三維軟件新技術(shù)在園林效果圖制作中的應用

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簡介： 介紹了當前與園林設計相關(guān)的三維軟件的前沿技術(shù), 以及綜合運用這些新技術(shù)來制作高質(zhì)量的園林效果圖的方法、技巧。
關(guān)鍵字：風景園林 三維軟件 效果圖 3DSMAX

1　引言

　　計算機輔助設計技術(shù)應用于園林設計時間并不長, 但是每個時代的軟件、硬件的技術(shù)變遷卻對園林設計效果圖的制作產(chǎn)生了深遠的影響。今天我們面對各式各樣的三維制作軟件, 我們所面臨的問題不僅僅是能夠用一個軟件將我們的設計意圖表現(xiàn)出來, 而且還包括熟練的將各種不同的軟件協(xié)調(diào)起來發(fā)揮它們的各自的特色, 最后達到快速的制作滿足實踐要求的高質(zhì)量園林效果圖。

　　2　園林效果圖的制作

　　2.1 常用的制作軟件

　　2.1.1 常用的三維軟件　當今的三維軟件在制作效果圖上用的較多的有3ds max、3D V IZ、B ryce、V ue、M aya 等。對于我們制作園林效果圖來說, 3dsmax 應該是首選的, 現(xiàn)在最新的版本是6.0, 已經(jīng)是一個十分成熟的軟件。3dsmax 有以下幾個優(yōu)點使得它特別適合用來做園林效果圖:①有眾多的第三方廠家為3dsmax 開發(fā)各種應用插件, 使它在制作園林效果圖時更加快捷、高效;②3ds max 對硬件的要求相對較低, 操作界面友好; ③3dsmax 有精確的數(shù)字輸入系統(tǒng), 參數(shù)化較強, 同時配合插件又有很強的不規(guī)則形體的塑造功能, 因此使得我們園林效果圖中的園林建筑和其它不規(guī)則形體都能得到很好的表現(xiàn); ④3dsmax能緊密與A utodest 的A uto CAD 配合使用, 能夠?qū)AD 的*1dwg 文件幾乎無損的導入到3dsmax 中, 因此使我們可以精確的控制園林平面圖的尺寸和比例, 從而也可以精確的制作園林效果圖; ⑤3ds max 6.0 整合了渲染速度最快的De2fault Scanline Render (默認掃描渲染器) 和高質(zhì)量的M entalray Render, 因此可以滿足實踐中對于效果圖的渲染速度和圖像質(zhì)量的苛刻要求。

　　另外, 在園林效果圖的制作中我們常常需要制作大量的逼真的自然景觀, 而V ue 和B ryce 這兩款三維軟件正是針對制作三維自然景觀而開發(fā)的, 具有極強的三維自然景觀塑造能力, 而且都可以將各自的模型以* .3DS 的格式導入到3dsmax中, 從而使我們在園林效果圖中可以逼真的模擬自然景觀。對于這兩款軟件來說,V ue 在操作界面上更接近3dsmax, 而且有大量的預設的天氣、植物模塊等, 制作自然景觀時更高效, 因此, 在制作自然景觀較多的園林效果圖時, 我們可以采用V ue 或3dsmax+ V ue 的方式來完成。

　　2.1.2 常用的輔助軟件　制作園林效果圖是各種軟件配合使用的操作過程, 利用多種軟件的配合使用可以彌補3dsmax 軟件的不足, 同時也可以更加快捷、完美的完成園林效果圖。在園林效果圖的制作過程中所用到的輔助軟件有: ①Photoshop- 屬于A dobe 公司開發(fā)的用于處理平面圖形的圖形處理軟件, 這是一個我們很多人都比較熟悉的軟件, 它是園林效果圖前期制作3dsmax 材質(zhì)貼圖和后期效果圖處理的不可缺少的工具。②Deep Paint 3D - 是R igh t Hem i2sphere 公司開發(fā)的一個可以在三維模型上進行繪圖的軟件, 在園林效果圖的制作過程中可以用來在模型上處理貼圖的邊界, 可以將一張貼圖變成一張較大的無縫的貼圖, 即可以在兩個物體上產(chǎn)生羽化邊緣的過渡。在園林效果圖的制作實踐中我們常用它來處理園路和草坪的邊界, 使園路到草坪實現(xiàn)平滑的過渡, 更加符合實際, 同時也使效

　　果圖更加逼真。③Illusion- 是WonderTouch 公司開發(fā)的二維特效制作軟件, 在園林效果圖的制作中, 我們可以使用Illusion 的粒子系統(tǒng)來制作真實感很強的流水效果, 而且制作調(diào)整都比較簡便[ 6 ]。

　　2.1.3 常用的3dsmax 插件　眾多的第三方廠家為3dsmax 開發(fā)的各種功能齊全的插件為我們用3dsmax 做效果圖提供了極大的便利[ 2 ]。

　　在做園林效果圖的過程中我們用到的插件有: ①T ree Storm - 是Onyx Computing 公司開發(fā)的一套3dsmax 下的樹木插件, 自帶270 多種不同類型的樹木庫文件, 同時還提供了風向動力學特性, 在實踐中可以根據(jù)自然規(guī)律設定風對樹木的影響, 而且可以對樹葉分別給予貼圖, 因此適合用來制作園林效果圖中的樹木景觀。另外值得一提的是, T ree Storm 還帶有一個T ree P rofessional的樹木專家外部軟件, 可以實現(xiàn)在3dsmax 外制作樹木, 然后再導入3ds max 中使用。②ForestPack L ite 1153- 是Itoo Softw are 公司針對3dsmax60 開發(fā)的森林制作插件, 運用這個插件我們可以快速的在園林效果圖的場景中制作大面積的森林、草地景觀, 而且效果相當逼真。③D ruid- 是SisyphusObject 公司開發(fā)的一個專門制作草叢的3ds max 插件, 使用它可以在園林效果圖中制作各種不同形態(tài)的草叢, 而且它能夠模仿風吹草叢的效果, 使我們制作出來的園林效果圖更具真實感。④RPC- 是A rch Soft 公司獨創(chuàng)的一套全息三維模型插件, 它通過使用真實的360 度旋轉(zhuǎn)貼圖,渲染后可以得到照片級的逼真效果, 是我們制作園林效果圖不可多得的工具。A rch Soft 公司目前已開發(fā)了近60 種不同類型的RPC 庫, 包括樹木、花草、靜態(tài)人物、動態(tài)人物、汽車、噴泉等。

　　2.2 園林效果圖的制作過程

　　在制作園林效果圖的具體實踐中, 根據(jù)不同效果圖的不同要求制作的過程不盡相同, 但大體上有以下幾個步驟: ①對效果圖的整體分析。②建立三維場景、模型。③給予不同的模型以適當?shù)牟馁|(zhì)和貼圖。④選擇適合要求的渲染器渲染輸出。⑤后期處理, 并輸出合乎實踐要求的園林效果圖。

　　2.2.1 整體分析　所謂整體分析指的是根據(jù)不同景觀的特色來具體分析園林景觀的主體和細節(jié), 從而確定園林效果圖要表現(xiàn)的主體、整體效果, 需要表現(xiàn)的細節(jié)等內(nèi)容; 同時通過整體分析,我們還需要確定哪些景觀元素在三維軟件中制作, 哪些部分在后期制作軟件中加工處理。當然,根據(jù)不同景觀的要求, 合理地選用不同的軟件也是我們在整體分析階段需要解決的問題。

　　2.2.2 建立場景、模型　對于制作效果圖來說,場景與模型的建立是至關(guān)重要的。在實踐中園林效果圖場景的確定主要取決于效果圖最終要表現(xiàn)的視角和范圍, 以及場地周邊的整體景觀。在園林效果圖中建立模型指的是, 利用三維軟件在虛擬的場景中建立各景觀要素的模型。根據(jù)模型與實際景觀要素的關(guān)系我們可以將模型分為三類:①實體模型: 模型是按照實際的景觀要素的比例來制作, 模型在三維虛擬空間中有一定的體量, 并占有類似真實景觀要素在真實世界中的所占有的空間。這種模型制作自由度大, 可根據(jù)設計量身定做, 而且還具有修改方便、細節(jié)表現(xiàn)清晰的優(yōu)點,再給予模型合適的材質(zhì)和環(huán)境燈光, 完全可以達到令人信服的真實效果。這種模型的不足之處是,模型的多邊形面數(shù)較多, 如果模型量非常大的話,會降低計算機的響應速度, 對硬件有一定的要求。這種建模的方式適合用來建立園林效果圖中的園林建筑、雕塑、建筑小品、道路、山體、地形、水體等景觀要素。②貼圖模型: 模型在場景中僅僅是一個平面(P lane) 物體或者是兩個互相垂直的平面所構(gòu)成的十字形網(wǎng)格物體。相對于實體模型來說, 以這種方式建立的模型并不具有真實景觀要素的結(jié)構(gòu), 而僅僅是真實景觀要素的一個影像。這種模型包括Opacity (不透明) 貼圖模型和RPC 全息模型兩種模型。這兩種模型的不同點是,Opacity 貼圖模型只反映物體的單面效果, 因此在制作園林效果圖中, 只能應用于物體正對攝像機的情況。而RPC 全息模型則同時具備物體的三維影像信息,可以在園林場景中任意的旋轉(zhuǎn), 進而表現(xiàn)模型的不同側(cè)面的景觀效果。這兩種模型由于并沒有真正建立復雜的三維模型, 因此可以大大減輕計算機的計算壓力, 同時還可以達到逼真的景觀效果。在園林效果圖的制作中, 這種建模方式適合用來建立樹木、花草、人物、交通工具等模型。③粒子模型: 這種模型是通過3dsmax 提供的粒子系統(tǒng)建立的。在園林效果圖的制作中, 可以用來制作噴泉、瀑布等園林水景。具體的做法是, 先使用3dsmax 的Super Sp ray (超級噴射) 粒子, 再對生成的粒子模型運用重力、導向板等空間扭曲的功能, 進而制作出以假亂真的水景效果。

　　2.2.3 材質(zhì)和貼圖　在制作園林效果圖時, 材質(zhì)與貼圖對于我們效果圖的質(zhì)量有重要的影響, 它們會直接影響園林效果圖的最終視覺效果。3dsmax 6.0 擁有功能強大的表面材質(zhì)和貼圖編輯功能。充分運用3dsmax 6.0 提供的材質(zhì)和貼圖編輯功能, 我們不但可以使園林效果圖模型在材質(zhì)上得到很好的表現(xiàn), 同時還可以在一定的程度上減輕我們建模的工作量。例如我們前面所說的貼圖模型的建立。另外, 利用材質(zhì)和貼圖的配合我們還可以輕松的建立園林效果圖中經(jīng)常用到的水面、凹凸墻面、瓦片屋頂?shù)哪Ｐ?。用這種方式建立的模型再配合以適合的燈光, 可以渲染出令人信服的真實效果。

　　2.2.4 渲染經(jīng)過以上各階段的工作, 我們得到了園林效果圖的整體三維場景模型, 渲染便是將場景模型轉(zhuǎn)化為圖像的必不可少的步驟。為了保證園林效果圖的質(zhì)量, 我們在制作效果圖之前首先要確定渲染器的類型, 因為, 不同的渲染器對模型制作、表面材質(zhì)、燈光設置等有不同的要求, 也會直接影響園林效果圖的最終質(zhì)量?，F(xiàn)在的渲染器可分為兩大類, 一類是“線性掃描渲染器”, 另一類是“全局光域”渲染器。3dsmax6.0 整合了兩種類型的渲染器, 屬于第一類的有Default Scanline Render (默認掃描渲染器) , 是3dsmax 6.0 的默認渲染器。屬于第二類的有L igh tT racer (光跟蹤) 渲染器、Radiosity (光能傳遞) 渲染器、M entalray Render 渲染器, 其中M entalrayRender 渲染器是3dsmax 610 的標準附屬渲染器。對于制作園林效果圖來說, 我們可以根據(jù)對效果圖不同的質(zhì)量要求來選擇不同的渲染器。對于質(zhì)量要求一般的園林效果圖, 我們首選DefaultScanline Render, 它具有的特點是完全兼容3dsmax的材質(zhì)和燈光, 并且是當今渲染速度最快的渲染器。對于質(zhì)量要求較高的園林效果圖, 我們可以選擇L igh t T racer 或M entalray Render 渲染器, 它們的特點是兼容3dsmax 的大部分材質(zhì)和燈光, 對模型的精度要求較低, 渲染質(zhì)量非常高,可以滿足對圖像質(zhì)量的苛刻要求。另外還有一個值得推薦的渲染器是F inalrender 渲染器, 是一個屬于“全局光域”類型的3dsmax 外掛渲染器。這個渲染器完全兼容3dsmax 的標準材質(zhì), 并且可以得到出色的渲染效果, 唯一的缺點是參數(shù)較多,參數(shù)間的關(guān)系較難理解和掌握。

　　2.2.5 后期處理　一般來說, 經(jīng)渲染得到的效果圖僅僅是最終園林效果圖的一部分, 要得到一個完美的效果圖, 我們還需要利用后期處理軟件對其進行修改、調(diào)整、補充和添加必要的特效。在這一階段, 我們可以充分發(fā)揮Photoshop對于平面影像處理的強大功能, 來完善園林效果圖。處理的內(nèi)容大體包括以下幾個方面: ①添加天空、動物、陰影和其它未能在3dsmax 中建模的景觀要素。②對園林效果圖的整體比例關(guān)系、透視效果、色彩進行校正和調(diào)整。③利用Photoshop 的特效插件, 在園林效果圖中加入景深、云霧、光圈等特殊效果。最后輸出高質(zhì)量的園林效果圖。

　　3　制作技巧

　　在園林效果圖的制作過程中, 適當?shù)厥褂靡恍┘记煽梢栽跍p輕我們建模工作量的同時, 大大加快建模的速度, 而且還可以在最終的效果圖中達到更好的景觀效果[ 4～ 7 ]。針對制作園林效果圖的特殊要求, 我們分別討論以下幾個方面的效果圖制作技巧: ①) 人群:在三維場景中插入人物的一般做法是在場景中直接插入RPC 人物或含有人物貼圖的P lane (平面)模型, 但是這種作法對于表現(xiàn)園林效果圖中的人群來說顯得過于繁瑣, 而且也不容易表現(xiàn)出人群自然的疏密狀態(tài)。比較簡便的方法是, 首先利用3dsmax 的Forest Pack L ite 1153 插件在三維場景中規(guī)定的范圍內(nèi)制作出符合設計要求的P lane(平面) 模型群, 然后再將制作好的人物材質(zhì)指定給這些模型, 最后經(jīng)過渲染即可達到逼真、自然的人群效果。②山峰、土丘: 就目前來看, 3ds max6.0 有多個插件可以用來制作各種不同形態(tài)的山峰、土丘模型, 如TerraScape、D ramScape 等, 而且對于簡單的地形、山脈我們甚至可以直接用3dsmax 的網(wǎng)格編輯工具來制作。但是在需要制作真實感很強的山體時, 我們有必要使用B ryce 或V ue 等專業(yè)的自然景觀制作軟件, 使用這些軟件可以快速的制作出具有極強真實感的山體模型,而且, 這些模型還可以方便地以* .3DS 的格式導入到3dsmax 中, 最后再給予模型適合的材質(zhì), 即可完成效果逼真的自然山體景觀。③瀑布、水面:流水瀑布和水面是園林效果圖中經(jīng)常使用的景觀要素, 制作起來也較其它的模型難, 不過如果巧妙地使用一些制作技巧, 還是能夠比較快速的地實現(xiàn)完美的園林效果。對于瀑布的制作3dsmax 目前還沒有制作瀑布特效的插件, 因此只能使用3ds max 的粒子系統(tǒng)進行模擬, 但是這樣的粒子模型不但制作起來相當復雜, 而且如果場景較大,還會嚴重的影響計算機的響應速度。所以在實踐中我們多使用復合表現(xiàn)的方法來制作流水瀑布的效果, 即綜合利用粒子系統(tǒng)與大氣霧效果的方法來制作。另外一種制作瀑布的方法是在后期合成時加入瀑布效果, 這也是我們認為最為快捷和完美的園林瀑布制作手法, 即利用Illusion 3.0 的粒子系統(tǒng)直接在園林效果圖的瀑布區(qū)域制作出流水效果。用這種方式制作瀑布不但具有極強真實感,而且制作調(diào)整都非常方便。對于平面水的制作一般是通過制作特殊的水材質(zhì)來實現(xiàn), 即P lane (平面) 模型+ 水材質(zhì)。有時為了使整個水面的材質(zhì)更加豐富、更加富有真實感, 我們也常常使用兩層模型來制作水面的效果, 具體的做法是, 先建立兩層模型并且賦予不同的材質(zhì), 然后再通過調(diào)整兩層模型之間的透明度來達到我們設計要求的效果。④樹木、花草: 樹木、花草是園林中重要的景觀要素, 也是園林效果圖不可缺少的部分。制作中遠距離的樹木、花草的貼圖和RPC 方法我們已經(jīng)在前面討論過了, 在這里我們主要討論近距離樹木的制作技巧。根據(jù)不同的設計要求, 我們可以選擇在三維場景中用T ree Storm 來建立樹木模型, 或者使用Photoshop 在后期處理中加入近景樹木效果。這兩種方式都可以達到很好的表現(xiàn)效果, 但相比之下, 使用T ree Storm 建模的方法具有更大的自由度。同時使用三維模型貼圖方式制作的樹木真實感同樣非常強, 而且還具有風力動力學功能,能夠得到令人信服的視覺效果[ 1～ 3 ]。

　　4　結(jié)　語

　　三維軟件以真實的三維模型、逼真的色彩和高精度的輸出產(chǎn)品, 使得它得到了越來越多的園林設計師的青睞, 而且它以逼真的圖像來表達設計的方式也深刻地影響著我們的設計觀念, 使人們深深地感受到數(shù)字化的威力與迷人之處。當前隨著計算機每一次的軟、硬件技術(shù)革新, 設計工作都會變得越來越富有創(chuàng)造性, 設計出的作品也越來越完美。