數(shù)字沙盤影片制作中的模型制作與燈光渲染研究

李海英

摘 要

數(shù)字沙盤影片綜合運用了計算機程控技術、三維動畫技術、圖像技術與電技術等，借助數(shù)字化投影的方式實現(xiàn)，充分展示區(qū)位特征，具有豐富多變的動態(tài)化視覺效果，容易讓觀眾形成共鳴。本文以臨滄城市規(guī)劃館的數(shù)字沙盤地幕影片項目為例，影片主題為《相約臨滄》，對其設計思路進行分析，同時探討畫面設計與鏡頭語言的運用，重點研究制作模型與渲染燈光過程中的問題，通過應用多種軟件來解決制作異形模型的問題，借助分離模型、用貼圖來替代燈光效果的方式與運用Omni燈光技術應對建筑屋頂燈光問題，成功完成該項目的設計任務。

關鍵詞

數(shù)字沙盤影片;模型制作;燈光渲染;畫面設計

中圖分類號： G09B25/00 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 01

0 引言

數(shù)字沙盤影片具有較高的科技含量，使用先進的展示手段，精湛的設計方法，可展示的內容極為豐富，具有知識性、互動性與趣味性。制作數(shù)字沙盤影片時需要關注其色彩質感，做好景觀設計，要掌握沙盤模型所呈現(xiàn)的效果與實際的景觀效果，另外還要重視燈光效果，通過合適的燈光對沙盤中設置建筑的特色之處加以突出，結合景觀特點來配備與選擇燈光。本文結合具體項目分析制作數(shù)字沙盤影片，論述模型制作與燈光渲染的關鍵事項。

1 項目概況

臨滄數(shù)字沙盤地幕影片是受臨滄市城鄉(xiāng)規(guī)劃局委托，制作一部時長6分鐘，以《相約臨滄》為主題的影片。從生態(tài)、自然以及人文等方面來展示臨滄，最終達到震撼觀眾的效果，使觀賞者能夠感受到臨滄的獨特魅力。影片的制作同樣考慮到第五屆亞洲微電影藝術節(jié)，所以是個不小的挑戰(zhàn)。

2 影片設計思路

影片選取兩種視角，分別是爺爺鐘巖的“看”的視角與孫女鐘靜姝的“聽”的視角，借助這兩種完全不同的視角，將鏡頭轉移到臨滄的文化、歷史、自然、城市、未來等多個方面，借此來展現(xiàn)人與所生活的城市之間存在的關系，也充分展示出二者之間的相互影響，使人與人以及人與城市間形成更加穩(wěn)固的關系，能夠對城市產(chǎn)生深厚的情感。利用同期聲穿插靜姝的獨白，使觀眾仿佛身臨其境，對臨滄充滿向往與期待。

數(shù)字沙盤系統(tǒng)主要組成部分有計算機集群系統(tǒng)，數(shù)字化城市互動系統(tǒng)與影片觀賞，選擇運用聯(lián)屏顯示技術，無縫拼接地屏與墻屏，可通過三維鼠標與觸摸屏兩種工具實現(xiàn)操作與互動需求，形成裸眼3D視覺效果。影片屬于三維輔助決策系統(tǒng)型解讀片，在數(shù)字沙盤系統(tǒng)中可用三維鼠標進行交互式瀏覽，設置差異化的比例尺狀態(tài)，動態(tài)化地自由旋轉、縮小以及放大沙盤?；宇愋椭饕ㄈS輔助決策系統(tǒng)、交互漫游與主題互動，通過應用三維輔助決策系統(tǒng)，可以分析與瀏覽城市規(guī)劃項目，所用的方法具有可視化、動態(tài)化與三維優(yōu)勢，以此實現(xiàn)輔助決策功能。系統(tǒng)還能夠對現(xiàn)有的方案做出調整，具體可調整信息包括樓層、棟數(shù)、紋理、材質、朝向與體量。

3 鏡頭語言與畫面設計

影片設計過程中，鏡頭語言的合理運用與畫面設計均是極為關鍵的工作。在該影片中，鏡頭穿越云層，展示給觀眾臨滄的壯麗山河，順延山脈推進鏡頭，以俯瞰的視角觀賞山水，展示各類場景，配合相應的解說詞。首先展示了旅游十字、X型物流與東西二環(huán)線線型，依照空間發(fā)展目標，對中心城區(qū)實施提升質量與擴大容量的操作，打造出“一中心，四組團”的獨特空間結構。在主城核心區(qū)中，使用金龍獻瑞與鳳凰銜玉的動畫來完整地展示出山水格局，展示其風土民族風情、生態(tài)方面的優(yōu)勢與氣候特征;展示八大特色空間，包括都市農(nóng)莊、子孫廟記憶客廳、茶文化體驗區(qū)等，將這些各具特色的空間逐一呈現(xiàn)到畫面中;順延街面推進鏡頭，針對建筑，將其基本屬性刷新，如樓層、棟數(shù)、紋理、材質、朝向等，選擇民族風貌街區(qū)，翻新其建筑的材質，展示出鮮明的民族文化元素。在畫面中應用各種顏色對不同類型的建筑專題進行區(qū)分。展示拆遷活動時，畫面需先呈現(xiàn)出舊城區(qū)，突出其具有的擁擠與密集化的問題，而后轉化為城市中央綠地，二氧化碳量降低，氧氣含量持續(xù)升高，城市綠地系統(tǒng)中也新增了一些便民設施。對三維場景內部兩點間處于直線方向之上的可視性進行檢測。選擇終止點與起始點，如果有建筑物進行遮擋，起到遮擋作用的建筑將會轉變成紅色，通視線原本的顏色也會隨之發(fā)生變動，一段為黃色，另外一段則為紅色。展示一組三維鏡頭，城市漫游與城市天際線。進行退讓分析，需對建筑物規(guī)劃六線進行判斷，確定是否達到要求。進行視域分析，在制高點位置進行遠眺，可視范圍將變?yōu)榫G色[1]。

在強化鏡頭語言的表達效果時，可選擇一些有效的拍攝手法，展示視角時可采用航拍與延時攝影的方式，具體對應的拍攝內容為風景與建筑群，通過這兩種拍攝方式可以在畫面中展示出肉眼難以察覺的景象。通過音樂來吸引觀眾對于影片的關注，設計畫面時還要穿插一些城市地標，注重音樂與畫面的配合，給觀眾保留更多想象空間。通過運用動畫來對畫面感進行豐富，拍攝期間更多地把控畫面進行運動的基本規(guī)律，結合鏡頭語言在影片中展示動畫藝術[2]。

4 制作要點分析

4.1 模型制作

制作模型是影片設計中的重點，設計過程中必須關注到一些制作要點。該影片的模型制作工作存在缺少必要的資料的問題，這給模型設計制作工作提升了難度，不僅僅要制作出普通的建筑模型，同時還要按照要求建設出異形類模型，這種模型制作工作實現(xiàn)難度極高，需要根據(jù)模型的形狀特點，運用更為復雜化、特殊化的制作方式，使用的主要軟件是3Dmax，同時還應用nurbs建模法與poly建模技術，另外還可運用多種輔助類軟件，如Substance Painter 2與Photoshop等。優(yōu)化模型時，選擇運用MeshSmooth這一指令，確保順利完成模型制作任務。依照建筑圖紙形成建筑模型構架，控制建筑比例，拼接立面墻體，關注質感與色彩的運用。

3Dmax軟件以PC系統(tǒng)為應用基礎，對于硬件配置并無過多的要求，通過安裝應用插件可補充該軟件的功能，強化原本的設計功能，滿足更多的模型設計需求，可對建模步驟進行堆疊處理，因此設計出的模型能夠保留相對偏大的設計彈性，屬于性價比比較高的模型設計軟件，操作過程也極為簡單，軟件整體具有較強的操作性[3]。配合應用的nurbs屬于比較具有優(yōu)越性的建模方式，能控制模型物體表面的呈現(xiàn)曲線度，通過對模型的曲線效果進行控制與完善，確保模型造型更加生動與逼真，再應用poly建模技術，實現(xiàn)多邊形建模需求，修改調整模型的工作也更容易實現(xiàn)。

4.2 燈光渲染

實施場景渲染工作時，需要使影片具有更加真實的畫面，因此選擇將模型與實景結合運用，通過分層設計的方法實現(xiàn)設計目標。影片中有一個鏡頭是鳥瞰兩院落一館的夜景，該區(qū)域的建筑具有古代建筑式屋頂，建筑內部結構極為復雜，同時還有很多別致的細節(jié)設計，將這種建筑場景設計成夜景的形式呈現(xiàn)出來可以形成美麗震撼的視覺效果。首先將夜景部分完成，而后發(fā)現(xiàn)在設計屋頂部分的燈光效果時產(chǎn)生了問題，設計出燈光效果并不好且與實景存在極大的區(qū)別，必須進行調整，不僅要達到實景的效果，最終需趕超實景。結合燈光渲染部分的設計要求，選擇運用Editabie Mesh，對模型進行分離，依照屋頂既有的朝向將屋頂有效分離，為了解決細節(jié)問題，選用逐步分離的方式，確保屋頂部分可以被完整地分離，完成分離之后，應用VRayBlendMt實現(xiàn)物體對應的通道貼圖，以此替代燈光效果。為了凸顯該處建筑墻體部分的效果，采用Omni燈光技術，將兩種不同的技術應用到燈光渲染的環(huán)節(jié)中，形成的設計效果完全超出預先設想的效果。通過這種創(chuàng)新化的燈光渲染設計方式，直接縮減了渲染需要的時間成本，加快了設計節(jié)奏，最終也形成了極佳視覺效果。

5 結語

本文結合臨滄數(shù)字沙盤地幕影片設計項目，分析了制作這種數(shù)字化影片時，制作模型的要點與渲染燈光的關鍵問題，這兩個環(huán)節(jié)在設計過程中既重要，又具有較高的實現(xiàn)難度。設計建筑模型時，問題集中體現(xiàn)在異形模型的制作方面，必須運用更加復雜的制作技術，綜合應用了3Dmax、nurbs、poly等軟件與建模方法，同時發(fā)揮出輔助軟件的作用，完成了模型的制作與優(yōu)化任務;燈光渲染時需強化畫面的真實感，將模型與實景進行結合，在某個場景中，屋頂燈光效果出現(xiàn)問題，使用分離模型技術、VRayBlendMt與Omni燈光技術，解決了燈光渲染的問題，最終達成設計目標。

參考文獻

[1]程忠波.淺析數(shù)字沙盤的設計與應用[J].電子制作，2014，000（024）：68-68.

[2]吳思齊.“數(shù)字沙盤”為農(nóng)業(yè)規(guī)劃排兵布陣[J].農(nóng)村工作通訊， 2015，No.668（24）：66.

[3]張勇軍.多媒體城市數(shù)字沙盤投影技術運用與實例分析[J].城市建設理論研究（電子版），2012，000（007）：1-4.