更加方便，在角色動畫中，UE4有一個獨特的動畫系統，那就是動畫混合空間，這個功能可以實現任務角色各種動作的無縫變換，如人物站立到走路到跑步再到站立，中間無縫切換。

（三）利用UE4引擎實現多個專業畢設融合當今最佳的展示手段便是VR虛擬現實展示。于是我們開始著手于專業合作的工作部署，我們選擇了UE4引擎作為專業融合制作畢業設計的基礎，環境設計專業學子設計室內外建筑環境，使得場景環境切實可行，產品設計專業學子設計軌道電車，為城市軌道交通樞紐減壓，動畫專業融合雙方設計，利用UE4引擎制作可交互的VR展示。通過多次溝通，多次交流，最終確立了三個專業跨專業合作共同創作畢業設計的方案。

三、城市軌道交通樞紐綜合體人文化設計

（一）課題綜合研究背景火車是人類創造的一種具有劃時代意義的交通工具，是第一次工業革命的產物，但為了實現城市的現代化發展，許多城市對原有交通路線進行了整體改造，其中就包含具有歷史意義的中東鐵路南端，旅順-大連是中東鐵路的最后一段，承載著歷史的使命，但2014年最后一趟列車駛離旅順站，旅順火車站也慢慢地退出了人們的舞臺。旅順火車站建筑風格別具一格，具有較強的歷史文化意義，廣為人知。旅順火車站是1898年由俄國建筑家設計，并由日本負責修建的歐式建筑，它是我國保存最完整的歐式站臺之一。從外形來看：黃色和綠色搭配，草帽形尖頂，綠色穹頂塔樓，魚鱗狀的瓦片，精致的木質雕刻，俄羅斯風格的白墻、綠窗，造型別具一格。

（二）課題目的和意義現今旅順火車站已經失去了商用和服務城市的價值，不再運營，旅順火車站承載了老一輩人們的記憶，融合了多民族文化，也代表了歷史的變遷，是劃時代的標志產物。從文化遺產角度來講，它是具有時代文化的建筑遺產；從商業角度來講，旅順工廠較多，人口密度較大，人流量多，再次啟動旅順火車站，有相應經濟價值，能帶動當地經濟發展，因此我們通過多方面考察，最終將對旅順火車站建筑遺產進行商業復合化空間設計，包括商業空間，交通樞紐兩個方面。城市復合化商業空間方面：基于旅順火車站，融合火車站建筑、文化元素，設計符合化商業空間，包括商業中心建筑、過街天橋、停車場游客中心、候車長廊以及周邊園林景觀等。交通樞紐方面：設計能代表城市文化的軌道交通工具，融合中國傳統文化（臉譜），結合大連文化（大連獨特的建筑文化，海洋文化，歷史文化），整合后再結合旅順的建筑文化，櫻花、港口等元素最終完成“連譜”城市軌道車造型設計。

四、模型階段

作為動畫專業我們前期參與模型設計，使用3Dmax和MAYA建模。環境設計使用3DMAX建模，模型可以互通，但模型精度過高，不能直接進入UE4。原模型面數3300百萬面數，優化重建后160萬面數。產品設計使用犀牛軟件建模，不可互通，需要重建，利用Maya拓撲技術，模型重建。原模型面數2600百萬面數，優化重建后45萬面數。在建模軟件中模型都嚴格按照UE4需求來制作，在3Dmax中完成模型和貼圖后使用Datasmith插件導入UE4中，實現轉化導入。

五、材質階段

Mari和SubstancePainter是一個突破傳統技術在模型上分層繪制貼圖的軟件，使用PBR流程，使得材質更加真實可觀。我們使用“低模+高分辨率貼圖”的制作流程，利用SubstancePainter在模型上分層繪制貼圖，包括漫反射、反射、高光、粗糙度、金屬度、法線6種貼圖來實現對接UE4貼圖材質。最終使得模型材質寫實化，在VR體驗中更加真實。

六、UE4階段

在UE4中我們使用藍圖節點，制作交互，其中包括滾動電梯、直達電梯、自動變色感應開關門、輕軌運動、輕軌門推拉交互、呼吸燈、傳送門等。完成交互后繼續開始制作外部地形。依照旅順地勢，利用UE4地貌系統繪制地形。同時制作水流和陸地效果。為制作真實的地形，我們不僅繪制了山丘，而且繪制了海底地形，結合海水形成統一的地貌。在植物方面我們利用UE4內部的植被系統，用筆刷刷出花草等植被，同時擺放樹木，結合環境設計專業設計外圍景觀園林。

七、項目后期優化和VR體驗

我們利用VR頭盔進行測試場景。VR頭盔是基于SteamVR平臺來啟動的，所以需要專業的驅動軟件。經過多次調試運行，最終VR頭盔可以使用了，我們把我們的UE4場景經過渲染設置，設置為VR模式。場景便可以啟動VR預覽模式，經過測試，我們發現多種多樣的BUG，如人物碰撞穿模，人物視角高低不準確等。最終我們通過修改人物模板藍圖，修復了多種多樣的BUG，同時把操作的按鍵轉移到移動式手柄操作，這樣就實現了真實的實時交互效果。

八、總結

UE引擎的應用范圍正在逐漸擴大，從最初的游戲發展到現在被醫療、廣告、建筑等行業接受，聯合國教科文組織曾經組織各大公司采用“虛幻”引擎虛擬展示各種不曾對現代游客開放的古建筑內部的結構展示，有些體育行業的公司利用“虛幻”引擎為體育選手制作過不同模式的訓練軟件，有些軟件開發公司在虛幻的基礎上，創造了一些建筑設計的實用軟件，能夠為建筑行業的展示提供很大的幫助。

【參考文獻】

[1]向華.三維動畫設計與制作[M].北京:中國人民大學出版社,2010.

[2]RyanShah.精通Unreal游戲引擎[M].北京:人民郵電出版社,2015.

[3]張琪.影視后期編輯與合成[M].北京:電子工業出版社,2009.

[4]田明星.關于動畫后期制作創新的問題研究[J].藝術研究,2015(1):160-161.

[5]李晨曦.動畫短片的后期剪輯藝術[J].湖北經濟學院學報(人文社會科學版),2012,9(11):23-24.

[6]徐立群.電視攝影技巧[M].沈陽:遼寧科學技術出版社,2002.

[7]周進.數字影視后期制作高級教程[M].北京:中國青年出版社,2011.

[9]周柳,王英華,劉強,孫紅進.虛擬現實技術在運動康復中的應用[J].中國組織工程研究與臨床康復,2007(5):957-960.

[10]徐立群.電視攝影技巧[M].沈陽:遼寧科學技術出版社,2002.

作者：衛亞棵 單位：大連交通大學藝術設計學院