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| 虚拟现实技术在城市仿真中的应用 |
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一、什么是“城市仿真”(Urban Simulation) 城市仿真(Urban Simulation)对大多数人来说,还是一个比较陌生的概念。简单来说,“城市仿真”就是将“虚拟现实”技术应用在城市规划、建筑设计等领域。近几年,城市仿真在国内外已经得到了越来越多的应用,其前所未有的人机交互性、真实建筑空间感、大面积三维地形仿真等特性,都是传统方式所无法比拟的。
需要说明的是,真正的虚拟现实,除了应用软件和计算机外,还需要借助一定的硬件设备,如大视角投影系统、数据头盔、位置跟踪器、立体眼镜、数据手套等,来实现真正沉浸式环境中的人机交互体验。而“城市仿真”既可以显示在大型虚拟现实系统中,如PowerWall,也可以显示在一般的计算机显示器上,并不一定要求有“沉浸感”(Immersive)。城市仿真技术的特点为:交互式实时三维(Interactive Realtime 3D)。“交互式”即指人机互动——人有输入,机器立即有相应的输出;“实时”是“在当时立即发生”。三维就不用多说了。“实时三维”要求计算机在仿真程序运行时要有30-60Hz的图形更新率,也就是说,将当前三维场景渲染为一幅画面的时间仅在0.03-0.16秒。这是什么概念呢?想一想动画软件渲染出一幅图需要多长时间吧!这对机器的硬件提出了非常高的要求,特别是其图形显示能力。以往虚拟现实应用只能在SGI高端图形系统的基础上实现,但近年来,随着PC机计算能力、图形显示能力的迅猛提升,高端的NT图形工作站已基本能够满足要求。从另一角度,当机器图形显示能力既定时,则需要考虑当前三维场景的复杂程度和优化程度。从经验而言,当前最顶级的WindowsNT图形工作站,当前屏可显示的多边形数一般在8-15万。
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二、与传统方法的比较 传统的建筑设计/表现方法基本包括以下4种:人工手绘、建筑微缩模型、建筑效果图、建筑动画。其中,人工手绘(或非真实渲染-NPR)只是偶尔作为点缀用在早期的概念设计中。建筑效果图、建筑动画、建筑模型是目前广泛采用的三种方式。由于其市场的成熟,单做其中某一个或几个方面即可支撑一个中型公司(100人以下)的发展。在这方面,水晶石公司(效果图/动画)、斯伟、建境(建筑模型)比较有代表性。这三种方法虽然流行,但它们各自的不足还是很明显的。制作建筑微缩模型需要经过大比例尺缩小,因此只能获得建筑的鸟瞰形象,无法以正常人的视角来感受建筑空间,无法获得在未来建筑中人的真正感受;常用的效果图表现也只能提供静态局部的视觉体验;三维动画虽然有较强的动态三维表现力,但不具备实时的交互性,人是被动的,而且对方案的修改以及观察路线的变化需要重新计算,几天甚至几周后才能看到结果。而在城市仿真应用中,人们能够在一个虚拟的三维环境中,用动态交互的方式对未来的建筑或城区进行身临其境的全方位的审视:可以从任意角度、距离和精细程度观察场景;可以选择并自由切换多种运动模式,如:行走、驾驶、飞翔等,并可以自由控制浏览的路线。而且,在漫游过程中,还可以实现多种设计方案、多种环境效果的实时切换比较。这是传统的建筑效果图和预渲染回放的三维动画所无法达到的。
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2008-1-14 13:42:11 文章来源:本站原创 作者:沫沫 文章录入:fineboy 责任编辑:fineboy |
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