三維軟件新技術(shù)在園林效果圖制作中的應(yīng)用

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簡(jiǎn)介： 介紹了當(dāng)前與園林設(shè)計(jì)相關(guān)的三維軟件的前沿技術(shù), 以及綜合運(yùn)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(fēng)景園林 三維軟件 效果圖 3DSMAX

1　引言

　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用于園林設(shè)計(jì)時(shí)間并不長(zhǎng), 但是每個(gè)時(shí)代的軟件、硬件的技術(shù)變遷卻對(duì)園林設(shè)計(jì)效果圖的制作產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。今天我們面對(duì)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(gè)軟件將我們的設(shè)計(jì)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(dá)到快速的制作滿足實(shí)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(dāng)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(duì)于我們制作園林效果圖來說, 3dsmax 應(yīng)該是首選的, 現(xiàn)在最新的版本是6.0, 已經(jīng)是一個(gè)十分成熟的軟件。3dsmax 有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)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(yīng)用插件, 使它在制作園林效果圖時(shí)更加快捷、高效;②3ds max 對(duì)硬件的要求相對(duì)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(qiáng), 同時(shí)配合插件又有很強(qiáng)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(dǎo)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(rèn)掃描渲染器) 和高質(zhì)量的M entalray Render, 因此可以滿足實(shí)踐中對(duì)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(duì)制作三維自然景觀而開發(fā)的, 具有極強(qiáng)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(dǎo)入到3dsmax中, 從而使我們?cè)趫@林效果圖中可以逼真的模擬自然景觀。對(duì)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(yù)設(shè)的天氣、植物模塊等, 制作自然景觀時(shí)更高效, 因此, 在制作自然景觀較多的園林效果圖時(shí), 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(bǔ)3dsmax 軟件的不足, 同時(shí)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(gè)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(gè)可以在三維模型上進(jìn)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(gè)物體上產(chǎn)生羽化邊緣的過渡。在園林效果圖的制作實(shí)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(shí)現(xiàn)平滑的過渡, 更加符合實(shí)際, 同時(shí)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(shí)感很強(qiáng)的流水效果, 而且制作調(diào)整都比較簡(jiǎn)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(kù)文件, 同時(shí)還提供了風(fēng)向動(dòng)力學(xué)特性, 在實(shí)踐中可以根據(jù)自然規(guī)律設(shè)定風(fēng)對(duì)樹木的影響, 而且可以對(duì)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(gè)T ree P rofessional的樹木專家外部軟件, 可以實(shí)現(xiàn)在3dsmax 外制作樹木, 然后再導(dǎo)入3ds max 中使用。②ForestPack L ite 1153- 是Itoo Softw are 公司針對(duì)3dsmax60 開發(fā)的森林制作插件, 運(yùn)用這個(gè)插件我們可以快速的在園林效果圖的場(chǎng)景中制作大面積的森林、草地景觀, 而且效果相當(dāng)逼真。③D ruid- 是SisyphusObject 公司開發(fā)的一個(gè)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(fēng)吹草叢的效果, 使我們制作出來的園林效果圖更具真實(shí)感。④RPC- 是A rch Soft 公司獨(dú)創(chuàng)的一套全息三維模型插件, 它通過使用真實(shí)的360 度旋轉(zhuǎn)貼圖,渲染后可以得到照片級(jí)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(kù), 包括樹木、花草、靜態(tài)人物、動(dòng)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(shí)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(gè)步驟: ①對(duì)效果圖的整體分析。②建立三維場(chǎng)景、模型。③給予不同的模型以適當(dāng)?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(shí)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(xì)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(xì)節(jié)等內(nèi)容; 同時(shí)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(dāng)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?cè)谡w分析階段需要解決的問題。

　　2.2.2 建立場(chǎng)景、模型　對(duì)于制作效果圖來說,場(chǎng)景與模型的建立是至關(guān)重要的。在實(shí)踐中園林效果圖場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)景中建立各景觀要素的模型。根據(jù)模型與實(shí)際景觀要素的關(guān)系我們可以將模型分為三類:①實(shí)體模型: 模型是按照實(shí)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(shí)景觀要素在真實(shí)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(shè)計(jì)量身定做, 而且還具有修改方便、細(xì)節(jié)表現(xiàn)清晰的優(yōu)點(diǎn),再給予模型合適的材質(zhì)和環(huán)境燈光, 完全可以達(dá)到令人信服的真實(shí)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(huì)降低計(jì)算機(jī)的響應(yīng)速度, 對(duì)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(chǎng)景中僅僅是一個(gè)平面(P lane) 物體或者是兩個(gè)互相垂直的平面所構(gòu)成的十字形網(wǎng)格物體。相對(duì)于實(shí)體模型來說, 以這種方式建立的模型并不具有真實(shí)景觀要素的結(jié)構(gòu), 而僅僅是真實(shí)景觀要素的一個(gè)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(diǎn)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(yīng)用于物體正對(duì)攝像機(jī)的情況。而RPC 全息模型則同時(shí)具備物體的三維影像信息,可以在園林場(chǎng)景中任意的旋轉(zhuǎn), 進(jìn)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(fù)雜的三維模型, 因此可以大大減輕計(jì)算機(jī)的計(jì)算壓力, 同時(shí)還可以達(dá)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(jí)噴射) 粒子, 再對(duì)生成的粒子模型運(yùn)用重力、導(dǎo)向板等空間扭曲的功能, 進(jìn)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(shí), 材質(zhì)與貼圖對(duì)于我們效果圖的質(zhì)量有重要的影響, 它們會(huì)直接影響園林效果圖的最終視覺效果。3dsmax 6.0 擁有功能強(qiáng)大的表面材質(zhì)和貼圖編輯功能。充分運(yùn)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(shí)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汀Ｓ眠@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(shí)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(chǎng)景模型, 渲染便是將場(chǎng)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?cè)谥谱餍Ч麍D之前首先要確定渲染器的類型, 因?yàn)? 不同的渲染器對(duì)模型制作、表面材質(zhì)、燈光設(shè)置等有不同的要求, 也會(huì)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(rèn)掃描渲染器) , 是3dsmax 6.0 的默認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)附屬渲染器。對(duì)于制作園林效果圖來說, 我們可以根據(jù)對(duì)效果圖不同的質(zhì)量要求來選擇不同的渲染器。對(duì)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(diǎn)是完全兼容3dsmax的材質(zhì)和燈光, 并且是當(dāng)今渲染速度最快的渲染器。對(duì)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(diǎn)是兼容3dsmax 的大部分材質(zhì)和燈光, 對(duì)模型的精度要求較低, 渲染質(zhì)量非常高,可以滿足對(duì)圖像質(zhì)量的苛刻要求。另外還有一個(gè)值得推薦的渲染器是F inalrender 渲染器, 是一個(gè)屬于“全局光域”類型的3dsmax 外掛渲染器。這個(gè)渲染器完全兼容3dsmax 的標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì), 并且可以得到出色的渲染效果, 唯一的缺點(diǎn)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(gè)完美的效果圖, 我們還需要利用后期處理軟件對(duì)其進(jìn)行修改、調(diào)整、補(bǔ)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(duì)于平面影像處理的強(qiáng)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(gè)方面: ①添加天空、動(dòng)物、陰影和其它未能在3dsmax 中建模的景觀要素。②對(duì)園林效果圖的整體比例關(guān)系、透視效果、色彩進(jìn)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(dāng)?shù)厥褂靡恍┘记煽梢栽跍p輕我們建模工作量的同時(shí), 大大加快建模的速度, 而且還可以在最終的效果圖中達(dá)到更好的景觀效果[ 4～ 7 ]。針對(duì)制作園林效果圖的特殊要求, 我們分別討論以下幾個(gè)方面的效果圖制作技巧: ①) 人群:在三維場(chǎng)景中插入人物的一般做法是在場(chǎng)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(duì)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(jiǎn)便的方法是, 首先利用3dsmax 的Forest Pack L ite 1153 插件在三維場(chǎng)景中規(guī)定的范圍內(nèi)制作出符合設(shè)計(jì)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(dá)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(gè)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(duì)于簡(jiǎn)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(shí)感很強(qiáng)的山體時(shí), 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(qiáng)真實(shí)感的山體模型,而且, 這些模型還可以方便地以* .3DS 的格式導(dǎo)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(shí)現(xiàn)完美的園林效果。對(duì)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(jìn)行模擬, 但是這樣的粒子模型不但制作起來相當(dāng)復(fù)雜, 而且如果場(chǎng)景較大,還會(huì)嚴(yán)重的影響計(jì)算機(jī)的響應(yīng)速度。所以在實(shí)踐中我們多使用復(fù)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(shí)加入瀑布效果, 這也是我們認(rèn)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(qiáng)真實(shí)感,而且制作調(diào)整都非常方便。對(duì)于平面水的制作一般是通過制作特殊的水材質(zhì)來實(shí)現(xiàn), 即P lane (平面) 模型+ 水材質(zhì)。有時(shí)為了使整個(gè)水面的材質(zhì)更加豐富、更加富有真實(shí)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(dá)到我們?cè)O(shè)計(jì)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(yuǎn)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(shè)計(jì)要求, 我們可以選擇在三維場(chǎng)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(dá)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(shí)使用三維模型貼圖方式制作的樹木真實(shí)感同樣非常強(qiáng), 而且還具有風(fēng)力動(dòng)力學(xué)功能,能夠得到令人信服的視覺效果[ 1～ 3 ]。

　　4　結(jié)　語(yǔ)

　　三維軟件以真實(shí)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(shè)計(jì)師的青睞, 而且它以逼真的圖像來表達(dá)設(shè)計(jì)的方式也深刻地影響著我們的設(shè)計(jì)觀念, 使人們深深地感受到數(shù)字化的威力與迷人之處。當(dāng)前隨著計(jì)算機(jī)每一次的軟、硬件技術(shù)革新, 設(shè)計(jì)工作都會(huì)變得越來越富有創(chuàng)造性, 設(shè)計(jì)出的作品也越來越完美。