馬少典 童 雷

北京電影學(xué)院聲音學(xué)院,北京 100088

1 聲景觀虛擬仿真的技術(shù)發(fā)展

近年來(lái),以虛擬現(xiàn)實(shí) (VR)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) (AR)為基礎(chǔ)的虛擬建模仿真技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用于影視拍攝的虛擬預(yù)演、大型文藝活動(dòng)的場(chǎng)景仿真以及建筑空間的方案設(shè)計(jì)等領(lǐng)域,改變了過(guò)去主要基于靜態(tài)圖紙推演的設(shè)計(jì)方式。將虛擬仿真技術(shù)引入建筑空間的規(guī)劃與設(shè)計(jì)過(guò)程,能夠輔助評(píng)價(jià)與決策,為設(shè)計(jì)方案提供有益的參考。空間聲景觀的虛擬仿真是上述設(shè)計(jì)手段的重要組成部分。

基于三維模型的虛擬仿真依賴于模型信息的準(zhǔn)確記錄,目前比較主流的有BIM(建筑信息模型)技術(shù)和GIS(地理信息系統(tǒng))技術(shù)?；\統(tǒng)地說(shuō),GIS技術(shù)往往用于室外大面積地理空間的調(diào)查統(tǒng)計(jì),生成的數(shù)據(jù)模型對(duì)于建筑物細(xì)節(jié)的描述較少,而B(niǎo)IM技術(shù)更適合建筑物及其室內(nèi)空間相關(guān)的模型數(shù)據(jù)。基于GIS(地理信息系統(tǒng))技術(shù)的聲景觀信息采集技術(shù),近年來(lái)有多位研究者結(jié)合實(shí)際的工程案例,初步總結(jié)了基本的實(shí)踐方法。虛擬仿真相關(guān)技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越多地參與到聲景觀調(diào)研的實(shí)踐環(huán)節(jié),歐美國(guó)家在這方面的研究積累已有超過(guò)十年的時(shí)間。西班牙龐培法布拉大學(xué)的音樂(lè)科技小組 (Music Technology Group Universitat Pompeu Fabra)早在2011年就發(fā)表了關(guān)于虛擬聲景觀合成的研究成果,文章闡述了用于記錄聲景觀地理信息的 “聲音地圖”文件,并介紹了面向聲景觀數(shù)字合成的基礎(chǔ)參數(shù)結(jié)構(gòu)。該項(xiàng)目使用衛(wèi)星地圖Google Earth提供的地理位置標(biāo)記功能,支持導(dǎo)出KML格式的地理信息數(shù)據(jù)文件。該技術(shù)用于聲景觀數(shù)據(jù)的管理,普及程度較高,被世界范圍內(nèi)許多聲景觀研究項(xiàng)目采用。2015年扈軍的博士論文則以西湖景區(qū)的聲景觀調(diào)研作為背景,詳細(xì)介紹了GIS數(shù)據(jù)從采集直到后期處理各階段的實(shí)踐過(guò)程。該論文比較系統(tǒng)地呈現(xiàn)了GIS技術(shù)介入聲景觀調(diào)研的工作方法,尤其是對(duì)調(diào)查區(qū)域的劃分和采樣點(diǎn)的選擇策略,值得參考。雖然研究的主體聚焦于聲景圖相關(guān)的數(shù)據(jù)處理與聲景圖的繪制,但文章中初步提出了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在聲景觀調(diào)研中的應(yīng)用,具有一定參考價(jià)值。2016年凱瑟琳 (Catherine Lavandier)等人介紹了基于地理數(shù)據(jù)模型的聲景圖生成方法。研究著眼于城市聲景觀中交通、人聲以及鳥(niǎo)鳴聲等多種元素的分布密度規(guī)律,并探討了聲景觀空間密度的可視化,在此基礎(chǔ)上,研究了場(chǎng)景愉悅度指數(shù)的預(yù)測(cè)模型。該研究從數(shù)據(jù)可視化與參數(shù)預(yù)測(cè)的角度,探討了地理信息模型與聲景觀規(guī)劃預(yù)測(cè)之間的關(guān)聯(lián)。2019年桑得羅 (Sandro Sacchelli)等人展示了一套基于虛擬現(xiàn)實(shí) (VR)技術(shù)與土地信息系統(tǒng) (Land Information System,LIS)的聲景觀采集、評(píng)估實(shí)踐案例,旨在借助上述多種技術(shù)輔助文化生態(tài)景觀的評(píng)估和管理。但是對(duì)于聲景觀的資產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄以及信息管理方案,文中并未提及具體細(xì)節(jié)。同年,馬卡斯 (Berger Markus)等人利用虛擬現(xiàn)實(shí) (VR)技術(shù),探索了第一人稱視角下城市聲環(huán)境的仿真系統(tǒng)方案。重點(diǎn)研究了大尺度空間環(huán)境中沉浸式視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)要素的耦合程度,并對(duì)不同密度的采樣數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。雖然主要以交通噪聲作為研究對(duì)象,但該研究將GIS信息系統(tǒng)中常用的City GML格式文件導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D游戲引擎,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)城市聲環(huán)境虛擬仿真建模,這樣的技術(shù)路線具有獨(dú)創(chuàng)性。2021年由Joo Young Hong等世界多位聲景觀研究學(xué)者聯(lián)合發(fā)表的論文 《基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)自然聲補(bǔ)充的戶外聲景觀調(diào)研評(píng)價(jià)方法研究》將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)技術(shù)應(yīng)用于戶外聲景觀調(diào)研,系統(tǒng)性地介紹了項(xiàng)目所運(yùn)用的架構(gòu)方案、場(chǎng)地分析方法、數(shù)據(jù)的采集方法以及處理方法。

值得注意的是,建筑物室內(nèi)空間也同樣存在著豐富的聲景觀。開(kāi)展建筑室內(nèi)空間的聲景觀設(shè)計(jì),尤其是在博物館、圖書(shū)館、餐廳等公共空間開(kāi)展聲景觀的設(shè)計(jì)研究,具有廣闊的研究與應(yīng)用價(jià)值。將GIS技術(shù)運(yùn)用于室外開(kāi)放性空間的聲景觀研究成果豐富,但該技術(shù)現(xiàn)階段無(wú)法適用于建筑室內(nèi)空間小尺度的聲景觀調(diào)研。而將BIM技術(shù)的思想方法運(yùn)用建筑室內(nèi)空間聲景觀研究與設(shè)計(jì)的案例相對(duì)較少,特別是聲景觀的重建與生成領(lǐng)域,目前還處于探索階段。在BIM技術(shù)的支持下,開(kāi)展聲景觀的采集與資產(chǎn)管理方法的研究,具有獨(dú)特的價(jià)值。

2 SketchUp平臺(tái)作為聲景觀資產(chǎn)管理的中間件

聲景觀調(diào)研資料和實(shí)地采集的錄音素材,是虛擬仿真場(chǎng)景中的重要資產(chǎn)。在筆者撰寫(xiě)的另一篇文章 《面向虛擬聲景觀重建的素材采集方法研究》中總結(jié)了聲景觀素材采集與管理的基本工序框架,如圖1所示。尤其是在數(shù)字孿生城市這樣的大規(guī)模虛擬仿真項(xiàng)目中,為了實(shí)現(xiàn)聲景觀的虛擬重建,需要記錄的資產(chǎn)信息類型種類繁雜。因此更加需要選擇一種簡(jiǎn)便易行的信息記錄工具,并根據(jù)聲景觀調(diào)研的特點(diǎn)進(jìn)一步完善工具的功能,作為連接現(xiàn)場(chǎng)采集記錄與虛擬仿真引擎之間的信息管理中介。有了這樣的中間媒介,現(xiàn)場(chǎng)采集人員無(wú)需花費(fèi)大量精力用于學(xué)習(xí)虛幻引擎的資產(chǎn)管理和腳本編寫(xiě)的具體方法,就可以快速投入工作,形成完整且符合使用規(guī)范的資產(chǎn)信息,供應(yīng)給后續(xù)的建模環(huán)節(jié)。我們將這樣的中介工具稱為聲景觀虛擬仿真的中間件。

圖1 虛擬聲景觀重建流程框架

Sketch Up是一款主流的三維模型建模軟件,在建筑原型設(shè)計(jì)、風(fēng)景園林規(guī)劃、機(jī)械與產(chǎn)品設(shè)計(jì)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,諸如Unreal Engine和Unity3D等主流游戲引擎平臺(tái)對(duì)Sketch Up模型文件的兼容也日趨穩(wěn)定。Sketch Up軟件的產(chǎn)品定位是為用戶提供快速、簡(jiǎn)便的三維模型創(chuàng)建功能,因此軟件的體積較為輕量化,且用戶的操作方式相較其他三維建模軟件更加直觀,能夠讓用戶在很短時(shí)間內(nèi)展示出概略的三維設(shè)計(jì)構(gòu)想。該軟件同時(shí)也支持控制臺(tái)中的腳本控制,開(kāi)放了基于Ruby語(yǔ)言的API接口,支持開(kāi)源插件的拓展。此外,Sketch Up具備靈活高效的多用戶協(xié)作功能,能夠?qū)⒋笠?guī)模復(fù)雜場(chǎng)景下的工作任務(wù)拆分給多個(gè)用戶協(xié)作完成。上述這些特點(diǎn)是Sketch Up平臺(tái)的基本特點(diǎn),也是它的重要優(yōu)勢(shì)。依據(jù)這些特性,Sketch Up非常適合作為聲景觀資產(chǎn)的采集的輔助工具,完成空間音頻素材以及各類屬性信息的記錄整合工作。筆者選取Sketch Up作為中間件,記錄素材采集過(guò)程相關(guān)的各類資產(chǎn)信息。

3 利用SketchUp平臺(tái)記錄采集話筒的空間信息

依據(jù)虛幻引擎對(duì)三維聲格式的支持情況,綜合考慮適用于聲景觀設(shè)計(jì)的空間音頻錄制與重放技術(shù),現(xiàn)階段記錄聲景觀整體聲場(chǎng)的素材采集宜以一階Ambisonics話筒制式 為 主。由 Ambisonics格式錄制的空間音頻文件在重放時(shí)需要明確錄制時(shí)選用的聲道順序格式以及話筒指向的姿態(tài)。作為三維建模平臺(tái),Sketch Up能夠非常便捷地改變?nèi)S物體在模型中的擺放位置。素材采集話筒所處的空間位置由三維模型的 (X,Y,Z)直角坐標(biāo)系表示,而話筒軸的指向由 (Rotx,Roty,Rotz)旋轉(zhuǎn)角度表示 (例如Rotx表示以X軸為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn),用角度值表示)。記錄方法非常直觀,利用Sketch Up基礎(chǔ)的模型編輯功能,可將話筒模型 (或簡(jiǎn)化模型)擺放到三維場(chǎng)景模型中對(duì)應(yīng)的空間位置和指向,以此記錄實(shí)地采集所在的空間位置和話筒的空間位置信息。Sketch-Up模型完成后,導(dǎo)入DataSmith,就能自動(dòng)轉(zhuǎn)換為虛幻引擎所使用的坐標(biāo)體系。虛幻引擎 (UE)提供了數(shù)字資產(chǎn)的調(diào)用接口模塊,在面對(duì)較大規(guī)模的聲景觀素材導(dǎo)入處理任務(wù)時(shí),能夠大幅度提高工作效率。如圖2所示,虛幻引擎中空間音頻素材的重放可以通過(guò)調(diào)用Blueprint中的 “Play Sound at Location”模塊實(shí)現(xiàn)。

圖2 “Play Sound at Location”模塊

除了采用手工編輯的方法記錄話筒的空間位置與姿態(tài)之外,還可以考慮搭建基于傳感器的話筒姿態(tài)追蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)的基本原理是讀取位置或加速度傳感器的數(shù)據(jù),將數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換后,傳入Sketch Up開(kāi)源的API接口模塊Geom下的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造類Transformation(幾何變形)。利用改構(gòu)造類下屬的Translation與Rotate等方法,刷新模型的幾何位置信息。姿態(tài)識(shí)別控制系統(tǒng)的基本原理如圖3所示。據(jù)資料顯示,在一項(xiàng)名為 “虛擬3D設(shè)備接口”(Virtual 3D Device Port)的原型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中,開(kāi)發(fā)者成功實(shí)現(xiàn)了姿態(tài)傳感器與Sketch Up模型之間的交互控制。實(shí)現(xiàn)原理如下:加速度傳感器固定在話筒上,識(shí)別姿態(tài)相關(guān)參數(shù)Aarduino控制器發(fā)送到指定的端口,再由Ruby腳本偵聽(tīng)相應(yīng)的端口,從而讀取Arduino與Sketch Up之間的串口通信。將讀取到的對(duì)應(yīng)參數(shù)傳遞到Sketch Up的物理仿真插件Sketchy Physics Inspector模塊的對(duì)應(yīng)變量中,最后由該仿真插件實(shí)時(shí)更新被監(jiān)測(cè)話筒的位置與姿態(tài)信息。該技術(shù)可有效服務(wù)于復(fù)雜場(chǎng)景中大規(guī)模聲景觀采集過(guò)程的位置與角度信息記錄工作,提高采集與建模全流程的工作效率。

圖3 傳感器控制Sketch Up模型姿態(tài)的系統(tǒng)原理圖

4 利用Sketch Up平臺(tái)記錄資產(chǎn)屬性

4.1 Sketch Up平臺(tái)對(duì)IFC標(biāo)準(zhǔn)的支持

參數(shù)生成的方法越來(lái)越多地應(yīng)用于城市規(guī)劃與建筑設(shè)計(jì),虛擬場(chǎng)景建模的范疇已經(jīng)不局限于對(duì)建筑模型幾何尺寸、表面材質(zhì)等視覺(jué)層次的表現(xiàn),近年來(lái)的虛擬場(chǎng)景建模廣泛融合了模型的參數(shù)信息。虛幻引擎內(nèi)置的DataSmith導(dǎo)入機(jī)制也為諸如Sketch、Revit等三維建模軟件的文件數(shù)據(jù)以及IFC、FBX等三維格式的數(shù)據(jù)交換提供了便利。上述多種類型的屬性信息,是虛擬仿真場(chǎng)景中的重要資產(chǎn)。他們對(duì)于聲景觀素材采集與管理全周期中的各個(gè)環(huán)節(jié),有著重要的參考意義。

IFC是工業(yè)基礎(chǔ)分類 (Industry Foundation Classes)的縮寫(xiě),是描述建筑結(jié)構(gòu)物模型信息的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。BIM技術(shù)的實(shí)現(xiàn),需要一套跨平臺(tái)可交換的數(shù)據(jù)格式。而IFC標(biāo)準(zhǔn)是BIM業(yè)界公認(rèn)度較高的一種數(shù)據(jù)格式,自1996年發(fā)布1.0版本后,多年來(lái)不斷地迭代更新。根據(jù)IFC的官方組織buildingsmart發(fā)布的文檔,IFC 4.3已于2021年6月更新到了rc4版本。但目前主流BIM平臺(tái)軟件兼容程度最好的版本仍是2005年頒布的IFC 2X3 TC。IFC采用了開(kāi)源的文件格式,支持SPF、ifc XML以及ifcZIP等多種不同的文件格式,并以ASCII編碼形式存儲(chǔ),因此用戶可以自然直觀地讀解文件的內(nèi)容,修改與維護(hù)也比較直觀。依托IFC分類標(biāo)準(zhǔn),在BIM模型中,每個(gè)獨(dú)立的構(gòu)件或模型對(duì)象都可以擁有可識(shí)別且全局唯一的身份編碼,模型對(duì)象附帶的分類信息以及相關(guān)的屬性信息也將完整地記錄在模型數(shù)據(jù)文件中。

4.2 SketchUp平臺(tái)基于IFC的對(duì)象屬性拓展

當(dāng)前,隨著B(niǎo)IM技術(shù)在建筑模型數(shù)據(jù)管理的應(yīng)用逐漸成熟,Sketch Up平臺(tái)面向BIM技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),嵌入了以IFC為內(nèi)核的模型實(shí)體分類 (Entity C lassification)功能。同時(shí)也出現(xiàn)了以IFC Manager為代表的IFC分類管理插件。用戶可以利用該管理模塊提供的屬性拓展窗口,將素材資產(chǎn)的相關(guān)信息作為元數(shù)據(jù)寫(xiě)入Sketch Up模型文件中。模型元數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)Datasmith的導(dǎo)入操作,成為虛幻引擎中靜態(tài)網(wǎng)絡(luò) (Static Mesh)類對(duì)象 (Actor)的用戶定義屬性。Sketch Up默認(rèn)采用ISO/PAS 16739:2005即IFC 2X3 TC中規(guī)定的方法進(jìn)行實(shí)體分類。雖然該標(biāo)準(zhǔn)是目前普及度最高、兼容性最強(qiáng)的IFC基礎(chǔ)分類標(biāo)準(zhǔn),但缺點(diǎn)也比較明顯:IFC 2X3 TC標(biāo)準(zhǔn)中出現(xiàn)的一部分與建筑聲學(xué)測(cè)量相關(guān)的預(yù)定義參數(shù),例如傳感器實(shí)體 (IfcSensor)、聲學(xué)測(cè)量值(IfcSound Value)、聲功率測(cè)量值 (IfcSound Power-Measure)以及聲壓級(jí)測(cè)量值 (IfcSoundPower Measure)等,這些參數(shù)尚未集成在一個(gè)功能性明確的分類領(lǐng)域內(nèi),導(dǎo)致IFC 2X3的分類體系不能很好地適應(yīng)未來(lái)面向虛擬仿真環(huán)境聲景觀重建與生成的數(shù)據(jù)需要。盡管Sketch Up內(nèi)部提供了簡(jiǎn)單的模型屬性拓展,但拓展出的屬性不能很好地服務(wù)于聲景觀素材采集以及更寬泛的聲景觀調(diào)研工作。因此,有必要在原有分類規(guī)則的基礎(chǔ)上,新增適用于聲景觀調(diào)研的對(duì)象分類,并拓展模型屬性。圖4展示了實(shí)體信息(Entity Info)模塊,其中的高級(jí)屬性(Advanced Attributes)一欄顯示了由Sketch-Up2019版提供的默認(rèn)屬性字段。

圖4 Sketch Up實(shí)體屬性信息窗口

根據(jù)筆者的試驗(yàn),由建筑師Jan Brouwer開(kāi)發(fā)的Sketch Up拓展插件IFC Manager,能夠支持拓展屬性的自主定義。使用方法是在插件運(yùn)行后,點(diǎn)擊話筒模型實(shí)體并調(diào)出其組件屬性窗口,就可以手動(dòng)添加該類型的實(shí)體的屬性。在聲景觀調(diào)研工作啟動(dòng)前,編輯好各類型的話筒模型的原型,在使用過(guò)程中復(fù)制最初設(shè)置好的原型,即可完整地保留最初設(shè)計(jì)好的屬性集結(jié)構(gòu)。前文提到的聲景觀調(diào)研所關(guān)注的各種類型的屬性均可利用類似的原理進(jìn)行拓展。為演示屬性拓展的基本方法,筆者在表示Ambisonics話筒的模型實(shí)體AMB_Mic拓展定義了名為Channel_Type和DATE兩個(gè)屬性字段。如圖5最右側(cè)的窗口所示,該屬性的單元類型為文本(Text),具體的顯示規(guī)則為 “可從列表中選擇”,最后制訂了列表的鍵值選項(xiàng)。實(shí)際使用時(shí),得益于事先定義好的屬性結(jié)構(gòu),可以快速開(kāi)展聲景觀素材屬性的記錄工作。

圖5 IFC Manager插件屬性信息設(shè)置窗口

另一種屬性拓展的方法是由用戶自主定義IFC的模型分類模式 (Classification Schema)。Sketch-Up所支持的分類模式文件為XSD(XML Schemas Definition)文件,它是對(duì)XML文件格式的預(yù)定義。利用專門(mén)的XSD編輯環(huán)境,可對(duì)XSD文件進(jìn)行優(yōu)化改造。IFC文件分類模式的拓展方法一般分為:基于IfcProxy的派生類型拓展、新增實(shí)體類型與屬性集拓展三類。

面向聲景觀調(diào)研的需求,IFC分類模式的拓展技術(shù)還需要更多篇幅深入討論,此處僅演示一種簡(jiǎn)要的實(shí)現(xiàn)方法:筆者選取IFC 2x3的標(biāo)準(zhǔn)XSD作為原型,采用了新增派生實(shí)體的方法,在分類模式原型已有類型IfcSpace的基礎(chǔ)上,拓展出了自定義類型 “_ifc_soundspot”。在該類型增加了表示素材文件名稱和錄音話筒制式的兩個(gè)屬性 “File_Name”和 “Mic_Type”,數(shù)據(jù)類型分別為字符串和枚舉類型 “_ifc Mic TypeEnum”。在XSD文件中,枚舉類型 “_ifc Mic TypeEnum”的定義需要先于使用它的屬性字段,本例選取了幾種常見(jiàn)的話筒制式縮寫(xiě)作為枚舉類型的可選項(xiàng)。對(duì)該枚舉類型的定義語(yǔ)句如下:

新拓展出的XSD文件命名為 “Schema_ex_demo01”,導(dǎo)入Sketch Up的分類模式管理器后,即可在實(shí)體信息窗口的 “Type”一欄按照新拓展的分類模式 “Schema_ex_demo01”中選擇剛剛拓展的 “_ifc_soundspot”類型。用戶可在插件窗口找到并編輯 “File_Name”和 “Mic_Type”兩個(gè)屬性。由此,實(shí)現(xiàn)了對(duì)模型信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的拓展使用。XSD的編輯環(huán)境以及加載XSD后在Sketch Up中看到的拓展屬性編輯窗口,如圖6所示。

圖6 XSD分類結(jié)構(gòu)模式文件的拓展定義

按照筆者介紹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)拓展方法,Sketch Up作為聲景觀調(diào)研以及資產(chǎn)管理的中間件,可以完成聲景觀資產(chǎn)屬性的記錄與整合工作。

4.3 SketchUp與虛幻引擎的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題

目前虛幻引擎的DataSmith機(jī)制已經(jīng)具備了Sketch、Revit等三維模型工程文件以及IFC、FBX等模型數(shù)據(jù)格式的導(dǎo)入功能,在導(dǎo)入過(guò)程中會(huì)自動(dòng)對(duì)模型的幾何坐標(biāo)系和計(jì)量單位進(jìn)行匹配轉(zhuǎn)換。經(jīng)過(guò)測(cè)試,對(duì)于素材采集點(diǎn)坐標(biāo)和采集姿態(tài)的導(dǎo)入準(zhǔn)確,精度能夠滿足虛擬聲景觀重建的要求。與模型對(duì)象相關(guān)的基礎(chǔ)分類信息以及基本屬性,能夠準(zhǔn)確導(dǎo)入到虛幻引擎中。后續(xù)作為資產(chǎn)信息,可以直接在虛幻引擎內(nèi)依據(jù)不同的場(chǎng)景需要高效地調(diào)用各素材采集點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的聲景觀素材資產(chǎn)。Skech Up原生支持IFC 2X3分類模式,在此分類模式下選擇模型實(shí)體類型后,就可以寫(xiě)入其他的高級(jí)屬性數(shù)據(jù)(Advanced Attribues)。用戶可以將模型的屬性數(shù)據(jù)導(dǎo)出為IFC格式文件,依賴于DataSmith機(jī)制轉(zhuǎn)換為元數(shù)據(jù),進(jìn)而成為虛幻引擎中資產(chǎn)對(duì)象的 “資產(chǎn)用戶數(shù)據(jù)”(Asset User Data),如圖7所示。

圖7 虛幻引擎的資產(chǎn)數(shù)據(jù)窗口

目前數(shù)據(jù)交換環(huán)節(jié)存在的限制在于Sketch Up平臺(tái)導(dǎo)出的IFC文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)僅包含IFC 2X3版本的標(biāo)準(zhǔn)分類目錄及其對(duì)應(yīng)的屬性集,而由用戶自定義拓展的XSD所攜帶的自定義屬性字段及其數(shù)值無(wú)法成功地嵌入導(dǎo)出的IFC格式文件中,由此導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法完整傳遞到虛幻引擎中。

現(xiàn)階段的適應(yīng)性解決方案是利用虛幻引擎專門(mén)為Sketch Up平臺(tái)開(kāi)發(fā)的模型文件的格式轉(zhuǎn)換與導(dǎo)出插件Datasmith Exporter for Sketch Up。該插件的作用是將Sketch Up三維模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為虛幻引擎中的場(chǎng)景存儲(chǔ)在 “*.udatasmith”格式文件當(dāng)中,該格式文件可由XML文件編輯器打開(kāi)。用戶自主定義的拓展屬性能夠以元數(shù)據(jù) (Metadata)的形式存儲(chǔ)。這些元數(shù)據(jù)信息作為獨(dú)立的Xml元素,存儲(chǔ)在整個(gè)文件的尾部 (圖8)。與擺放在模型中的話筒位置相對(duì)應(yīng),每條元數(shù)據(jù)擁有獨(dú)立的身份標(biāo)識(shí)。將這些元素導(dǎo)出為Xml文件,在虛幻引擎建模階段,配合使用藍(lán)圖 (Blueprint)腳本所提供的各種元數(shù)據(jù)解析調(diào)用模塊,即可實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)屬性的綜合利用。Sketch Up平臺(tái)在未來(lái)將會(huì)不斷升級(jí)對(duì)新版IFC標(biāo)準(zhǔn)以及用戶自定義拓展屬性的導(dǎo)出功能,作為中間件的模型數(shù)據(jù)文件將會(huì)與虛幻引擎之間實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)交換。

圖8 udatasmith文件中的元數(shù)據(jù)

5 總結(jié)與展望

筆者首先分析了近年來(lái)虛擬仿真技術(shù)融入聲景學(xué)調(diào)研的發(fā)展趨勢(shì),研究了近年具有代表性的研究案例。以虛擬仿真模型中的聲景觀資產(chǎn)采集與管理為研究背景,依據(jù)虛擬聲景觀建模的工作流程,提出了聲景觀建模中間件的適配與優(yōu)化問(wèn)題。將Sketch Up軟件平臺(tái)作為聲景觀調(diào)研與建模的中間件,目的在于輔助聲景觀素材快速采集與重建流程中的信息采集與管理,節(jié)約人員和管理成本,提高工作效率。文章給出了基于Sketch Up平臺(tái)記錄聲景觀資產(chǎn)信息的完整解決方案,初步設(shè)計(jì)了話筒位置信息的記錄方法,重點(diǎn)探索了Sketch Up平臺(tái)基于IFC分類模式的對(duì)象屬性拓展方法。

筆者初步提出了基于IFC數(shù)據(jù)格式的屬性拓展方案,但I(xiàn)FC分類模式的拓展涉及到的技術(shù)細(xì)節(jié)龐雜,仍然具有較大的探索空間,計(jì)劃未來(lái)撰寫(xiě)專門(mén)的文章深入討論。此外,本文分析了當(dāng)前資產(chǎn)管理中間件與游戲引擎平臺(tái)之間在數(shù)據(jù)交換環(huán)節(jié)存在的局限性,為后續(xù)優(yōu)化研究工作找到了優(yōu)化改進(jìn)的方向。因此,下一階段的研究將會(huì)更深入地結(jié)合游戲引擎中聲景觀重建與生成的實(shí)施過(guò)程,進(jìn)一步優(yōu)化聲景觀資產(chǎn)信息的管理方法。?