數(shù)字化技術(shù)在建筑空間設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

劉蕤

摘 要：數(shù)字技術(shù)的發(fā)展使室內(nèi)設(shè)計(jì)師能通過(guò)數(shù)字軟件將創(chuàng)意構(gòu)思形象化，它是一種比傳統(tǒng)手繪效果圖更逼真的表達(dá)方式。介紹使用數(shù)字化的手段進(jìn)行室內(nèi)效果圖表現(xiàn)的流程，并總結(jié)出一套提高效果圖表現(xiàn)質(zhì)量與提升工作效率的方法。

關(guān)鍵詞：3Ds Max；效果圖表現(xiàn)；效率

[本文系2014年度湖北科技學(xué)院校級(jí)科研項(xiàng)目，編號(hào)：ky14025]

數(shù)字化的室內(nèi)效果圖畫(huà)面逼真，形象直觀，是企業(yè)招標(biāo)、工人施工及與客戶溝通的好幫手。與傳統(tǒng)手繪效果圖相比，具有更高的效率，并且更易于修改。隨著軟件技術(shù)的革新，數(shù)字化的室內(nèi)效果圖表現(xiàn)已經(jīng)逐漸成為室內(nèi)效果圖表現(xiàn)方法的主流，是室內(nèi)設(shè)計(jì)師工作中重要的一部分。

一、軟件簡(jiǎn)介

（一）AutoCAD

AutoCAD是美國(guó)Autodesk公司出品的一款計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，操作簡(jiǎn)單易上手，被廣泛應(yīng)用于土木建筑、工業(yè)制圖、工程制圖等多方面領(lǐng)域，在室內(nèi)效果圖表現(xiàn)中主要用來(lái)制作平面布置圖及立面圖等。

（二）3Ds Max

3Ds Max是基于PC系統(tǒng)的三維軟件。3Ds Max的制作流程簡(jiǎn)潔高效，雖然命令較多，但可以針對(duì)自身行業(yè)學(xué)習(xí)部分模塊即可，如室內(nèi)效果圖表現(xiàn)只需要掌握基礎(chǔ)操作、建模及了解基礎(chǔ)燈光、材質(zhì)即可。只要操作思路清晰，上手是比較容易的，在國(guó)內(nèi)擁有非常高的人氣。

（三）VRay

VRay是由著名的3Ds Max插件提供商chaosgroup和asgvis公司推出的一款體型較小，但功能卻十分強(qiáng)大的渲染器插件。VRay在室內(nèi)外效果圖表現(xiàn)中，速度極快且渲染效果極好。安裝后在3Ds Max中由七個(gè)部分構(gòu)成，分別是：VRay渲染器、VRay對(duì)象、VRay燈光、VRay攝影機(jī)、VRay材質(zhì)貼圖、VRay大氣特效和VRay置換修改器。

（四）Photoshop

Photoshop是由Adobe公司開(kāi)發(fā)的圖像處理軟件，擁有極高的知名度和應(yīng)用人群。在室內(nèi)效果圖表現(xiàn)中，主要用來(lái)制作材質(zhì)貼圖及對(duì)渲染圖片進(jìn)行后期處理。

二、室內(nèi)效果圖表現(xiàn)流程

一個(gè)科學(xué)的流程，會(huì)使工作更加快捷有效。

（一）建模

在室內(nèi)效果圖中建模，是將二維的平面布置圖轉(zhuǎn)變?yōu)槿S對(duì)象。首先需在AutoCAD中對(duì)平面布置圖進(jìn)行優(yōu)化，刪除家具、標(biāo)注、軸線、文字等圖層，只保留墻體結(jié)構(gòu)線，再將平面布置圖導(dǎo)入3Ds Max中進(jìn)行建模。在導(dǎo)入3Ds Max前需注意將單位與AutoCAD中制作時(shí)保持統(tǒng)一，以免模型比例發(fā)生偏差，一般室內(nèi)效果圖表現(xiàn)較多使用毫米為單位。導(dǎo)入的平面布置圖調(diào)節(jié)好坐標(biāo)后需馬上凍結(jié)，以避免操作時(shí)發(fā)生位移，造成模型錯(cuò)誤，影響后續(xù)工作。在創(chuàng)建面板中使用樣條線命令，并激活2.5D捕捉命令（需勾選“捕捉到凍結(jié)對(duì)象”），沿著內(nèi)墻線進(jìn)行頂點(diǎn)捕捉繪制出墻線。在修改面板中使用擠出修改器，以真實(shí)墻高的數(shù)據(jù)對(duì)墻線輪廓進(jìn)行擠出，制作出墻體、天花板、地板。再將模型轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形后進(jìn)行編輯，使用連接、擠出、倒角剖面等命令依次制作出踢腳線、門(mén)框、吊頂?shù)?，完成基本的室?nèi)空間模型創(chuàng)建。家具、電器等模型可以通過(guò)“文件—合并”命令直接導(dǎo)入，但在導(dǎo)入前需確定室內(nèi)效果圖的整體風(fēng)格。

（二）材質(zhì)（粗調(diào)）

材質(zhì)（Material）可以看成是材料和質(zhì)感的結(jié)合，它包含物體表面的色彩、紋理、光滑度、透明度、反射率、折射率、發(fā)光度等可視屬性。VRay的材質(zhì)模塊設(shè)置簡(jiǎn)便、功能強(qiáng)大、效果逼真，基本可以完全替代3Ds Max自帶的材質(zhì)。在布光之前，先調(diào)整室內(nèi)模型中面積較大的材質(zhì)，如地板、墻面等物體的顏色或紋理，因?yàn)樗鼈儠?huì)對(duì)燈光的實(shí)際效果產(chǎn)生更大的影響。

在這個(gè)階段，一切對(duì)渲染速度影響較大的參數(shù)都需關(guān)閉，如光線跟蹤、增加細(xì)分等，因?yàn)樵诖终{(diào)階段只需觀察整體的燈光效果是否合理。但是透明的材質(zhì)一定要在此階段調(diào)節(jié)好，否則可能會(huì)影響到燈光，比如窗玻璃沒(méi)有調(diào)為透明，那么陽(yáng)光就不會(huì)射入到室內(nèi)，這也是很多初學(xué)者經(jīng)常遇到的問(wèn)題。

（三）渲染速度優(yōu)化

在燈光布置階段，只需要觀察整體的明暗是否合適，色彩是否匹配，而不需要細(xì)膩的渲染品質(zhì)，通常的做法是在渲染設(shè)置的輸出中，將分辨率按最終輸出的分辨率等比降低。在VRay渲染器中，關(guān)閉“抗鋸齒過(guò)濾器”，使用“固定”圖像采樣器；開(kāi)啟間接照明（GI），使用首次反彈（Primary bounces）為發(fā)光貼圖（Lrradiance map）與二次反彈（Secondary bounces）為燈光緩存（Light cache）的組合會(huì)達(dá)到渲染圖像質(zhì)量與渲染時(shí)間上的平衡。發(fā)光貼圖是基于發(fā)光緩存技術(shù)，僅對(duì)場(chǎng)景中某些特定的間接照明進(jìn)行采樣，然后對(duì)剩余的點(diǎn)進(jìn)行插值計(jì)算，速度會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)直接計(jì)算，特別是具有大量平坦區(qū)域的場(chǎng)景，且不會(huì)產(chǎn)生大量的雜點(diǎn)。燈光緩存則是建立在追蹤從攝像機(jī)可見(jiàn)的光線路徑的基礎(chǔ)上，存儲(chǔ)每一次沿路徑的光線反彈信息。在測(cè)試渲染階段將發(fā)光貼圖的預(yù)置設(shè)置為“非常低”，并降低采樣的比率為“-5，-4”，半球細(xì)分為“20”，燈光緩存的細(xì)分為“200”，則會(huì)大大縮短渲染的時(shí)間。

（四）燈光布置

燈光的布置是對(duì)技術(shù)和審美要求最高的階段，首先要對(duì)最終的效果做到胸有成竹，清楚畫(huà)面的顏色、配景、光線、構(gòu)圖等；其次要對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行全面分析，確定室內(nèi)照明的主光源、次光源，通常我們要遵循“環(huán)境光—人工光—補(bǔ)光”的布光原則；最后需分析場(chǎng)景氛圍匹配的色彩，如臥室空間通常以暖色調(diào)為主，會(huì)給人以溫馨和安逸的感受，但一幅畫(huà)面如果只有暖色也會(huì)很不舒服，所以應(yīng)在適當(dāng)?shù)牡胤匠霈F(xiàn)一些冷色來(lái)進(jìn)行冷暖色的互補(bǔ)，來(lái)達(dá)到視覺(jué)上的色彩平衡。

環(huán)境光可以使用“VRay天空”貼圖制作，在“環(huán)境貼圖”中單擊彈出貼圖對(duì)話框，選擇“VRay天空”貼圖，并將貼圖同步至材質(zhì)編輯器，設(shè)置合適的強(qiáng)度倍增值（如使用普通攝像機(jī)一般選擇0.03左右），此時(shí)的渲染效果非常暗，可以使用VRay燈光在進(jìn)光口處創(chuàng)建1盞燈光繼續(xù)加強(qiáng)環(huán)境光的照明效果。需將VRay燈光的顏色設(shè)置為藍(lán)色，并勾選“不可見(jiàn)”，完成環(huán)境光的布置。

室內(nèi)的人工光主要有燈帶、吊燈、落地?zé)?、臺(tái)燈、筒燈、射燈等。燈帶分為直形燈帶和異形燈帶，直形燈帶可以使用“VRay燈光”直接模擬；異形燈帶則需使用樣條線繪制，并將樣條線設(shè)置為“可渲染”，并在對(duì)象屬性中關(guān)閉其“產(chǎn)生陰影、接收陰影、對(duì)攝像機(jī)可見(jiàn)”等屬性，賦予樣條線“VRay燈光”材質(zhì)來(lái)進(jìn)行模擬。吊頂（吸頂燈）、臺(tái)燈、落地?zé)舳伎梢允褂谩癡Ray燈光”來(lái)模擬，燈光類(lèi)型采用球形，大小比燈的模型略大一些即可。筒燈與射燈通常使用光度學(xué)的“目標(biāo)燈光”進(jìn)行模擬，在 “燈光分布”中選擇“光度學(xué)Web”，選擇一款合適的光度學(xué)燈光文件，根據(jù)場(chǎng)景的大小及燈距離的不同自由設(shè)置參數(shù)，一般以cd和lm為燈光倍增的單位，并勾選啟用陰影，類(lèi)型為“VRay陰影”。

補(bǔ)燈的主要作用是為了烘托畫(huà)面的氛圍，如畫(huà)面暖色調(diào)過(guò)重，或畫(huà)面過(guò)于平淡，添加合適的補(bǔ)光會(huì)使整個(gè)畫(huà)面更加活躍，并能調(diào)節(jié)畫(huà)面的總體色調(diào)。

（五）細(xì)調(diào)材質(zhì)

當(dāng)燈光布置完成后，就需要表現(xiàn)材質(zhì)的質(zhì)感了。需對(duì)要表現(xiàn)材質(zhì)的特性進(jìn)行分析，并結(jié)合環(huán)境來(lái)考慮。

1.物體的固有色

當(dāng)光線照射到物體上的時(shí)候，物體會(huì)吸收一些光色，同時(shí)也會(huì)漫反射一些光色，這些漫反射出來(lái)的光色到達(dá)人的眼睛之后，就決定物體看起來(lái)是什么顏色，這種顏色常被稱(chēng)為“固有色”。在VRay材質(zhì)球中，使用“漫反射”的顏色來(lái)進(jìn)行模擬，如物體具有獨(dú)特的紋理，像木紋、大理石紋等，則可以使用“貼圖”來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.光滑與反射

一個(gè)物體是否有光滑的表面，往往不需要用手去觸摸，視覺(jué)就會(huì)告訴我們結(jié)果。因?yàn)楣饣奈矬w，總會(huì)出現(xiàn)明顯的高光，比如玻璃、瓷器、金屬。而沒(méi)有明顯高光的物體，通常都是比較粗糙的，比如磚頭、泥土等。光滑的物體表面反射出光源，產(chǎn)生物體的高光區(qū)，它的顏色是由照射它的光源顏色決定的，隨著物體表面光滑度的提高，對(duì)光源的反射會(huì)越來(lái)越清晰，在材質(zhì)編輯中，越是光滑的物體高光范圍越小，強(qiáng)度越高。

3.透明與折射

自然界的大多數(shù)物體通常會(huì)遮擋光線，當(dāng)光線可以自由穿過(guò)物體時(shí)，這個(gè)物體就是透明的。由于透明物體的密度不同，光線射入后發(fā)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，這就是折射。比如插入水的筷子，看起來(lái)是彎的。不同的透明物體的折射率也不一樣，如水的折射率為1.33，玻璃的折射率依據(jù)成分的不同在1.5-1.9左右，自然界中折射率最高的是折射率為2.417的鉆石。

（六）最終渲染輸出

最終渲染輸出是最簡(jiǎn)單的一個(gè)階段，主要是設(shè)置渲染輸出的大小和提高渲染品質(zhì)，在此階段打開(kāi)“抗鋸齒”，提高GI的采樣進(jìn)度及材質(zhì)、燈光的細(xì)分。

（七）后期合成處理

在Photoshop中進(jìn)行后期合成處理，不僅能使渲染出來(lái)的圖像變得更加精彩，還能解決在渲染時(shí)出現(xiàn)的部分細(xì)節(jié)漏洞，如重新設(shè)置渲染需耗費(fèi)大量的時(shí)間，在Photoshop中可能只需要很短的時(shí)間就可以調(diào)整完成。通常情況下，渲染的圖片保存為不經(jīng)過(guò)壓縮的“TGA”或“TIFF”格式。為了方便后期合成處理，通常還會(huì)使用腳本渲染出單個(gè)物體的通道圖及渲染出AO （ Ambient Occlusion，環(huán)境光遮蔽）圖，對(duì)圖像質(zhì)量的進(jìn)一步提升是非常重要的，甚至是必不可少的。

三、結(jié)語(yǔ)

以上就是筆者總結(jié)出的基于數(shù)字化效果圖的表現(xiàn)流程，只有在軟件使用的過(guò)程中不斷進(jìn)行分析總結(jié)，才能提煉出更為科學(xué)的一套工作流程，它能大大縮短工作時(shí)間、提高工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]火星時(shí)代.3dsMax&VRay室內(nèi)渲染火星課堂[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[2]李菲.Vray在簡(jiǎn)約臥室效果圖制作中的應(yīng)用[J].中國(guó)信息技術(shù)教育，2015.

[3]李斌，朱立銀.3dsMax/VRay室內(nèi)家裝效果圖表現(xiàn)技法[M].北京：人民郵電出版社，2012.

作者單位：

湖北科技學(xué)院藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院