一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，簡(jiǎn)稱VR技術(shù)，又被稱為靈境技術(shù)，利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺，聽覺，觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身臨其境一般，可以隨時(shí)觀察空間里的事物。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要包括模擬環(huán)境，感知，自然技能和模擬設(shè)備等方面，融合了數(shù)字圖像處理，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，以及并行處理等多個(gè)領(lǐng)域。隨著制造技術(shù)的發(fā)展與計(jì)算技術(shù)的提高，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了其最初在軍事上的應(yīng)用，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，城市規(guī)劃，娛樂藝術(shù)、旅游以及傳媒等行業(yè)。

首先，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)古建筑復(fù)原動(dòng)畫的指導(dǎo)意義在于能以最簡(jiǎn)單且相對(duì)經(jīng)濟(jì)的形式還原古建筑，同時(shí)能進(jìn)行廣泛傳播，讓更多的人享受古物的美。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的本質(zhì)目的是想要在最節(jié)省資源的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造一種既能以某種些其他比較容易得到的的物體代替目標(biāo)情境中的物體，又能讓參與者擁有與真實(shí)情況相差無幾體驗(yàn)與感覺的方式。這與我們古建筑復(fù)原動(dòng)畫的理念相合。

其次，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與古建筑復(fù)原動(dòng)畫的共通之處在于能完善地展示古建筑各個(gè)角度的美。一方面即使能親臨景區(qū)，也不能面面俱到地觀賞到古建筑各個(gè)角的美，而在虛擬世界中你就能自由地安排自己的位置，通過隨心所欲地控制攝像機(jī)從各個(gè)角度甚至飛起來看目標(biāo)景物。另一方面，文物古跡的展示和保護(hù)有時(shí)是矛盾的。

不開放景區(qū)、不展示于人就會(huì)失去其現(xiàn)實(shí)意義，但過多展示又可能會(huì)造成無法修復(fù)的破壞。因此，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)復(fù)原古建筑并選擇合適的視角，設(shè)計(jì)制作成相應(yīng)的動(dòng)畫，展示古建筑的全貌與細(xì)節(jié)，具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值。

二、岳陽樓古建復(fù)原思路

岳陽樓地處湖南岳陽，是我們熟知的三大名樓之一。初建于公元220年前后，相傳其前身為三國時(shí)期東吳將軍魯肅的”閱軍樓”。作為三大名樓中唯一保持原貌的古建筑，無論是建筑學(xué)上還是美學(xué)上都有著其獨(dú)特的價(jià)值。除此之外，岳陽樓有著深厚的歷史積淀，是楚越文化的交匯點(diǎn)，是湖湘文化的搖籃。是湖南極具代表性的古建筑遺跡。

“遷客騷人，多會(huì)于此”，岳陽樓吸引了很多的文人墨客前來游覽，并留下了大量膾炙人口的名句名篇，其中尤以范仲淹的《岳陽樓記》而著稱于世。

因此我們決定以岳陽樓記的詩句為線索，從“滕子京謫守巴陵郡”的背景到“岸芷汀蘭，郁郁青青”再到最后對(duì)滕子京的規(guī)勸“不以物喜，不以己悲”等，重現(xiàn)當(dāng)年范仲淹寫詩的情景，把景與情結(jié)合起來，并配上婉轉(zhuǎn)的音樂，制作出一部完整的具有建筑和文學(xué)兩方面美感的古建筑復(fù)原動(dòng)畫。

對(duì)古建筑的復(fù)原首先應(yīng)當(dāng)是建立在利用建模技術(shù)高度還原其建筑外觀的基礎(chǔ)上。一般認(rèn)為建模技術(shù)是整個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的根基，在3D動(dòng)畫影視制作中也是如此，因此采用精準(zhǔn)的建模是復(fù)原建筑的基礎(chǔ)。

3dsMax與Maya都是被應(yīng)用很廣泛的建模軟件，且兩者的模型可以導(dǎo)出為obj格式以互相編輯，一般認(rèn)為3dsMax主要擅長(zhǎng)于建筑的制作，因此常被用來做產(chǎn)品設(shè)計(jì)和室內(nèi)設(shè)計(jì)。Maya則擅長(zhǎng)于人物的制作和動(dòng)畫的渲染，常被用來制作人物和動(dòng)畫。

因此對(duì)于岳陽樓的古建筑復(fù)原動(dòng)畫，采用的是3dsMax制作岳陽樓主樓及其周邊建筑模型，Maya則用來制作范仲淹的人物模型。然后渲染出相應(yīng)的鏡頭用后期軟件pr和AE編輯成成品動(dòng)畫。

三、復(fù)原動(dòng)畫實(shí)現(xiàn)過程

經(jīng)過查閱資料與實(shí)地考察，總結(jié)出的關(guān)于岳陽樓的基本情況如下：岳陽樓位于今岳陽市的古城西門城墻之上，因其在古代被用作閱兵樓，位于高處，可清楚地看到洞庭湖上過往的船只，有俯瞰天下的氣勢(shì)。主樓坐西朝東，前面是直通點(diǎn)將臺(tái)的樓梯，兩側(cè)有三醉亭和仙梅亭構(gòu)成堆成品字形相得益彰，構(gòu)造古樸獨(dú)特。

主樓樓高為19.42米，在建筑風(fēng)格上，前人將其歸納為木制、三層、四柱、飛檐、斗拱、盔頂。主樓中四根樓柱為楠木制作，一直貫通到樓頂，周圍又繞以精美的木制廊、枋、椽、檁互相榫合，結(jié)為整體。

對(duì)岳陽樓進(jìn)行復(fù)原主要包括四部分，一是對(duì)岳陽樓主樓及其兩邊亭臺(tái)樓閣的復(fù)原，二是對(duì)岳陽樓周邊生態(tài)環(huán)境包括洞庭湖在內(nèi)的自然景觀的復(fù)原，三是對(duì)與詩句相符的氣候環(huán)境的復(fù)原，四是添加了范仲淹撰寫《岳陽樓記》的情境。

在3dsMax中，首先創(chuàng)建平面作為與洞庭湖相接的水平面，再往上疊加出岳陽樓的地勢(shì)，按比例計(jì)算后利用擠出創(chuàng)建出岳陽樓的樓臺(tái)，對(duì)于樓體，因?yàn)槭谴蟛糠质菍?duì)稱結(jié)構(gòu)，所以大量利用陣列和堆成制作，值得注意的是對(duì)岳陽樓主樓，要仔細(xì)復(fù)原好其獨(dú)特的盔頂結(jié)構(gòu)和樓檐，燦爛的琉璃瓦，以及周邊精美的廊、枋、椽、檁等。

同樣地，對(duì)于兩旁的三醉亭和仙梅亭也按照相同原理進(jìn)行制作，注意點(diǎn)就是要按照實(shí)際距離按比例還原這些附屬建筑與岳陽樓主樓的相對(duì)位置。模型制作好后利用相應(yīng)材質(zhì)的高清圖在3dsMax內(nèi)進(jìn)行了UV展開的相應(yīng)部分進(jìn)行相應(yīng)的貼圖。初步制作出的效果圖如圖1所示。岳陽樓周邊的動(dòng)植物以及點(diǎn)將臺(tái)下的洞庭湖的復(fù)原，主要難點(diǎn)在于水的復(fù)原以及動(dòng)態(tài)渲染。

首先，對(duì)于種植植物，使用了3dsMax中的一個(gè)forest插件，這個(gè)插件可以給被選中的面或線種上各種植物，我們利用它給原本空曠的草坪種上茂盛的樹木，實(shí)際上不僅是植物，還能給平面鋪上落葉，這使得復(fù)原的岳陽樓模型周圍有了豐富的植物景觀。

其次是一些詩句對(duì)應(yīng)的船只，飛鳥，游魚的制作，都通過細(xì)致的建模還原出來。最后就是對(duì)洞庭湖水系的創(chuàng)建，水的創(chuàng)建主要還是通過創(chuàng)建平面然后通過調(diào)節(jié)3dsMax的一系列參數(shù)比如透明度、反射率、折射率等，再加上自帶的噪波效果，通過對(duì)參數(shù)的細(xì)致調(diào)節(jié)，就可以渲染出波光粼粼，清澈靈動(dòng)的水面了。部分鏡頭水面渲染效果圖2所示。

《岳陽樓記中》中還包括了對(duì)朝夕，晴雨等各種時(shí)間天氣下的景物描寫，為了表現(xiàn)出各種天氣環(huán)境下的岳陽樓，對(duì)天氣也進(jìn)行了相應(yīng)的還原，采取的制作方式包括在3dsMax中直接渲染和在后期軟件AE中渲染。

為了盡可能地還原《岳陽樓記中》中范仲淹的寫作場(chǎng)景，利用Maya軟件制作范仲淹的人物模型和相應(yīng)的簡(jiǎn)潔創(chuàng)作一個(gè)書房的場(chǎng)景，書房場(chǎng)景的桌椅可以直接使用材質(zhì)球和調(diào)節(jié)參數(shù)達(dá)到效果，而人物模型則UV展開，得到UV圖，再在Photoshop中畫出貼圖，最后再轉(zhuǎn)入Maya中進(jìn)行渲染。人物創(chuàng)作場(chǎng)景部分鏡頭渲染如圖3所示。

燈光對(duì)于模型材質(zhì)的表現(xiàn)和天氣的展現(xiàn)都有著十分重要的作用，打好燈光是渲染出好鏡頭的必要要素。通過調(diào)節(jié)燈光強(qiáng)度，顏色，高光，陰影參數(shù)等數(shù)據(jù)能夠很好的展現(xiàn)出不同的天氣和時(shí)間，3dsMax中的燈光主要包括標(biāo)準(zhǔn)燈光，光度學(xué)燈光和vary燈光等。

每類燈光又包括許多的燈光種類，不同燈光的配合能夠展現(xiàn)更真實(shí)豐富的模型效果。比如說有太陽的天氣，太陽就可以由多個(gè)平行光源模擬，需要設(shè)置除亮度等基本參數(shù)外，還需要設(shè)置光線衰減，外界光線反射等，讓光線看起來自然。

攝影機(jī)的運(yùn)動(dòng)則是展現(xiàn)體現(xiàn)鏡頭美感的重要途徑。通過設(shè)置攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡可以表現(xiàn)出不同的推拉搖移等鏡頭語言。將攝影機(jī)動(dòng)畫設(shè)置好后就可以分開進(jìn)行單個(gè)鏡頭的渲染，值得一提的是由于渲染條件的限制渲染時(shí)間可能很長(zhǎng)，此時(shí)我們采用了分層渲染的方式，只需要在物體上右鍵，選擇vr屬性，再選擇v-rayproperties設(shè)置相關(guān)屬性即可。

在建模軟件中渲染出模型后，后期將鏡頭處理加工并剪切拼接起來的工作就主要由AE，pr這兩個(gè)軟件來完成。AE是主流的特效制作軟件，主要用來制作一些在3dsMax中渲染起來比較耗費(fèi)時(shí)間的云霧動(dòng)態(tài)效果和下雨效果以及片頭片尾的制作等。

而pr則主要用來編輯渲染好的鏡頭和挑選好的音樂，編輯好后添加動(dòng)效字幕，就可以得到成品動(dòng)畫了。

總結(jié)

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，人們已經(jīng)不滿足于不出家門而知天下事，更希望不出家門而賞天下景，因此古建筑復(fù)原動(dòng)畫一類的項(xiàng)目不僅對(duì)對(duì)古建筑和傳統(tǒng)文化的保護(hù)有所裨益，而且對(duì)滿足游客與時(shí)俱進(jìn)的觀賞需求也具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。