1　“虛擬世博”簡介

由于“虛擬世博”是新生事物,業界還未有明確的定義,這里筆者所下定義僅代表個人觀點。“虛擬世博”是以Internet傳播媒體為平臺,將世博會舉辦的世博園區、舉辦城市和輻射區域構建成網絡虛擬空間,以政府、企業、個人和社會為網絡虛擬空間中的應用對象,以虛擬的網絡空間為基礎,計算機網絡服務為手段,全面構筑一個以信息化應用為中心的全新的、可以實現人-機在世博問題上互動交換的虛擬世博會。

2010年上海的“虛擬世博”有三個亮點:虛擬場館建設、虛擬場館漫游、虛擬網絡游戲。

1.1　虛擬場館建設

虛擬場館構建主要偏重空間景觀設計、工業設計和視覺傳達設計,也就是觀眾面對網絡時可以根據自己的喜好和世博會的主題設計出自己理想中的場館以及場館內的陳設和布置,同時包括場館主題公園和吉祥物的設計。實際上就是觀眾充當虛擬場館的設計師,讓自己提交的作品與系統互動。當然,虛擬場館的建設不僅需要強有力的Web3D技術、互聯網技術的支持,還需要參與建設的受眾有設計方面的才能和獨特的創意。

1.2　虛擬場館漫游

“虛擬場館游漫游”的核心構想就是在世界各地的各個城市設立虛擬大廳,各參展城市的展館外形與內部結構、空間布局、展示內容等均與其實體館相同。按照功能的不同,虛擬展館分為瀏覽館和體驗館兩個類型,觀眾在瀏覽館內可以全方位了解展館的空間布局和主要參展內容,并可通過文字、圖片、視頻、音頻等方式進行深度了解,人們通過電腦就可以輕松俯瞰世博園區的三維全景,并在數百個國家、地區和國際組織的展館間輕松穿梭漫游。

1.3　網絡虛擬游戲

關于虛擬世博的網絡游戲以開發“科技與環保”的游戲為主。根據上海2010年世博會的口號“城市,使人生活跟美好”開發城市環境建設的游戲,網上參觀者也可以實時參與線上和展覽現場的各類三維互動活動。同時,虛擬世博還將打造“未來之城”虛擬社區,借鑒網游的概念和形式,集合全球網民的創意和協作,共同建設一個和諧之城、未來之城。

2　可口可樂館的設計與應用

為了更好的研究“虛擬世博館”中對游戲動漫技術和虛擬現實技術的結合,作者以可口可樂館的構建為例。

2.1　場館模型構建

場館模型制作指除虛擬角色以外的一切場景物品、動物、植物等的實體模型制作。按體積、精度、表面紋理與所處位置來分,可用不同的技術進行實現:①創建場景中規則實體時,如可口可樂館的樓體等,選擇適當的視口,根據實物的實際尺寸繪制立面的2D形狀,然后拉伸形成3D模型,可利用Maya、3Dmax等三維動畫軟件進行制作;②對于細長條的物體如門柱、窗框等實體,可采用單一面片和貼圖照片來表現。如果使用幾何模型來仿真這些實體,會增加場景的幾何模型和面片數量,會在渲染場景中不會出現鋸齒和閃爍現象,影響場景仿真的整體效果;③創建場景中不規則實體時,可使用放樣或車床等技術手段。對于具有固定橫截面實體,如場館樓梯扶手等,先繪制其2D橫截面和路徑,然后使用放樣路徑生成模型。對于具有繞對稱軸旋轉特征的實體,如場館外的可樂平臺,先繪制其2D輪廓線,然后使用車床生成3D模型。使用放樣路徑或車床等時,應仔細調整參數,使生成的模型既能滿足實際需要,模型的面片數又不會過多。如果參數不當,模型的面片數量將急劇增加,導致場景系統的整體運行性能下降;④對于表面紋理復雜的物體,可采用拍攝貼圖的方式進行制作。這樣可以避免高難度復雜紋理的三維建模以及不必要的系統仿真開銷;⑤對于處于遠處的模型,則可使用大面積平面貼圖的方式進行制作。

可口可樂展館為一座兩層建筑,建筑風格講求虛實對比和顏色變化,外立面簡潔獨特,所有的外墻均采用金屬防風雨百葉,刷成“可口可樂”的紅色。圖2為場館模型效果。

2.2　角色動畫制作

虛擬角色的構建包括角色外觀、角色表情、角色動作的構建。角色外觀可通過Maya、3DMax等軟件來制作,完成后再導入虛擬動畫拍攝場景。構建虛擬角色的步驟主要有外觀構建、模型細化、骨骼動畫制作等。文章以場館中的動畫角色之一“勞模”為例:

(1)建模:以box為基礎,用多邊形建模建出身體模型,對部分分離后后建出腰帶,鞋子,衣服以及頭盔;

(2)材質:為模型添加多為子材質,為身體,衣服等部分分別調節材質。圖3即為角色加上材質后的效果;

(3)渲染:為模型打燈光,做測試渲染;

(4)骨骼:為模型綁定骨骼并調節動作。圖4為加上骨骼動作后的效果。

(5)動畫:角色外觀與動作構建結束后導入虛擬動畫拍攝場景。圖5為動畫場景。

2.3　場景交互漫游

虛擬場景漫游系統的主要功能是實現漫游者與虛擬場景的交互。場景漫游主要控制視點的運動方式,其中導航用于跟蹤并顯示游覽者在虛擬場景中的位置;系統控制用于設置其它功能,如視角設置和錄像錄制等。觀察場景需要設置視點的空間位置、觀察方向、視角及焦距等參數,經過視口裁減、消隱而生成圖像并輸出至顯示設備。

對于立體觀察,必須設置另外一個視點,兩者之間的空間距離約為人眼距離,生成圖像并輸出至顯示設備。漫游場景則是不斷地變換視點相應參數,生成連續的圖像并輸出至顯示設備。在可口可樂館中的漫游引擎中絕大多數功能都被定義為可選擇項,即漫游者可以根據自己的需要打開或關閉某種功能。在館中可以觀賞到不同時段(白天、夜晚)的校園景色,可以用任意視角、任意路線游走于館內外。圖6為場館交互漫游館外漫游。