虛擬現(xiàn)實(shí)與藝術(shù)設(shè)計(jì)

虛擬現(xiàn)實(shí)藝術(shù)設(shè)計(jì)2023年5月17日唐好選第一頁，共二十六頁。起源于哲學(xué)思維濫觴于藝術(shù)創(chuàng)作落實(shí)到技術(shù)實(shí)踐序言—關(guān)于虛擬的認(rèn)識(shí)第二頁，共二十六頁。提綱虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)數(shù)字媒體技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)研究關(guān)于博士點(diǎn)的相關(guān)研究設(shè)想第三頁，共二十六頁。VR定義：VirtualReality從計(jì)算機(jī)技術(shù)視角看-互動(dòng)環(huán)境VR一般定義為由軟件、硬件和參與者共同組成的一個(gè)人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)參與者可以多感覺與計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的三維世界進(jìn)行交互作用第四頁，共二十六頁。VR定義：VirtualReality從人的心理經(jīng)驗(yàn)上看-強(qiáng)調(diào)參與者的感受VR是表示人在某種虛擬環(huán)境中的在場感覺(Presence)遠(yuǎn)距離在場感覺(telepresence)(如遠(yuǎn)距離控制或操作)VR的關(guān)鍵是人的在場感覺和經(jīng)驗(yàn)，而不是計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)第五頁，共二十六頁。VR的基本特征VR具有3I特征交互（Interaction）沉浸（immersion）想象（Imagination）就共享式虛擬環(huán)境系統(tǒng)，體現(xiàn)可交互性是重點(diǎn)；而對(duì)于沉浸式虛擬環(huán)境系統(tǒng)，所強(qiáng)調(diào)的是其沉浸特征（可進(jìn)入性）；無論哪種應(yīng)用，想象力都是不可缺少的第六頁，共二十六頁。虛擬界與現(xiàn)實(shí)界的相互關(guān)系從內(nèi)容角度看，虛擬界的各類信息既可來自對(duì)現(xiàn)實(shí)界真實(shí)實(shí)體的觀察、統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，又可通過想象、設(shè)計(jì)、規(guī)劃等方法構(gòu)建，可插入某種藝術(shù)的構(gòu)想從相互作用角度看，現(xiàn)實(shí)界的需求推動(dòng)虛擬界的向前發(fā)展，虛擬界的演化重構(gòu)著現(xiàn)實(shí)界第七頁，共二十六頁。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展前景科學(xué)可視化-虛擬風(fēng)洞設(shè)計(jì)與規(guī)劃-建筑設(shè)計(jì)和外觀規(guī)劃教育、培訓(xùn)、娛樂和藝術(shù)虛擬教室、虛擬音樂、虛擬博物館、虛擬畫廊、虛擬演員、虛擬游戲醫(yī)療-解剖學(xué)和病理學(xué)教學(xué)、外科手術(shù)訓(xùn)練和規(guī)劃軍事、航空和航天-虛擬戰(zhàn)場、宇航員訓(xùn)練系統(tǒng)等心理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)-生成物理上不能實(shí)現(xiàn)的刺激環(huán)境制造業(yè)-設(shè)計(jì)產(chǎn)品并完成產(chǎn)品的測試第八頁，共二十六頁。虛擬現(xiàn)實(shí)藝術(shù)設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)身臨其境性交互性直觀性協(xié)作性虛擬現(xiàn)實(shí)性第九頁，共二十六頁。媒體技術(shù)媒體包含兩層含義一是指信息的物理載體另一層含義是指信息的表現(xiàn)形式（或者說傳播形式），如文字、聲音、圖像、動(dòng)畫等媒體技術(shù)領(lǐng)域主要研究各類媒體的數(shù)字表現(xiàn)形式和展示方式藝術(shù)元素在數(shù)字媒體藝術(shù)作品中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在界面設(shè)計(jì)上，利用電腦進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)作，需要的不僅是技術(shù)（建模技術(shù)），還離不開藝術(shù)，離不開藝術(shù)元素的表達(dá)第十頁，共二十六頁。媒體技術(shù)新動(dòng)向2005年4月“數(shù)字媒體處理及數(shù)字博物館技術(shù)”研討班數(shù)字化文化遺產(chǎn)保護(hù)虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用三維模型的重建與處理虛擬展示技術(shù)與虛擬人數(shù)字水印虛擬現(xiàn)實(shí)在數(shù)字娛樂中的應(yīng)用數(shù)字博物館與文物修復(fù)數(shù)字視頻編碼進(jìn)展動(dòng)畫作品創(chuàng)作技巧第十一頁，共二十六頁。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)研究計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究自然景觀模擬不定形自然形態(tài)的圖形學(xué)建模虛擬現(xiàn)實(shí)方面的研究虛擬機(jī)器人控制虛擬手及人體虛擬漫游系統(tǒng)虛擬戰(zhàn)場第十二頁，共二十六頁。關(guān)于數(shù)字媒體藝術(shù)博士點(diǎn)的相關(guān)研究設(shè)想三維形體造型及建模技術(shù)研究文化展示方式研究（虛擬/數(shù)字博物館）動(dòng)畫技術(shù)研究（包括場景藝術(shù)特效制作和卡通動(dòng)畫）基于故事情節(jié)的場景驅(qū)動(dòng)研究第十三頁，共二十六頁。三維模型的表示幾何形狀表示體表示法（Voxel）CSG樹表示法(構(gòu)造立體幾何法)邊界表示法（隱式曲面表示、參數(shù)曲面表示、細(xì)分曲面表示、多邊形網(wǎng)格表示和點(diǎn)集曲面表示）紋理屬性表示（顏色、光澤度和透明度）雙向反射函數(shù)（BRDF）、紋理映射（TM）、凹凸紋理映射（BTM）和雙向紋理函數(shù)（BTF）、交互式紋理造型以多邊形網(wǎng)格模型為代表的三維數(shù)字信號(hào)，包含幾何和拓?fù)?，是繼聲音、圖像和視頻后被公認(rèn)的第四代媒體數(shù)據(jù)類型基于圖像的建模第十四頁，共二十六頁?；趫D像的建模技術(shù)通過多幅深度圖像重建模型-基于深度圖像序列的建模通過多幅照片生成物體的可見外殼-基于立體視覺的建?；陉幱暗捏w建模基于光線跟蹤的三維造型基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的三維造型基于圖像的紋理映射第十五頁，共二十六頁。虛擬博物館的目的文化保存利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將文化素材數(shù)字化，并與相關(guān)資料庫結(jié)合時(shí)下文化資料的永久保存學(xué)術(shù)研究將數(shù)字化后的文化素材放在互聯(lián)網(wǎng)上，可供查閱欣賞及學(xué)術(shù)研究文物鑒別利用虛擬的文物模型可進(jìn)行文物鑒別第十六頁，共二十六頁。虛擬博物館的應(yīng)用藏品的數(shù)字化保護(hù)數(shù)字水印空域水印算法頻域水印算法生理模型算法（HVS和HAS）三維模型數(shù)字水印算法第十七頁，共二十六頁。虛擬博物館的應(yīng)用數(shù)字考古技術(shù)文物修復(fù)古人類面貌的復(fù)原文物鑒定第十八頁，共二十六頁。動(dòng)畫技術(shù)動(dòng)畫是一種具有多種可能性的，具有技術(shù)和藝術(shù)雙重性質(zhì)的手段真實(shí)感繪制需要形象的真實(shí)感和運(yùn)動(dòng)的真實(shí)感，遵循真實(shí)世界的物理規(guī)律非真實(shí)感繪制（藝術(shù)繪制）受設(shè)計(jì)者個(gè)人設(shè)計(jì)思想的影響對(duì)動(dòng)畫運(yùn)動(dòng)進(jìn)行充分的控制，使其能夠滿足人們的意愿和想象，不必關(guān)心背后的物理規(guī)律第十九頁，共二十六頁。動(dòng)畫技術(shù)彈性物體的變形模擬-(例如樹木動(dòng)畫)樹模型風(fēng)力模型基于物理的變形計(jì)算第二十頁，共二十六頁。動(dòng)畫技術(shù)流體運(yùn)動(dòng)模擬（煙霧、火焰、氣泡、波浪、爆炸等現(xiàn)象的模擬）真實(shí)感流體非真實(shí)感流體（自然界中不存在的現(xiàn)象，又稱為藝術(shù)流動(dòng)）群體動(dòng)畫技術(shù)（作戰(zhàn)的軍隊(duì)、成群的飛蟲）群體行為控制技術(shù)自主角色的自身控制技術(shù)第二十一頁，共二十六頁。動(dòng)畫技術(shù)非真實(shí)感繪制（NPR）-用于電腦藝術(shù)和電影媒體的整合三維卡通色彩風(fēng)格繪制三維模型輪廓線繪制多邊形網(wǎng)格模型輪廓線繪制光滑表面模型輪廓線繪制第二十二頁，共二十六頁。動(dòng)畫技術(shù)研究思路和方向-細(xì)節(jié)策略-加速策略-控制策略第二十三頁，共二十六頁。動(dòng)畫技術(shù)實(shí)例-虛擬環(huán)境下的人體動(dòng)畫相關(guān)研究熱點(diǎn)人體動(dòng)畫算法逆運(yùn)動(dòng)學(xué)算法,運(yùn)動(dòng)插值等運(yùn)動(dòng)捕捉運(yùn)動(dòng)編輯,運(yùn)動(dòng)連接,運(yùn)動(dòng)混合特定行為仿真某項(xiàng)任務(wù)驅(qū)動(dòng)人體動(dòng)作變換,形成完整的動(dòng)畫序列(如跳舞,漫游等)第二十四頁，共二十六頁?；诠适虑楣?jié)的場景驅(qū)動(dòng)研究思路分析場景的基本構(gòu)成并創(chuàng)建場景中的各類模型研究模型的動(dòng)畫算法根據(jù)具體的故事情節(jié)組合并展示場景效果實(shí)驗(yàn)以“金上京”虛擬博物館研究為契機(jī)，以歷史故事驅(qū)動(dòng)，再現(xiàn)歷史事件第二十五頁，共二十六頁。內(nèi)容總結(jié)虛擬現(xiàn)實(shí)藝術(shù)設(shè)計(jì)。從人的心理經(jīng)驗(yàn)上看-強(qiáng)調(diào)參與者的感受。遠(yuǎn)距離在場感覺(telepresence)(如遠(yuǎn)距離控制或操作)。VR的關(guān)鍵是人的在場感覺和經(jīng)驗(yàn)，而不是計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)。而對(duì)于沉浸式虛擬環(huán)境系統(tǒng)，所強(qiáng)調(diào)的是其沉浸特征（可進(jìn)入性）。設(shè)計(jì)與規(guī)劃-建筑設(shè)計(jì)和外觀規(guī)劃。媒體技術(shù)領(lǐng)域主要研究各類媒體的數(shù)字表現(xiàn)形式和展示方式。2005年4月“數(shù)字媒