王 媛

(福建師范大學閩南科技學院計算機科學系，福建 南安 362332)

基于3Ds MAX在建筑可視化設計的應用

王 媛

(福建師范大學閩南科技學院計算機科學系，福建 南安 362332)

針對建筑可視化的實現(xiàn)問題，選擇3Ds MAX作為實現(xiàn)方式，分別探討室內(nèi)外效果圖、建筑漫游動畫及虛擬現(xiàn)實，以制作實例為主，提出利用3Ds MAX軟件實現(xiàn)建筑可視化設計的關鍵技術。

3Ds MAX；建筑可視化；應用

1 引 言

在傳統(tǒng)建筑設計領域，設計師只是通過幾幅草圖來傳達給受眾，中間的設計過程除了使用長方體、等邊三角形、直角、梯形等專業(yè)領域的術語進行交流溝通外，設計過程基本無法看見，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]。通過日益強大的計算機運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，計算數(shù)據(jù)的設計過程可以快速建立，通過視覺形象將很多抽象的計算過程變成可以看到的形式，其結(jié)果也可以提前預知，人們能夠更容易修改自己的設計方案，受眾也能更容易理解設計者的思維。

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

2 3Ds MAX軟件綜述

1990年，Autodesk軟件開發(fā)公司推出了第一個動畫設計軟3D Studio，又可稱為3Ds Max或MAX，這是該公司開發(fā)的基于個人電腦系統(tǒng)的三維動畫渲染和制作軟件，它集建模、動畫、材質(zhì)設置和渲染方案為一體，具有很好的人機交互功能和適用性[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計剛剛起步的時候就開始運用了,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,在所觀看的動畫短片中,建筑模型的精細程度和景觀漫游動畫的流暢度都要靠3Ds MAX來實現(xiàn)。

3 建筑可視化設計

當計算機可視化應用于各種領域，特別是建筑設計領域中，產(chǎn)生了神奇的效果，建筑可視化設計這一新的科學分支應運而生，在大數(shù)據(jù)時代，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)，具有少投入高回報的特點，面對大量的市場需求已經(jīng)取得階段性成果。建筑設計師和設計機構在實際應用過程中已經(jīng)體現(xiàn)建筑可視化產(chǎn)品的價值，依托數(shù)字圖像技術，通過模擬工程設計、建筑效果圖、多媒體宣傳片等對未來場景進行虛擬呈現(xiàn)，可以幫助設計機構將草稿紙上的設計理念變成生動、逼真的視覺效果，使受眾對工程項目和建筑項目有更清晰的認知。從抽象化變?yōu)榫呦蠡倪^程中，設計理念更直觀、更有說服力。建筑設計可視化產(chǎn)品也可以被認為是一種媒體形式，具有突出的大眾傳播的特點：無論是建筑效果圖，還是房地產(chǎn)影視動畫等建筑設計可視化產(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確性，并獲得預期的效果。

建筑可視化設計主要包括以下幾點內(nèi)容：室內(nèi)外效果圖、建筑漫游動畫、虛擬現(xiàn)實等。

3.1 室內(nèi)外效果圖

室內(nèi)效果圖是室內(nèi)設計師描述抽象思維，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計師設計表現(xiàn)各個部件、材料、性質(zhì)、結(jié)合方法等之間的關系，通過對物體的色彩、質(zhì)感、造型、結(jié)構等諸多因素的忠實表現(xiàn),真實地再現(xiàn)設計師的創(chuàng)意構思,從而起到連接設計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節(jié)處理，比如藍天，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)實際情況的不同而不同，需要隨機而變，這樣設計師才能制作出令人滿意的效果圖。

3.2 建筑漫游動畫

建筑漫游動畫,又被稱為房地產(chǎn)動畫。運用3Ds MAX軟件在計算機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、配套設施，將虛擬人物、動物導入3Ds MAX軟件渲染出的序列圖片中，運用3Ds MAX軟件中的粒子流系統(tǒng)制作風、雨、雷、電等動畫特效，一幕幕畫面動態(tài)地存在于建筑面游動畫中，后期處理運用遠景、近景、全景、特寫等表現(xiàn)動畫的縱深感，受眾可以從任意角度、方位進行瀏覽觀看。

3.3 虛擬現(xiàn)實

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

構成虛擬現(xiàn)實的基本條件有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)境中的真實程度[4]。②互動性，用戶能夠與虛擬現(xiàn)實場景達到相互溝通交流，虛擬現(xiàn)實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準[5]。

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

4 3Ds MAX應用于建筑可視化設計的實例

目前，無論是國內(nèi)還是國際建筑領域當中，主要通過3Ds MAX這款三維制作軟件來表現(xiàn)建筑可視化設計。下面筆者將結(jié)合自己平時的一些制作實踐從3Ds MAX應用于建筑可視化設計，運用實例分析3Ds MAX在建筑可視化中的應用。

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中燈光的設置不要有隨意性，應該做好整個室內(nèi)場景的布光規(guī)劃。

4.1.4 創(chuàng)建攝影機

在開始渲染前要創(chuàng)建并調(diào)整好相機，把攝像機的高度設好，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)設計時應根據(jù)不同的文化內(nèi)涵進行風格上的選擇。在制作這樣的室內(nèi)效果圖時，需要了解房屋的構造，先根據(jù)房屋的平面圖來進行設計，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 設置燈光

相比室內(nèi)效果圖設置燈光更為復雜，不僅考慮光源本身，天光也要注意。

4.2.4 創(chuàng)建攝影機

在開始渲染前要創(chuàng)建并調(diào)整好相機，通常是把攝像機的高度設好，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，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，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進行后期處理，為其添加藍天、白云、灌木、落葉等素材。

4.3 3Ds MAX制作建筑漫游動畫

建筑漫游動畫作為從誕生初期，就應用于房產(chǎn)項目的銷售、宣傳完成，評估等中。在建筑動畫還沒有應用之前，傳統(tǒng)作法是制作微觀模型。但微觀模型的缺點是需要對原物進行縮小制作，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。建筑漫游動畫則完全相反，給受眾帶來難以比擬的真實感與現(xiàn)場感，從而更快、更準地做出定購選擇，大大加快建筑項目銷售的速度。同時制作出的建筑漫游動畫還可以應用在網(wǎng)絡和多媒體中，免費進行播放，從而達到營銷性的宣傳效果[6]。

建筑漫游動畫制作之前要充分做好腳本規(guī)劃和設計，如主體要表現(xiàn)整體效果、有些部分需要細致表現(xiàn)、攝影鏡頭的擺放位置、每段鏡頭片段時間控制、視覺效果、藝術效果、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

建筑主體模型的動畫完成后，為建筑模型賦予材質(zhì)，布置燈光。根據(jù)攝影機動畫設定好的角度進行局部調(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進行整合和調(diào)色，要根據(jù)所寫的腳本進行適當?shù)男薷摹Ｈ鐖D11～12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 實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實場景

3Ds MAX本身做為一個三維建模軟件，自身無法實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實，需要同其他相關軟件進行結(jié)合，例如游戲引擎Unity 3d。Unity 3d雖然是一個全面整合的專業(yè)游戲引擎，但可以用于做虛擬現(xiàn)實(或者虛擬現(xiàn)實增強)。

5 3Ds MAX軟件實現(xiàn)建筑可視化設計的關鍵技術

5.1 結(jié)構庫層次建立

對于建立的模型庫必須建立一個有序及有條理的層次機構庫，能夠快速并且準確呈現(xiàn)出在實時漫游系統(tǒng)中的模型，同時也能夠使系統(tǒng)中的資源得到高效利用[7]。

5.2 優(yōu)化技術

為了提高效率和美化外觀，必須對3Ds MAX文件進行優(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)碼相機選擇合適的角度進行采集，可提高材質(zhì)紋理的清晰度和模型的精細度。

6 總結(jié)與展望

3Ds MAX三維制作軟件在建筑可視化設計剛剛起步的時候就開始運用了,作為三維制作中的主要軟件,有著很重要的功能，建筑模型的精細程度和建筑動畫的流暢度都要靠3Ds MAX來實現(xiàn)。由于3Ds MAX貫穿于建筑可視化設計的整個流程，其軟件操作具有一定的復雜性，同時還融入了其他學科知識，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，加上筆者的能力有限，在許多方面還有待進一步的完善。但是，出于對3Ds MAX應用于建筑可視化設計的實踐價值的認識，筆者在正視挑戰(zhàn)的前提下，盡力應對挑戰(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.建筑與可視化設計方法[J].中外建筑，2009，(01)：52-54.

[2]尚玲.基于雙目視差的液晶三維立體顯示系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].中國西部科技，2014,(08):18-19.

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

[4]楊華春,趙懷勛,孫藝笑.虛擬現(xiàn)實及其應用[J].科技咨詢導報，2006,(18):17.

[5]陳云迪.發(fā)展中的虛擬現(xiàn)實技術[J].計算機教育，2004,(11):33-36.

[6]紀赫男.現(xiàn)代動畫應用-建筑動畫[J].無錫南洋職業(yè)技術學院論叢，2009,8(03):62-69.

[7]夏蕾.3D MAX在城市虛擬現(xiàn)實建模中的應用[J].電子測試，2013,(10):126-128.

[8]曾影,張雪松,單莉.基于3D Max的校園場景可視化的設計與實現(xiàn)[J].湖北大學學報：自然科學版，2014,(02):190-194.

[責任編輯：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，福建師范大學閩南科技學院助教，碩士。

TP 391

A

10.3969/j.issn.1673-1492.2015.06.007

來稿日期：2015-07-07