关于情景模拟型主题公园的虚拟现实艺术设计

摘 要： 基于虚拟现实技术的情景模拟型主题公园为旅游体验拓展了新的方向，本文从虚拟现实技术与艺术应用于主题公园给游客带来全新的虚拟显示的视觉体验和多重交互体验入手，通过虚拟现实作品《Cross》前期的设计与制作，从室内情景模拟型主题公园虚拟表演的三维制作角度，重点阐述了色彩、造型、材质、光影等虚拟现实艺术的视觉要素。

关键词： 情景模拟主题公园 虚拟现实艺术设计 《Cross》

1.引言

虚拟现实本质上是一种先进而智能化的计算机用户接口，实时地为用户提供视觉、听觉、触觉等各种直观而又自然的感知交互方式，其核心问题是如何制造出更有真实感的人工环境。虚拟现实技术和虚拟美学在情景模拟型主题公园中的应用，拓展了主题公园的旅游体验，也丰富了虚拟现实的研究方向。

基于虚拟现实技术的主题公园通过其多种显示方式、交互技术带给观众不一样的感受，丰富多彩的画面、若隐若现的角色都把人们引入三维的虚拟世界。这样的虚拟世界是依靠虚拟现实技术来实现的，虚拟现实技术的实施依靠显示技术、声音系统，不同题材的情景模拟类型会表现出不用效果。

2.情景模拟型主题公园的虚拟现实艺术与技术

主题公园是为了满足旅游者休闲娱乐需求而建造的一种具有创意性活动方式的旅游场所。虚拟现实技术的突飞猛进带动了新一代主题公园建设的兴起，在新技术的引领下情景模拟主题公园悄然而来，它所带来的是一种文化、科技的结合大潮，新的视觉效果、新的体验都是前所未有的。

情景模拟主题公园作为主题公园多元化时代的一种新的表现形式能够为大众所接受，其一方面运用虚拟现实技术与人文相结合，从视觉、听觉，以及交互式多重角度带给观众赏心悦目的视觉效果，另一方面是对现代文明成果和高科技运用的转化。这样一个视觉、听觉多重交互的系统会牵动游客的好奇心，随着其魔幻、卡通等题材的多变性，针对不同年龄段的游客，始终保持着新颖性。

情景模拟主题公园因形式多变的主题，以及虚拟现实技术支持下的强大的视觉效果表现，通过三维动画支撑，使得表现引人入胜。虚拟现实通过输出设备模拟显示现实世界中的三维物体和它们的运动规律和方式生成一个逼真的三维虚拟环境，通过自然技能使用传感设备与之相互作用的新技术。虚拟现实技术包括：虚拟现实开发，虚拟现实显示技术，虚拟现实交互，虚拟现实集成控制四大类，其中虚拟现实控制系统链接控制着其他三个系统，共同组成了一个有机有序的整体。

3.情景模拟主题公园虚拟现实艺术设计――以虚拟现实作品《Cross》前期设计制作为例

虚拟现实技术运用于主题公园之所以表现出惊人的效果，源于三维技术的支持。主题公园与三维动画的结合带给观众的视觉效果再次验证三维动画的应用范围，其中不乏最新高科技三维动画带给我们的视觉盛宴，主题公园室内大型项目运用三维动画、全数字立体电影、机械特技、舞台视觉特效、系统集成等技术，提供给我们虚拟现实的视觉效果，这一切视觉效果成功的背后离不开三维动画的支持。

虚拟现实型主题公园的表现效果根据其题材的不同而不同，本文以虚拟现实作品《Cross》前期三维制作为例，重点介绍在情景模拟型主题公园中的卡通题材类虚拟现实作品前期虚拟现实艺术设计视觉要素。

3.1色彩

当我们去体验幻影剧的时候会发现无论是浮现在半空的三维人物还是大荧幕上的场景都因其丰富绚丽的色彩吸引了游客，色彩语言的运用给人们的视觉带来了很大的冲击，给视觉欣赏带来了一场巨大的革命。当我们去关注一些虚拟现实作品的时候会发现很多动画电影都吸引了数量庞大的观众前来欣赏，当中那对比强烈、绚丽多彩的画面叫我们难以忘怀。在动画中任何想象在自由地飞翔，可以是漫无边际的夸大，可以是非正常的环境、效果，很好地运用色彩语言使动画更加生动，增强美感和视觉冲击力。图1、图2为《Cross》截图。

3.2造型

对于虚拟现实来说，要表现出丰富绚丽的色彩效果要结合灯光系统以及三维视频，下面以MAYA制作为例进行介绍。

我们运用的大部分是多边形（Polygon）建模方式，这种建模方式便于调整，我们能对模型有一个好的掌控。下面以一个三维人物模型为例简单介绍下MAYA中模型的制作。图3为《Cross》中人物角色杰森模型。Polygon模型其实是一个由网格组成的多边形经过我们的调整而形成的所需要的形态，模型制作我们要把握模型的比例要得当，大型要准确，对照设计图要在三视图里进行，或对照实物照片要在camera里进行，camera的Focal Length焦距的参数要与实物照片焦距相接近。在制作模型中把Persp视窗的Focal Length焦距改成80，制作出来模型与眼看到的一致，减少焦距变形。做完这些基本操作根据我们的需要来针对模型适当添加一些边线和顶点，根据原画的角色、场景设定修改模型最后达到所需要的形态。做好模型后，改名打组也很重要，名字改好后打组应清晰有条理，法线要正确，还要删除没用的和多余的工作历史、材质球、灯光节点。这样文件不会过重，不用影响下面工作流程的进度。

3.3材质

模型制作好后，接下来的工作就是对模型进行材质贴图的绘制，首先我们要在MAYA软件中或者插件中将需要对其模型UV制作的首先进行UV的展开（有些不需要，只要对其材质节点直接进行调节即可），这时要注意的问题就是不要有太大的拉伸，否则到后期绘制的时候拉伸太严重绘制不方便，接下来就是用绘图软件PhotoShop进行贴图的绘制，我们可以用手上有的素材进行参考和利用。在绘制的时候要注意的是绘制一段时间要贴回MAYA软件中观察贴图的颜色、位置是否合适，因为PhotoShop中绘制的时候是有限制的，需要我们调节。图4为《Cross》中人物角色布鲁斯和杰森。

3.4光影

灯光在现实中为我们提供照明，在三维软件中原理也是如此，通过设置灯光的光和色加上合理的布局起到照明的作用，能够突出主体，渲染气氛，给场景和实体加灯光能够获得真实感，让虚拟对象和场景接近真实效果，而不是空幻的虚拟实体和场景，力求真实再现。我们去观看魔幻剧，大荧幕中虚拟场景、立体人物、灯光系统的配合将我们引入一个虚幻的世界，气氛很浓厚。

MAYA中布光有几个地方需要特别注意。

（1）灯光宜精不宜多。过多的灯光使工作过程变得杂乱无章，难以处理，显示和渲染速度也会受到影响，只有必要的灯光保留即可。另外要注意灯光投影与阴影贴图及材质贴图的用处，能用贴图替代灯光的地方最好用贴图去做。

（2）灯光要体现场景的明暗分布，要有层次性，不能把所有灯光一概处理。根据场景不同需要选用不同类型的灯光，如选用聚光灯还是泛光灯；根据需要决定灯光是否投影，以及阴影的浓度；根据需要决定灯光的亮度与对比度。如果要达到更真实的效果，一定要在灯光衰减方面下一番工夫。可以利用暂时关闭某些灯光的方法排除干扰对其他的灯光进行更好地设置。

（3）布光时应该遵循由主题到局部、由简到繁的过程。对于灯光效果的形成，应该先调角度定下主格调，再调节灯光的衰减等特性来增强现实感。最后再调整灯光的颜色做细致修改。

在MAYA中我们设置灯光不宜过多，我们一般采用三点照明，这种照明一般用于较小范围的场景照明。如果场景很大，我们把它拆分成若干个较小的区域进行布光。一般有三盏灯即可，分别为主体光、辅助光与背景光。

（1）主光（图5指示1）：通常用它来照亮场景中的主要对象与其周围区域，并且担任给主体对象投影的功能。主要的明暗关系由主体光决定，包括投影的方向。主体光的任务根据需要也可用几盏灯光来共同完成，主体光常用聚光灯来完成。

（2）辅助光（图5指示2）：用一个聚光灯照射扇形反射面，以形成一种均匀的、非直射性的柔和光源，用它来填充阴影区以及被主体光遗漏的场景区域、调和明暗区域之间的反差，同时能形成景深与层次，而且这种广泛均匀布光的特性使它为场景打一层底色，定义了场景的基调。由于要达到柔和照明的效果，通常辅助光的亮度只有主体光的50%―80%。

（3）背景光（图5指示3）：它的作用是增加背景的亮度，从而衬托主体，并使主体对象与背景相分离。一般使用泛光灯，亮度不可太亮。

通过自己设置灯光来总结设置规律与方法，找到一种适合环境所需要的灯光设置方式能够很好地烘托气氛，达到很好的效果。

4.结语

三维动画带动下的产业发展趋势有增无减，主题公园便是其中一大亮点，主题公园与三维虚拟现实的完美结合为情景模拟型主题公园提供了一条新的建设思路，在研究虚拟现实设计技术应用的前提下，我们发现虚拟现实艺术设计会出现一些问题，比如观众去观看或体验虚拟情景时一开始有不适感，计算机设备与人的视觉错觉还没有达到很好的配合程度，我们应在精心策划的基础上去创新、完善。

参考文献：

［1］王非晓.卡通主题公园研究［J］.视觉艺术理论研究，2011，（3）.

［2］余弦.中国连锁主题公园――欢乐谷欢乐文化的建设历程［J］.青年文学家，2009，（16）.

［3］张继.虚拟现实艺术设计的研究与实践［D］.山东大学硕士学位论文，2010，（5）.

基金项目：黄冈师范学院青年科研基金项目 ，编号：2011CQ138。

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