基于3Ds MAX在建筑可視化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

王 媛

(福建師范大學(xué)閩南科技學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系，福建 南安 362332)

基于3Ds MAX在建筑可視化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

王 媛

(福建師范大學(xué)閩南科技學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系，福建 南安 362332)

針對建筑可視化的實(shí)現(xiàn)問題，選擇3Ds MAX作為實(shí)現(xiàn)方式，分別探討室內(nèi)外效果圖、建筑漫游動(dòng)畫及虛擬現(xiàn)實(shí)，以制作實(shí)例為主，提出利用3Ds MAX軟件實(shí)現(xiàn)建筑可視化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。

3Ds MAX；建筑可視化；應(yīng)用

1 引 言

在傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)師只是通過幾幅草圖來傳達(dá)給受眾，中間的設(shè)計(jì)過程除了使用長方體、等邊三角形、直角、梯形等專業(yè)領(lǐng)域的術(shù)語進(jìn)行交流溝通外，設(shè)計(jì)過程基本無法看見，伴隨新媒體誕生，受眾已不滿足于通過傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)及文字來表述推論結(jié)果的形式，文字符號和數(shù)學(xué)公式需要通過視覺形象表現(xiàn)出來，在空間建立起人類思維方式需要能夠被快速消化[1]。通過日益強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度和龐大的存儲空間，使人可以越來越迅速、容易地操作多維模擬技術(shù)，計(jì)算數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)過程可以快速建立，通過視覺形象將很多抽象的計(jì)算過程變成可以看到的形式，其結(jié)果也可以提前預(yù)知，人們能夠更容易修改自己的設(shè)計(jì)方案，受眾也能更容易理解設(shè)計(jì)者的思維。

計(jì)算機(jī)在建筑和自然環(huán)境之間成了一種新的媒介工具。目前，已經(jīng)在很多建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用了建筑環(huán)境的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，電腦技術(shù)的發(fā)展使設(shè)計(jì)的可視化得以實(shí)現(xiàn)。該文以3Ds MAX為操作平臺，以建筑室內(nèi)外效果圖及漫游動(dòng)畫的制作過程為例，探討3Ds MAX在建筑可視化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

2 3Ds MAX軟件綜述

1990年，Autodesk軟件開發(fā)公司推出了第一個(gè)動(dòng)畫設(shè)計(jì)軟3D Studio，又可稱為3Ds Max或MAX，這是該公司開發(fā)的基于個(gè)人電腦系統(tǒng)的三維動(dòng)畫渲染和制作軟件，它集建模、動(dòng)畫、材質(zhì)設(shè)置和渲染方案為一體，具有很好的人機(jī)交互功能和適用性[2]，被全球很多客戶使用。

3Ds MAX作為三維軟件在建筑可視化設(shè)計(jì)剛剛起步的時(shí)候就開始運(yùn)用了,作為三維制作中的主要軟件,它有著很重要的功能,在建筑可視化制作中主要是用來做室內(nèi)、室外效果圖以及景觀漫游的制作,在所觀看的動(dòng)畫短片中,建筑模型的精細(xì)程度和景觀漫游動(dòng)畫的流暢度都要靠3Ds MAX來實(shí)現(xiàn)。

3 建筑可視化設(shè)計(jì)

當(dāng)計(jì)算機(jī)可視化應(yīng)用于各種領(lǐng)域，特別是建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，產(chǎn)生了神奇的效果，建筑可視化設(shè)計(jì)這一新的科學(xué)分支應(yīng)運(yùn)而生，在大數(shù)據(jù)時(shí)代，成為建筑產(chǎn)業(yè)鏈條中不可缺的重要環(huán)節(jié)，作為創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)中的一支新興力量，相比其他產(chǎn)業(yè)，具有少投入高回報(bào)的特點(diǎn)，面對大量的市場需求已經(jīng)取得階段性成果。建筑設(shè)計(jì)師和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用過程中已經(jīng)體現(xiàn)建筑可視化產(chǎn)品的價(jià)值，依托數(shù)字圖像技術(shù)，通過模擬工程設(shè)計(jì)、建筑效果圖、多媒體宣傳片等對未來場景進(jìn)行虛擬呈現(xiàn)，可以幫助設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)將草稿紙上的設(shè)計(jì)理念變成生動(dòng)、逼真的視覺效果，使受眾對工程項(xiàng)目和建筑項(xiàng)目有更清晰的認(rèn)知。從抽象化變?yōu)榫呦蠡倪^程中，設(shè)計(jì)理念更直觀、更有說服力。建筑設(shè)計(jì)可視化產(chǎn)品也可以被認(rèn)為是一種媒體形式，具有突出的大眾傳播的特點(diǎn)：無論是建筑效果圖，還是房地產(chǎn)影視動(dòng)畫等建筑設(shè)計(jì)可視化產(chǎn)品，都是針對特定受眾，通過傳播特定信息、不同視覺手段提升信息的有效性和準(zhǔn)確性，并獲得預(yù)期的效果。

建筑可視化設(shè)計(jì)主要包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：室內(nèi)外效果圖、建筑漫游動(dòng)畫、虛擬現(xiàn)實(shí)等。

3.1 室內(nèi)外效果圖

室內(nèi)效果圖是室內(nèi)設(shè)計(jì)師描述抽象思維，并通過3Ds MAX制作軟件制作室內(nèi)模型和Photoshop軟件進(jìn)行后期處理，將抽象思維語言轉(zhuǎn)化為形象化語言的一種形式。它使人們更清楚地了解設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)表現(xiàn)各個(gè)部件、材料、性質(zhì)、結(jié)合方法等之間的關(guān)系，通過對物體的色彩、質(zhì)感、造型、結(jié)構(gòu)等諸多因素的忠實(shí)表現(xiàn),真實(shí)地再現(xiàn)設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意構(gòu)思,從而起到連接設(shè)計(jì)師與受眾之間視覺語言的交流作用。

室外效果圖相比于室內(nèi)效果圖有異曲同工之處，只是相比于室內(nèi)效果圖，室外效果圖多了很多細(xì)節(jié)處理，比如藍(lán)天，白云、樹木、行人、道路等的背景要素，但是這些都是通過Adobe Photoshop軟件進(jìn)行后期處理，真正在3Ds MAX軟件中，只需完成建筑物的制作。但是需要注意的是無論是室內(nèi)效果圖還是室外效果圖都沒有定式可言，其處理方法都需要根據(jù)實(shí)際情況的不同而不同，需要隨機(jī)而變，這樣設(shè)計(jì)師才能制作出令人滿意的效果圖。

3.2 建筑漫游動(dòng)畫

建筑漫游動(dòng)畫,又被稱為房地產(chǎn)動(dòng)畫。運(yùn)用3Ds MAX軟件在計(jì)算機(jī)上制作出虛擬的建筑環(huán)境，有地理位置、建筑物外觀、建筑物內(nèi)部裝修、園林景觀、配套設(shè)施，將虛擬人物、動(dòng)物導(dǎo)入3Ds MAX軟件渲染出的序列圖片中，運(yùn)用3Ds MAX軟件中的粒子流系統(tǒng)制作風(fēng)、雨、雷、電等動(dòng)畫特效，一幕幕畫面動(dòng)態(tài)地存在于建筑面游動(dòng)畫中，后期處理運(yùn)用遠(yuǎn)景、近景、全景、特寫等表現(xiàn)動(dòng)畫的縱深感，受眾可以從任意角度、方位進(jìn)行瀏覽觀看。

3.3 虛擬現(xiàn)實(shí)

虛擬現(xiàn)實(shí)是由美國程序設(shè)計(jì)員蘭尼爾于1989年提出用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一個(gè)逼真的三維視覺、聽覺、觸覺或嗅覺等感覺世界，讓用戶從自己的視點(diǎn)出發(fā)，利用自然的技能和某些設(shè)備對這一虛擬世界客體進(jìn)行瀏覽和交互考察[3]。它將虛擬現(xiàn)實(shí)與人類的五感進(jìn)行對比。

構(gòu)成虛擬現(xiàn)實(shí)的基本條件有3要素：①沉浸感，又稱臨場感，指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度[4]。②互動(dòng)性，用戶能夠與虛擬現(xiàn)實(shí)場景達(dá)到相互溝通交流，虛擬現(xiàn)實(shí)必須感受到用戶所知、所感、所想，使用戶具有一種參與感覺。③想象力，這種互動(dòng)可以是感官上的，也可以是心理上的，這里的現(xiàn)場感和參與感是以用戶的主觀心理為衡量標(biāo)準(zhǔn)[5]。

虛擬現(xiàn)實(shí)可以完成人們在現(xiàn)實(shí)世界無法完成的夢想，不僅可再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境，也可以虛擬客觀不存在的環(huán)境。

4 3Ds MAX應(yīng)用于建筑可視化設(shè)計(jì)的實(shí)例

目前，無論是國內(nèi)還是國際建筑領(lǐng)域當(dāng)中，主要通過3Ds MAX這款三維制作軟件來表現(xiàn)建筑可視化設(shè)計(jì)。下面筆者將結(jié)合自己平時(shí)的一些制作實(shí)踐從3Ds MAX應(yīng)用于建筑可視化設(shè)計(jì)，運(yùn)用實(shí)例分析3Ds MAX在建筑可視化中的應(yīng)用。

4.1 3Ds MAX制作室內(nèi)效果圖

4.1.1 制作主體輪廓模型

在建筑效果圖中的模型制作中，創(chuàng)建的模型一般都是一些比較規(guī)則的形狀。如圖1～4所示。

圖1 創(chuàng)建吊燈 圖2 創(chuàng)建餐桌

圖3 創(chuàng)建椅背 圖4 創(chuàng)建裝飾物

4.1.2 賦予材質(zhì)

由于制作的是室內(nèi)效果圖，因此要安裝V-ray材質(zhì)的插件。給制作好的模型賦予V-ray材質(zhì)。

4.1.3 設(shè)置燈光

室內(nèi)建筑的材質(zhì)所表現(xiàn)的效果是靠燈光來表現(xiàn)的。在3Ds MAX中燈光的設(shè)置不要有隨意性，應(yīng)該做好整個(gè)室內(nèi)場景的布光規(guī)劃。

4.1.4 創(chuàng)建攝影機(jī)

在開始渲染前要?jiǎng)?chuàng)建并調(diào)整好相機(jī)，把攝像機(jī)的高度設(shè)好，觀察渲染角度，調(diào)節(jié)渲染參數(shù)，就可以輸出并保存圖像，如圖5～6所示。

4.1.5 后期處理

室內(nèi)效果圖的后期處理一般是在Adobe Photoshop軟件中執(zhí)行的。如圖7所示。

不同風(fēng)格的室內(nèi)效果圖所表示的含義與文化是多種多樣的，在表現(xiàn)室內(nèi)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的文化內(nèi)涵進(jìn)行風(fēng)格上的選擇。在制作這樣的室內(nèi)效果圖時(shí)，需要了解房屋的構(gòu)造，先根據(jù)房屋的平面圖來進(jìn)行設(shè)計(jì)，另外，還需要熟悉了解3Ds Max中各種建模工具，根據(jù)創(chuàng)意就能得到自己需要的效果。

4.2 3Ds MAX制作室外效果圖

4.2.1 制作模型

與室內(nèi)效果圖一樣，先創(chuàng)建主體輪廓模型。

圖6 攝影機(jī)視圖 圖7 最終效果-1

4.2.2 賦予材質(zhì)

安裝V-ray材質(zhì)的插件。給制作好的模型賦予V-Ray材質(zhì)。

4.2.3 設(shè)置燈光

相比室內(nèi)效果圖設(shè)置燈光更為復(fù)雜，不僅考慮光源本身，天光也要注意。

4.2.4 創(chuàng)建攝影機(jī)

在開始渲染前要?jiǎng)?chuàng)建并調(diào)整好相機(jī)，通常是把攝像機(jī)的高度設(shè)好，觀察渲染角度，調(diào)節(jié)渲染參數(shù)，就可以輸出并保存圖像，如圖8所示。

圖8 攝影機(jī)視圖 圖9 光斑效果

4.2.5 渲染

在室外建筑效果圖中，使用V-ray渲染器來渲染，在渲染室外效果圖時(shí)，要特別善于金屬、玻璃的渲染，由于目前的樓房外部大面積使用不銹鋼、玻璃的建筑材質(zhì)，因此在渲染時(shí)，要渲染出陽光照射玻璃和金屬所產(chǎn)生的光斑效果。如圖9所示，紅色框住的就是渲染所出的光斑效果。

4.2.6 后期處理

打開Adobe Photoshop進(jìn)行后期處理，為其添加藍(lán)天、白云、灌木、落葉等素材。

4.3 3Ds MAX制作建筑漫游動(dòng)畫

建筑漫游動(dòng)畫作為從誕生初期，就應(yīng)用于房產(chǎn)項(xiàng)目的銷售、宣傳完成，評估等中。在建筑動(dòng)畫還沒有應(yīng)用之前，傳統(tǒng)作法是制作微觀模型。但微觀模型的缺點(diǎn)是需要對原物進(jìn)行縮小制作，只能獲得小區(qū)的鳥瞰形象，至于小區(qū)的建筑空間則無法實(shí)際觀察，且模型制作完成后修改的成本很高，具有很大的局限性。建筑漫游動(dòng)畫則完全相反，給受眾帶來難以比擬的真實(shí)感與現(xiàn)場感，從而更快、更準(zhǔn)地做出定購選擇，大大加快建筑項(xiàng)目銷售的速度。同時(shí)制作出的建筑漫游動(dòng)畫還可以應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)和多媒體中，免費(fèi)進(jìn)行播放，從而達(dá)到營銷性的宣傳效果[6]。

建筑漫游動(dòng)畫制作之前要充分做好腳本規(guī)劃和設(shè)計(jì)，如主體要表現(xiàn)整體效果、有些部分需要細(xì)致表現(xiàn)、攝影鏡頭的擺放位置、每段鏡頭片段時(shí)間控制、視覺效果、藝術(shù)效果、背景音樂、旁白說明和鏡頭畫面的結(jié)合等，決定哪些部分需要在3Ds MAX軟件中制作，哪些部分需要在后期軟件中處理。

4.3.1 建立模型

建立主體模型、細(xì)節(jié)模型的可以簡單制作，模型要盡量精簡數(shù)目。

4.3.2 材質(zhì)燈光

建筑主體模型的動(dòng)畫完成后，為建筑模型賦予材質(zhì)，布置燈光。根據(jù)攝影機(jī)動(dòng)畫設(shè)定好的角度進(jìn)行局部調(diào)節(jié)。

4.3.3 環(huán)境制作

賦予材質(zhì)和布置燈光后再制作背景環(huán)境，比如樹木、人物、汽車等。

4.3.4 渲染輸出

根據(jù)動(dòng)畫完成的先后順序，依次渲染連續(xù)序列圖片tga格式，注意尺寸的大小。

4.3.5 后期處理

渲染完成后，用后期軟件比如Adobe After Effects進(jìn)行整合和調(diào)色，要根據(jù)所寫的腳本進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?。如圖11～12所示。

圖11 后期處理1 圖12 后期處理2

4.3.6 非線編輸出

在Adobe Premier等非線編軟件中將后期處理過的分鏡頭圖片序列按順序加入，加入各種轉(zhuǎn)場，音效和背景音樂。

4.3.7 實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)場景

3Ds MAX本身做為一個(gè)三維建模軟件，自身無法實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)，需要同其他相關(guān)軟件進(jìn)行結(jié)合，例如游戲引擎Unity 3d。Unity 3d雖然是一個(gè)全面整合的專業(yè)游戲引擎，但可以用于做虛擬現(xiàn)實(shí)(或者虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng))。

5 3Ds MAX軟件實(shí)現(xiàn)建筑可視化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)

5.1 結(jié)構(gòu)庫層次建立

對于建立的模型庫必須建立一個(gè)有序及有條理的層次機(jī)構(gòu)庫，能夠快速并且準(zhǔn)確呈現(xiàn)出在實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)中的模型，同時(shí)也能夠使系統(tǒng)中的資源得到高效利用[7]。

5.2 優(yōu)化技術(shù)

為了提高效率和美化外觀，必須對3Ds MAX文件進(jìn)行優(yōu)化，提高建模效率，降低文件大小。如利用二維線建模，可以在建模期間對模型進(jìn)行局部修改；去除冗余面，冗余面是指可要可不要的面。如建筑模型的底部和背面，它們的存在與否不會影響到場景的整體效果，相反過多的冗余面，會影響渲染速度，加大制作周期[8]；材質(zhì)紋理采集，利用高清數(shù)碼相機(jī)選擇合適的角度進(jìn)行采集，可提高材質(zhì)紋理的清晰度和模型的精細(xì)度。

6 總結(jié)與展望

3Ds MAX三維制作軟件在建筑可視化設(shè)計(jì)剛剛起步的時(shí)候就開始運(yùn)用了,作為三維制作中的主要軟件,有著很重要的功能，建筑模型的精細(xì)程度和建筑動(dòng)畫的流暢度都要靠3Ds MAX來實(shí)現(xiàn)。由于3Ds MAX貫穿于建筑可視化設(shè)計(jì)的整個(gè)流程，其軟件操作具有一定的復(fù)雜性，同時(shí)還融入了其他學(xué)科知識，要完全掌握也并非是件易事。

總之，由于本論文具有上述難點(diǎn)，加上筆者的能力有限，在許多方面還有待進(jìn)一步的完善。但是，出于對3Ds MAX應(yīng)用于建筑可視化設(shè)計(jì)的實(shí)踐價(jià)值的認(rèn)識，筆者在正視挑戰(zhàn)的前提下，盡力應(yīng)對挑戰(zhàn)，以艱苦的努力和嘗試完成研究，希望能起到拋磚引玉的作用，引發(fā)更多、更深、更成熟的研究。

[1]楊洲.建筑與可視化設(shè)計(jì)方法[J].中外建筑，2009，(01)：52-54.

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[3]劉向銅,熊助國,曹秋香.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的若干問題及發(fā)展展望[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2006,(05):324-327.

[4]楊華春,趙懷勛,孫藝笑.虛擬現(xiàn)實(shí)及其應(yīng)用[J].科技咨詢導(dǎo)報(bào)，2006,(18):17.

[5]陳云迪.發(fā)展中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)教育，2004,(11):33-36.

[6]紀(jì)赫男.現(xiàn)代動(dòng)畫應(yīng)用-建筑動(dòng)畫[J].無錫南洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院論叢，2009,8(03):62-69.

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[8]曾影,張雪松,單莉.基于3D Max的校園場景可視化的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].湖北大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014,(02):190-194.

[責(zé)任編輯：王榮榮 英文編輯：劉彥哲]

Applications of Architectural Visualization Design Based on 3Ds MAX

WANG Yuan

(Minnan Science and Technology Institute,Fujian Normal University,Nanan,Fujian 362332,China)

To realize architectural visualization,3Ds Max is used as a way to respectively discuss the indoor effect figure,construction roaming animation and virtual reality.An example is proposed using 3Ds MAX software.The key technology of building visual design is put forward by using 3Ds MAX software.

3Ds MAX;architectural visualization design;application

王媛(1982-)，女，江蘇南京人，福建師范大學(xué)閩南科技學(xué)院助教，碩士。

TP 391

A

10.3969/j.issn.1673-1492.2015.06.007

來稿日期：2015-07-07