文档介绍：计算机景观仿真技术的实用性、可推广性-计算机科学与技术论文
以各种计算机景观仿真技术的基本原理为基础,从工作成本、设备要求、仿真效果、使用条件等方面对其进行讨论、比较,为城市规划、建筑设计工作者的合理选择提供参考。
1 当前使用的计算机景观仿真技术目前,以电子计算机技术为代表的信息技术在建筑设计、城市规划中的景观表达、仿真上的应用主要有6种:
(1)用计算机绘制平面图、立面图、剖面图、***图;(2)用计算机控制的机床制作实体模型;(3)静态渲染图;(4)固定路径的动画;(5)实时、交互式的景观仿真;(6)比较复杂的虚拟现实(Virtual Reality, VR)。
计算机绘制平面图、立面图、剖面图、***图在效果上和传统手工方式差距不是太大,除***图,仍然主要对专业技术人员起作用。用计算机控制的机床制作实体模型,在材料的使用、制作精度、工作效率上有很大进步,但是其结果还是实体,不能借助信息技术储存、复制、传递、表达,因此本文将主要讨论后四种技术方法。
2 关于静态渲染图制作静态渲染图在计算机上的操作过程为:先建立物体的三维几何模型,然后设定模型表面的材料质感(或贴纹理图),而后设定场景中的采光、照明,再选取一个合适的观察角度,由计算机渲染成单幅静态图像,在屏幕上显示出来或打印在纸上,显示、打印用的软件相对简单,可以和渲染相互独立。为了表达建筑和背景的关系,渲染后的图像可以和现场拍摄的照片合成,也可增加一些现场不一定存在、从其他途径获得的图形、图像,如树木、花草、行人。建立物体的三维几何模型,需要人机交互式的操作,工作量比较大,但是部分工作可以和计算机辅助设计、辅助制图合起来。静态图的视点是固定的,为了节省建立三维几何模型的工作量,对那些被遮挡、看不见的物体可以省略、简化。
3 关于固定路径的动画静态渲染图比较适合表达一个或几个建筑单体,建筑物数量较多时,只能选择俯视的角度才能看到全景(相当于手工绘制的鸟瞰图)。对于建筑物数量多、空间形体比较复杂、范围较大的城市景观,或者复杂的室内景观,靠多幅静态渲染图往往不能充分显示人们所关注的物体、景观,为此,将很多幅静态渲染图串联起来,在显示屏上连续播放,就形成了计算机动画,给人以看电影、录像的感觉,不但观察者是在场景中运动,场景中的物体也可以运动,例如:行驶的车辆、流动的水。制作动画的过程和静态渲染图相比,要增加视点选择和观察路径的设置,计算机计算出关键的桢,根据关键帧,再靠算法自动填补中间的画面,产生动画数据,然后播放画面,因此动画数据的产生和播放也是分开的。动画可以比静态渲染图获得更全面的景观效果。由于涉及的物体比较多,建立几何模型的工作量也就大得多,为了节省工作量,对被遮挡的、不重要的物体的也要省略、简化。
4 关于实时、交互的景观仿真靠几段动画、几条观察路径仍不能完整表达复杂的建筑、城市空间景观,实时、交互的景观仿真则又比动画进了一步。所谓实时,指计算机可以根据观察者选择的位置、视角立刻产生渲染图,所谓交互,指观察者可以比较灵活地控制、调整观察的位置、方向、视角。由于观察者的自由度比动画大,要输入计算机的物体就更多,可以在静态渲染、动画中省略的东西就更少,这不但大大增加了建立物体三维几何模型的工作量,同时也带来了图形数据量、计算机计算量呈几何级数提高的问题,即使采用非常高性能