Enscape for SketchUp虛擬漫游技術(shù)在展廳設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

張?jiān)谟?/p>

（廣東環(huán)境保護(hù)工程職業(yè)學(xué)院，廣東 佛山 528216）

一、引言

Enscape作為輕量型渲染程序，目前兼容SketchUp、Revit、ArchiCAD等平臺(tái)，具有高效實(shí)時(shí)渲染、虛擬現(xiàn)實(shí)效果出色、操作方式簡易等優(yōu)勢(shì)，逐漸受到許多設(shè)計(jì)從業(yè)者與客戶的青睞。Enscape for SketchUp，即是Enscape在SketchUp三維軟件平臺(tái)上兩者協(xié)同工作模式，能更好地利用SketchUp建模效率結(jié)合Enscape優(yōu)質(zhì)的渲染效果與虛擬漫游技術(shù)，創(chuàng)造多種展示形式效果。本文采用SketchUp構(gòu)建室內(nèi)三維模型，協(xié)同Enscape用于展廳渲染與制作虛擬漫游效果，相對(duì)于其他三維與虛擬漫游制作軟件，該協(xié)同方式大大提升了設(shè)計(jì)與制作效率，輸出相關(guān)虛擬漫游形式功能符合客戶對(duì)全方位檢驗(yàn)設(shè)計(jì)效果的需求。

二、展廳虛擬漫游場(chǎng)景構(gòu)建分析

（一）SketchUp平臺(tái)創(chuàng)建三維模型

1.CAD數(shù)據(jù)導(dǎo)入SketchUp

利用Auto CAD軟件對(duì)展廳平面數(shù)據(jù)與尺寸進(jìn)行編輯與繪制。根據(jù)設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)內(nèi)容對(duì)展廳空間平面功能布置、立面、天花造型燈進(jìn)行描繪制作。分好線型類型與圖層，檢查線段閉合狀態(tài)，對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)要注意是否交錯(cuò)穿插，整理完善平面數(shù)據(jù)，以便導(dǎo)入SketchUp進(jìn)行建模。

2.SketchUp三維模型創(chuàng)建

使用SketchUp軟件導(dǎo)入CAD數(shù)據(jù)，調(diào)整數(shù)據(jù)單位，利用SketchUp中的拉伸命令創(chuàng)建立體元素輪廓，對(duì)展廳地面、立面、天花等造型進(jìn)行細(xì)節(jié)創(chuàng)建與調(diào)整，通過Goole Earth模型庫載入相對(duì)應(yīng)的單體模型，比如展臺(tái)、展柜、家具、燈具、裝飾品、展示產(chǎn)品等，亦可自行設(shè)計(jì)與制作個(gè)性化單體模型。場(chǎng)景模型數(shù)據(jù)大小是影響作品后期渲染輸出與展示效率的關(guān)鍵，因此需要對(duì)場(chǎng)景中的高精度模型進(jìn)行優(yōu)化，其中常用方式有：刪除模型多余的面與線元素、采用柔化、霧化等方式進(jìn)行優(yōu)化，清除多余的點(diǎn)、線、面、材質(zhì)與組件等。最后在模型信息中清除未使用項(xiàng)與修正模型，對(duì)SketchUp場(chǎng)景模型進(jìn)行最大程度的優(yōu)化。

圖1 Enscape一鍵VR模式

圖2 SketchUp基礎(chǔ)場(chǎng)景模型

同時(shí)在SketchUp中將高精度模型另存為Enscape代理文件，在場(chǎng)景中只顯示高精度模型外框，在場(chǎng)景數(shù)據(jù)中只增加組件數(shù)而不增加邊數(shù)與面數(shù)，其作用在于優(yōu)化高精度模型在模型中的面數(shù)與場(chǎng)景大小，通常可以提升場(chǎng)景后期渲染輸出速度。

（二）Enscape材質(zhì)、燈光、渲染設(shè)置

1.展廳模型賦予紋理材質(zhì)

Enscape擁有一套標(biāo)準(zhǔn)的缺省材質(zhì)，只需要編輯SketchUp自身材質(zhì)名稱即可，在材質(zhì)中輸入特定英文關(guān)鍵詞即可渲染對(duì)應(yīng)的材質(zhì)，其中，材質(zhì)關(guān)鍵詞分為特殊材質(zhì)，如Water（水）、Ocean（海）、River（河）、Vegetation（植物）、Emissive（自發(fā)光）、Grass（草地）等；另一類是標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)，主要通過表面粗糙度還有反光率來影響材質(zhì)效果，比如Glass（玻璃）、Mirror（鏡子）、Metal（金屬）、Carpaint（車漆）、Fabric（布料）、Plastic（塑料）等材質(zhì)。同時(shí)也可以在Enscape菜單欄的材質(zhì)編輯器中對(duì)物體材質(zhì)的漫反射、紋理貼圖、亮度、透明度、凹凸紋理、反射度等進(jìn)行細(xì)節(jié)調(diào)整。

2.Enscape中不同種類燈光屬性

Enscape提供了不同種類的燈光用以展示場(chǎng)景中不同的照明效果。由于Enscape中場(chǎng)景本身就帶有天光模擬模式，在使用Enscape燈光前，需要將Enscape渲染窗口中的時(shí)間改到黑夜模式，之后在SketchUp場(chǎng)景中點(diǎn)擊相應(yīng)的燈光種類選擇好燈光角度即可創(chuàng)建燈光。其中，球型燈用于模擬燈泡光照效果；射燈可利用IES光域網(wǎng)來模擬不同種類射燈效果；線性燈用于模擬藏?zé)魩Ч?；矩形燈與圓盤燈只用于模擬形狀區(qū)域光照效果，在Enscape控制面板的Enscape對(duì)象選項(xiàng)中即可對(duì)不同燈光種類參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

3.Enscape圖像面板參數(shù)設(shè)置

Enscape的渲染界面清晰明了，所有調(diào)節(jié)方式均可采用拉桿方式調(diào)節(jié)，無需輸入任何參數(shù)，操作高效便捷。整個(gè)渲染參數(shù)面板預(yù)設(shè)提供了渲染、圖像、環(huán)境、輸出等板塊。根據(jù)場(chǎng)景渲染需求輸出高質(zhì)量圖像與視頻。在以往其他渲染器的渲染模式中總會(huì)由于渲染結(jié)果出現(xiàn)模型與參數(shù)設(shè)置上的不足而造成正式渲染時(shí)長過長的情況，經(jīng)常需要靠Photoshop進(jìn)行后期修正來彌補(bǔ)缺陷。而Enscape幾乎不需要渲染等待時(shí)間，因此可以隨意反復(fù)修改模型加上圖像面板設(shè)置，就可以直接進(jìn)行圖像級(jí)別的調(diào)整，有了這一系列調(diào)整模塊即可擺脫繁重的后期處理工作，大大縮短渲染出圖時(shí)間，提高工作效率。

（三）Enscape for SketchUp虛擬漫游方式

1.一鍵VR模式

Enscape中提供一鍵VR模式（圖1），可以將Enscape中顯示內(nèi)容一鍵同步到VR設(shè)備中，支持HTC VIVE、DELL Visor、Oculus Rift 等VR頭戴設(shè)備，通過設(shè)備的操控可以輕松地進(jìn)行各類操作，直接進(jìn)行模型與場(chǎng)景修改。對(duì)設(shè)計(jì)師來說，VR具備時(shí)效性，能更好地感受三維空間，以協(xié)助進(jìn)行方案的推敲。

2.360°全景模式與獨(dú)立EXE文件

Enscape Capturing成果欄中，提供360°全景圖輸出、EXE輸出、立體全圖輸出、全景圖預(yù)覽器等功能。在360°全景圖中選好位置與視點(diǎn)，設(shè)置好相關(guān)場(chǎng)景參數(shù)與質(zhì)量即可以進(jìn)行渲染輸出。當(dāng)360°全景圖渲染完成后，可以使用全景預(yù)覽器進(jìn)行預(yù)覽與管理生成的全景圖。

Enscape中支持將場(chǎng)景輸出為一個(gè)可以獨(dú)立運(yùn)行的EXE文件，方便分享給其他人，即便對(duì)方?jīng)]安裝Enscape也可直接在電腦上運(yùn)行，EXE文件也支持VR效果顯示，在進(jìn)行項(xiàng)目商業(yè)展示中既方便又不會(huì)泄露項(xiàng)目資料，對(duì)商業(yè)數(shù)據(jù)起著保護(hù)作用。

三、展廳虛擬漫游方案實(shí)例分析

本文以某展廳為例進(jìn)行虛擬漫游方案制作，采用SketchUp進(jìn)行場(chǎng)景建模并賦予基礎(chǔ)材質(zhì)，以Enscape平臺(tái)的真實(shí)紋理材質(zhì)制作、燈光渲染調(diào)節(jié)、場(chǎng)景音效氛圍制作、虛擬漫游動(dòng)畫路線選定與節(jié)點(diǎn)制作、360°全景圖制作與云上傳來展開測(cè)試與研究，分析展廳虛擬漫游方式與效果。

（一）展廳基礎(chǔ)模型與材質(zhì)、燈光優(yōu)化

前期展廳設(shè)計(jì)概念方案確定后，進(jìn)行基礎(chǔ)場(chǎng)景模型制作。圖2效果為未渲染前模型，只賦予簡單的材質(zhì)，利用SketchUp中自帶材質(zhì)進(jìn)行模型區(qū)分，進(jìn)行天面、立面、地面等界限劃分。整個(gè)基礎(chǔ)場(chǎng)景效果結(jié)構(gòu)清晰比例準(zhǔn)確，客戶可以較為清楚地了解空間位置及基本效果。

使用Enscape紋理材質(zhì)編輯與燈光對(duì)基礎(chǔ)場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化（圖3），對(duì)不同質(zhì)地的材質(zhì)進(jìn)行模擬制作。在材質(zhì)編輯界面可以對(duì)材質(zhì)選擇對(duì)應(yīng)的類型進(jìn)行編輯，如地板采用“清漆”類型，在反照度中選擇合適的貼圖，通過著色來控制材質(zhì)的深淺變化，在凹凸選項(xiàng)可以控制材質(zhì)表面凹凸效果，反射則控制材質(zhì)表面反光程度。能更好地模擬真實(shí)世界實(shí)際的材質(zhì)紋理效果，可視化效果佳。

根據(jù)場(chǎng)景需要調(diào)節(jié)燈光氛圍效果，Enscape中的燈光效果與現(xiàn)實(shí)中開燈效果接近，燈光對(duì)周邊物體的影響與燈光緩存效果理想，照射的細(xì)節(jié)到位，燈光投影虛實(shí)明暗變化合理。

（二）展廳虛擬漫游路線與節(jié)點(diǎn)制作

在Enscape Capturing成果欄或者Enscape渲染窗口中選擇“視頻編輯”（快捷鍵K），便可以快速進(jìn)入該場(chǎng)景視頻編輯界面。Enscape視頻編輯界面簡潔明了（圖4），使用者只需進(jìn)行簡單學(xué)習(xí)即可快速掌握使用技巧。在視頻編輯界面中通過選定合適的漫游路線來設(shè)置關(guān)鍵幀，調(diào)整視頻持續(xù)時(shí)長、相機(jī)運(yùn)動(dòng)類型即可完成虛擬漫游路線視頻制作。

其中，視頻編輯界面只需要點(diǎn)擊時(shí)間軸中的關(guān)鍵幀進(jìn)入到關(guān)鍵幀編輯器中，即可對(duì)該關(guān)鍵幀進(jìn)行相關(guān)調(diào)節(jié)，如一天中不同時(shí)間段的光照效果、設(shè)置漫游路線時(shí)長、視野遠(yuǎn)近、景深焦點(diǎn)等。當(dāng)設(shè)置好整個(gè)漫游路線后場(chǎng)景中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)攝像機(jī)路徑，在關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)上會(huì)顯示一個(gè)虛擬攝像機(jī)，只需要輕點(diǎn)攝像機(jī)即可快速進(jìn)入該關(guān)鍵幀對(duì)該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編輯。最后輸出相關(guān)虛擬漫游動(dòng)畫供客戶欣賞。

（三）展廳360°全景圖制作與云上傳

圖3 Enscape紋理材質(zhì)編輯與燈光

圖4 Enscape視頻編輯界面

渲染360°全景圖時(shí)選擇好需要制作的節(jié)點(diǎn)場(chǎng)景，點(diǎn)擊Enscape Capturing成果欄選項(xiàng)中的360°全景圖輸出選項(xiàng)進(jìn)入渲染界面，Enscape渲染器即刻渲染360°全景圖。圖紙輸出的質(zhì)量根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，渲染時(shí)長根據(jù)電腦硬件決定。

全景圖制作完成后可在Enscape Capturing成果欄的管理上傳器中進(jìn)行預(yù)覽，確保全景圖輸出數(shù)據(jù)正確后選擇保存全景圖，然后利用相關(guān)全景圖合成軟件對(duì)全景圖進(jìn)行合成，也可以保存為EXE文件，在任何電腦中打開。同時(shí)，在Enscape Capturing管理器中還可以選擇上傳到云端，當(dāng)上傳成功后會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的二維碼，客戶只需要用手機(jī)中的二維碼掃描軟件即可直接在手機(jī)端對(duì)該場(chǎng)景進(jìn)行查看。

四、協(xié)同應(yīng)用平臺(tái)對(duì)比與用戶體驗(yàn)

（一）不同虛擬漫游制作協(xié)同應(yīng)用平臺(tái)對(duì)比

本案例中使用Enscape for SketchUp協(xié)作平臺(tái)進(jìn)行展廳虛擬漫游技術(shù)應(yīng)用，同類型的虛擬漫游技術(shù)應(yīng)用還有Vray for 3DSMAX、Vray for Cinema 4D等，利用同個(gè)展廳模型在這三個(gè)協(xié)同應(yīng)用平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試對(duì)比（表1）。在對(duì)比中，Enscape for SketchUp比其他兩種應(yīng)用軟件在渲染與輸出速度方面表現(xiàn)優(yōu)秀，但是在場(chǎng)景氛圍與特效效果方面表現(xiàn)較差。而Vray for 3DSMAX與Vray for Cinema 4D在渲染品質(zhì)上有優(yōu)秀的表現(xiàn)，且Vray for Cinema 4D在特效方面豐富多樣，細(xì)節(jié)表現(xiàn)精致到位。但是這兩個(gè)應(yīng)用平臺(tái)的制作操作過程繁瑣，需要調(diào)節(jié)的參數(shù)多、數(shù)據(jù)指令多、渲染速度慢等，不利于快速展示與分享。

表1 不同虛擬漫游應(yīng)用軟件對(duì)比

（二）用戶體驗(yàn)效果分析

本文將運(yùn)用Enscape for SketchUp協(xié)同應(yīng)用平臺(tái)制作的展廳設(shè)計(jì)案例對(duì)兩組人員分別進(jìn)行調(diào)查。第一組為50名設(shè)計(jì)師對(duì)該平臺(tái)虛擬漫游制作與成品展示效果的認(rèn)同度，第二組為50位商業(yè)展示空間需求客戶對(duì)該平臺(tái)虛擬漫游技術(shù)應(yīng)用方式與體驗(yàn)效果的認(rèn)同度。

在第一組調(diào)查對(duì)象中有72%的商業(yè)空間設(shè)計(jì)師對(duì)該協(xié)同應(yīng)用平臺(tái)制作的虛擬漫游制作與成品展示表現(xiàn)滿意；20%的設(shè)計(jì)師覺得表現(xiàn)力一般，8%的設(shè)計(jì)師認(rèn)為該協(xié)同平臺(tái)制作的虛擬漫游制作與成品表現(xiàn)效果差，在場(chǎng)景渲染品質(zhì)、漫游路線流暢度及場(chǎng)景氛圍方面仍有很大提升空間。

在第二組調(diào)查對(duì)象中80%的客戶對(duì)該協(xié)同應(yīng)用平臺(tái)制作的虛擬漫游制作與成品展示表現(xiàn)滿意；可以快速觀察空間，相對(duì)傳統(tǒng)二維圖片展示能更加直觀地了解空間各個(gè)角落；16%的客戶覺得表現(xiàn)力一般，部分材質(zhì)表現(xiàn)力較弱，漫游過程有些卡頓；4%的客戶認(rèn)為該協(xié)同平臺(tái)制作的虛擬漫游制作與成品表現(xiàn)效果差。

五、結(jié)語

本文通過Enscape for SketchUp 虛擬漫游技術(shù)來實(shí)現(xiàn)展廳可視化應(yīng)用，從而對(duì)展廳空間設(shè)計(jì)工作進(jìn)行更好的計(jì)算機(jī)輔助。結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目案例，從場(chǎng)景制作、賦予材質(zhì)與燈光調(diào)試、漫游路線與節(jié)點(diǎn)定位、場(chǎng)景輸出等應(yīng)用方式，最終呈現(xiàn)出完整的虛擬漫游動(dòng)畫與360°全景圖。體現(xiàn)出Enscape for SketchUp高效、智能、即時(shí)反饋的優(yōu)點(diǎn)，大大提高了設(shè)計(jì)從業(yè)人員的工作效率，滿足了其需求，縮短了設(shè)計(jì)周期并節(jié)約了制作成本，在與客戶溝通過程中提供了更加人性化的服務(wù)，增強(qiáng)了客戶直觀的真實(shí)體驗(yàn)感。Enscape for SketchUp協(xié)同平臺(tái)應(yīng)用相對(duì)于Vray for 3DSMAX與Vray for Cinema 4D平臺(tái)而言在環(huán)境特效、場(chǎng)景模型細(xì)節(jié)、紋理材質(zhì)細(xì)節(jié)、場(chǎng)景互動(dòng)等方面還存在不足，在后續(xù)軟件開發(fā)過程中應(yīng)逐步提升各項(xiàng)相關(guān)性能，為使用者提供更優(yōu)的使用體驗(yàn)?！?/p>