中國古代建筑與三維虛擬構(gòu)建藝術(shù)

摘要：隨著三維軟件的出現(xiàn)和廣泛使用，建筑領(lǐng)域已經(jīng)越來越多的使用計(jì)算機(jī)來完成設(shè)計(jì)和前期構(gòu)建。可以把不復(fù)存在或難得一見的古建筑景觀直觀的表現(xiàn)出來，使我們能夠欣賞并對其進(jìn)行保護(hù)。深入發(fā)掘中國建筑和歷史文化，并通過3DSMAX獨(dú)特的數(shù)字技術(shù)優(yōu)勢，對文物古跡和遺址進(jìn)行數(shù)字重建和復(fù)原，為中國的文物保護(hù)和旅游產(chǎn)業(yè)提供更為豐富的資源。

關(guān)鍵詞：古建筑 計(jì)算機(jī) 三維動畫 虛擬

建筑是一門集力學(xué)數(shù)學(xué)材料以及美學(xué)等綜合性學(xué)問的藝術(shù)。建筑因?yàn)闅v史時(shí)期文化背景的差異，形成了不同風(fēng)格的經(jīng)典建筑，這些建筑不但記錄著歷史也給人以藝術(shù)的享受。應(yīng)用它可以非?？焖偾腋哔|(zhì)量的完成建模、材質(zhì)、燈光、渲染等操作，可以對建筑工程效果進(jìn)行再現(xiàn)設(shè)計(jì)，所以在建筑領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。

計(jì)算機(jī)對建筑設(shè)計(jì)的作用是不言而喻的。最開始人們還只是利用它來繪制平面設(shè)計(jì)圖，因?yàn)槠矫嬖O(shè)計(jì)圖是構(gòu)建建筑主體的表述，不但要標(biāo)明建筑的尺寸，還要標(biāo)明材料，因此要繪制很多的剖面線等，很容易弄錯(cuò)，而繪制正式圖紙就更麻煩了，因?yàn)橛勉U筆繪制的圖紙不便保存，最后要用鴨嘴筆進(jìn)行繪制，一旦有什么差錯(cuò)就只能作廢，沒有恢復(fù)的余地。而利用計(jì)算機(jī)處理這些圖紙，不但易于保存，而且各種線條更改也很方便。因此計(jì)算機(jī)制圖很快就被應(yīng)用到建筑領(lǐng)域中，并普遍受到好評。

在中國古代建筑設(shè)計(jì)中通常采用燙樣方法，先制作出一個(gè)建筑的模型來對建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行檢查，在西方也通常采用沙模的方法制作建筑模型來檢查自己的設(shè)計(jì)，而這些都將花費(fèi)設(shè)計(jì)師巨大的精力，首先不說設(shè)計(jì)要考慮的方方面面，就是制作這些小模型就要很長的時(shí)間。

一、歷史悠久的中國古建筑

歷史悠久的中國古代文化締造了同樣悠久的中國古代文明建筑，并涌現(xiàn)出諸多杰出的建筑大師，建造了頗具風(fēng)格的傳世建筑，中國古代建筑影響著我國現(xiàn)代建筑并在世界上產(chǎn)生了一定的影響，是世界文化遺產(chǎn)的一部分。

中國的古建筑與西方的古建筑相比，中國古建筑在建筑材料上大部分選擇木材，并以木質(zhì)框架結(jié)構(gòu)為主。構(gòu)件組成方式為立柱、橫梁、順檁等，并用榫卯相結(jié)合，優(yōu)點(diǎn)是使整個(gè)框架具有彈性，它的優(yōu)點(diǎn)突出于它的抗震性能強(qiáng)，距今七千多年前在浙江余姚河姆渡原始社會建筑遺址中就有所發(fā)現(xiàn)，對于中國這個(gè)地震多發(fā)地區(qū)是非常有利的。所以，很多在地震重災(zāi)地的木質(zhì)構(gòu)造建筑，至今經(jīng)歷上千年的歷史仍然保存完好。這都充分體現(xiàn)了木質(zhì)框架結(jié)構(gòu)的抗震性能，是中國古代建筑的一大特點(diǎn)。

中國古建筑令人贊賞引人入勝的是它的變化多樣的輪廓和優(yōu)美柔和的的形式，其實(shí)它的產(chǎn)生是適應(yīng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)性能和實(shí)際用途需要的產(chǎn)物。大屋頂?shù)娘w檐翹角，是為了遮陰、納陽、排水、的需要，適應(yīng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的條件而形成的。還有為了解決建筑物的穩(wěn)定性和外形的曲線優(yōu)美，在建筑物柱子上的處理。上端做成柱頭內(nèi)傾，柱腳外側(cè)，呈現(xiàn)上面小下面大的形式，并且柱子的高度從中間向外逐漸加高，表現(xiàn)出柱頭外高內(nèi)低的曲線形式。這些都是把美觀與實(shí)用合理地結(jié)合起來，形成美觀與實(shí)用統(tǒng)一的方法。

中國古建筑色彩豐富，雕塑裝飾繁多。強(qiáng)烈的對比、和諧鮮明的色調(diào)，紅墻黃瓦對比著藍(lán)天綠樹，雕塑淡雅純樸，建筑物或柱子上、房梁上的雕刻主要題材都是飛禽走獸、花鳥魚蟲等，其中盤龍戲鳳被廣泛采用。這些材料都是根據(jù)古建筑本身的材質(zhì)而定的，磚瓦、木石、金銀、銅鐵，這些雕刻都有著保護(hù)建筑物的作用。

綜合上述，中國古代建筑給我們美的享受，為科學(xué)研究提供了歷史資料，有著很高的藝術(shù)價(jià)值，為現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)創(chuàng)作提供了強(qiáng)有力的借鑒，古建筑見證了中國文明發(fā)展史，它是一本活脫的歷史教科書。

二、3DSMAX在虛擬中國古代建筑構(gòu)建過程中的應(yīng)用

3DSMAX是在我國非常流行的一款三維設(shè)計(jì)制作軟件，它廣泛應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)、影視廣告、多媒體制作、工業(yè)設(shè)計(jì)、輔助教學(xué)以及工程可視化等領(lǐng)域。

隨著計(jì)算機(jī)軟硬件的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展更是如日中天，特別是三維圖形技術(shù)的發(fā)展，更是給計(jì)算機(jī)圖形學(xué)帶來了革命性的變化，于是各種三維軟件被廣泛地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，包括建筑設(shè)計(jì)。有很多專門應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)的軟件，使用這些CAD和3DSMAX等軟件進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，可以節(jié)省時(shí)間。能夠非常方便快捷地制作出建筑的模型效果圖和建筑效果圖，并可通過建筑內(nèi)部的動畫模擬判斷出設(shè)計(jì)制作是否合理等。所以，目前幾乎所有的大型建筑全部采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

雖然三維軟件的每個(gè)功能都制作得非常完美.但是因?yàn)槠涔δ苓^于強(qiáng)大所以對于一般專業(yè)人士來講，學(xué)習(xí)起來比較吃力。并且往往從事多年建筑設(shè)計(jì)的專家對新興的技術(shù)也不是特別感興趣，雖然他們也認(rèn)識到計(jì)算機(jī)的重要性但是對計(jì)算機(jī)的模擬能力還是有懷疑的態(tài)度。

現(xiàn)在就大不相同了，一方面是因?yàn)橛?jì)算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)能夠滿足設(shè)計(jì)的需要，另一方面專業(yè)認(rèn)識的水平提高得非?？?，所以計(jì)算機(jī)和三維軟件已經(jīng)成為了他們設(shè)計(jì)中不可缺少的工具。據(jù)業(yè)內(nèi)人事評估，采用計(jì)算機(jī)繪圖，使得建筑設(shè)計(jì)的工作效率提高了2/3以上。

3DSMAX中應(yīng)用比較多的一種建模方式就是多邊形建模，它的操作相對來說比較簡單，通過對一個(gè)平面進(jìn)行編輯從而制作出想要的各種形狀的物體，并通過各平面的組接創(chuàng)建出幾何體，并采用修改器對所建立的幾何體進(jìn)行命令的修改，來制作出虛擬的作品。它的優(yōu)點(diǎn)就是方便快捷，適合建造具有一定規(guī)則的物體。這就是在實(shí)現(xiàn)古建筑虛擬模型時(shí)常用的建模方法，多快好省地完成虛擬現(xiàn)實(shí)作品的制作。

建立模型后還有相應(yīng)的其他技術(shù)處理，如為模型上材質(zhì)，以保證為沒有顏色的模型穿上華麗的外衣。結(jié)合中國古建筑的色彩特點(diǎn)加以色調(diào)鮮明的紅、黃、綠并配合建筑材料本身的質(zhì)感，增加模型與真實(shí)物體的相似度?？梢岳矛F(xiàn)實(shí)的照片來作為材質(zhì)使用，也可添加通過軟件調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)模擬出來的逼真材質(zhì)，這就是為模型添加材質(zhì)。

添加材質(zhì)后的模型已經(jīng)具有了一定的真實(shí)感，如想為模型更加增色還需配合真實(shí)的光照效果。利用軟件中自帶的光照效果如：天光、聚光燈、平行光、泛光燈等，配合數(shù)據(jù)的更改達(dá)到與現(xiàn)實(shí)自然界接近的效果。

本文在中國古建筑構(gòu)造建筑歷史的基礎(chǔ)上來討論三維技術(shù)就是為了增強(qiáng)人們對文物古建筑的保護(hù)意識，分析了中國古建筑的構(gòu)建藝術(shù)，根據(jù)三維技術(shù)講解了構(gòu)建三維建筑模型的制作方法，以實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在古建筑保護(hù)中的應(yīng)用。

注釋：

[1]《馬克思恩格斯全集》第26卷第1冊，第296頁，人民出版社，1965年版

[2]《馬克思恩格斯選集》第1卷.第603頁.人民出版社.1965年版