摘 要:目前，建筑動(dòng)畫(huà)作為建筑表現(xiàn)的一種新形式和新技術(shù)得到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。“建筑動(dòng)畫(huà)”課程開(kāi)始在高職院校開(kāi)設(shè)，但建筑動(dòng)畫(huà)制作技術(shù)沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，參考資料少，本文從建模、動(dòng)畫(huà)、渲染及后期合成等方面介紹了基于3DS MAX的建筑動(dòng)畫(huà)制作的關(guān)鍵技術(shù)，深入分析了各技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理及優(yōu)缺點(diǎn)，為建筑動(dòng)畫(huà)制作提供了有效的解決方案。

關(guān)鍵詞:建筑動(dòng)畫(huà);生長(zhǎng)動(dòng)畫(huà);插件;渲染

中圖分類(lèi)號(hào):TP37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-8454(2010)21-0067-03

一、引言

近幾年來(lái)，房地產(chǎn)業(yè)和計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了“建筑動(dòng)畫(huà)”的發(fā)展，所謂建筑動(dòng)畫(huà)就是通過(guò)計(jì)算機(jī)制作完成，用來(lái)表現(xiàn)建筑以及建筑相關(guān)環(huán)境的動(dòng)畫(huà)影片。制作者根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，將建筑的外觀(guān)、室內(nèi)的設(shè)計(jì)、優(yōu)美的景觀(guān)、規(guī)劃的藍(lán)圖等生活場(chǎng)景進(jìn)行演繹和展示。建筑動(dòng)畫(huà)突破了效果圖的平面化布局，比靜態(tài)效果圖表現(xiàn)得更加生動(dòng)，可以鳥(niǎo)瞰整個(gè)城市全景，立體化地了解設(shè)計(jì)方案的規(guī)劃布局。目前的建筑動(dòng)畫(huà)主要被應(yīng)用于房地產(chǎn)廣告宣傳、工程投標(biāo)、建設(shè)項(xiàng)目審批、環(huán)境介紹、古建筑保護(hù)和古建筑復(fù)原等。涉及的行業(yè)范圍有房地產(chǎn)公司、規(guī)劃院、建筑設(shè)計(jì)院、政府部門(mén)、電視臺(tái)和廣告?zhèn)髅焦镜取ｋS著建筑動(dòng)畫(huà)制作技術(shù)的發(fā)展，“建筑動(dòng)畫(huà)”課程開(kāi)始在高職院校開(kāi)設(shè)，但建筑動(dòng)畫(huà)技術(shù)在各個(gè)動(dòng)畫(huà)公司之間還處于相對(duì)保密階段，一個(gè)建筑動(dòng)畫(huà)影片需要團(tuán)隊(duì)合作才能完成，筆者根據(jù)近年來(lái)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從建筑動(dòng)畫(huà)類(lèi)型、制作思路、建模技術(shù)、動(dòng)畫(huà)技術(shù)、渲染技術(shù)及后期合成等幾個(gè)方面說(shuō)明基于3DS MAX軟件制作建筑動(dòng)畫(huà)的關(guān)鍵技術(shù)。

二、建筑動(dòng)畫(huà)制作思路

建筑動(dòng)畫(huà)是諸多數(shù)字建筑表現(xiàn)形式的統(tǒng)稱(chēng)。按照建筑表現(xiàn)技術(shù)可分為建筑生長(zhǎng)動(dòng)畫(huà)和建筑瀏覽動(dòng)畫(huà);按照不同的表現(xiàn)主體，可以分為室外動(dòng)畫(huà)、室內(nèi)動(dòng)畫(huà)和環(huán)境規(guī)劃動(dòng)畫(huà)等;按照項(xiàng)目用途，可以分為說(shuō)明類(lèi)、廣告類(lèi)和專(zhuān)題類(lèi)等。不同類(lèi)別建筑動(dòng)畫(huà)有著不同的設(shè)計(jì)思路和表現(xiàn)方法，因此在制作時(shí)要對(duì)具體項(xiàng)目進(jìn)行具體分析，然后制訂出相應(yīng)的解決方案。

建筑動(dòng)畫(huà)沒(méi)有固定的制作步驟，但一般會(huì)遵循如下思路:

1.設(shè)計(jì)腳本

充分做好腳本規(guī)劃和設(shè)計(jì)，找到項(xiàng)目的藝術(shù)風(fēng)格，確定整體表現(xiàn)與細(xì)節(jié)表現(xiàn)部分，特別要決定哪些需要在3DS MAX軟件中完成，哪些部分需要在后期軟件中合成。

2.主體建模

主體建模主要包括主體建筑和地形創(chuàng)建，主體建筑模型追求精致但要有盡量少的線(xiàn)面數(shù);地形按照整體布局一般在CAD中先繪制圖紙或按照已有圖紙建模，創(chuàng)建模型后先賦一個(gè)材質(zhì)球，關(guān)鍵要根據(jù)實(shí)際材料名稱(chēng)給材質(zhì)命名，具體材質(zhì)設(shè)置在合并場(chǎng)景后完成。

3.動(dòng)畫(huà)設(shè)置

基本模型完成后，根據(jù)腳本規(guī)劃可以設(shè)置攝像機(jī)漫游動(dòng)畫(huà)、建筑生長(zhǎng)動(dòng)畫(huà)等。

4.創(chuàng)建環(huán)境

環(huán)境模型包括花草樹(shù)木、人物、汽車(chē)和噴泉等，用于豐富整個(gè)場(chǎng)景。

5.材質(zhì)燈光

詳細(xì)設(shè)置材質(zhì)貼圖效果，創(chuàng)建3DS MAX燈光，表現(xiàn)光影效果。

6.渲染輸出

渲染輸出按不同媒體播放不同尺寸的動(dòng)畫(huà)文件。

7.后期合成

用After Effects軟件加入景深、霧等特效，用Adobe Premiere軟件實(shí)現(xiàn)音視頻合成和輸出影片。

三、建筑動(dòng)畫(huà)關(guān)鍵技術(shù)

1.建模技術(shù)

動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景中模型數(shù)量較多，一般采用單模型建模最后合并場(chǎng)景的方法進(jìn)行。應(yīng)用3DS MAX基本建模技術(shù)，還要注意以下幾點(diǎn):

(1)單位設(shè)置。小場(chǎng)景一般使用毫米，大場(chǎng)景可以使用米，按實(shí)際尺寸建模。如果后期要合并帶骨骼運(yùn)動(dòng)的人物模型，場(chǎng)景單位應(yīng)設(shè)置為厘米，因?yàn)楫?dāng)前國(guó)內(nèi)使用唯一的一套人物模型單位為厘米，若當(dāng)前單位不是厘米，則人物模型中的蒙皮不能進(jìn)行正?？s放。

(2)場(chǎng)景優(yōu)化。場(chǎng)景中的模型個(gè)數(shù)、總面數(shù)、模型貼圖與計(jì)算機(jī)刷新速度息息相關(guān)。當(dāng)場(chǎng)景中模型個(gè)數(shù)超過(guò)2000個(gè)，總面數(shù)超過(guò)10萬(wàn)，計(jì)算機(jī)(配置不同會(huì)有變化)進(jìn)行刷新就有困難。除了遵循精簡(jiǎn)建模原則，如盡量減少物體面數(shù)、單面建模、刪除不可見(jiàn)面、盡量使用四邊形面、用貼圖代替模型、減少模型復(fù)雜度外，場(chǎng)景優(yōu)化非常重要。場(chǎng)景合并后，將材質(zhì)貼圖調(diào)整為最后效果，然后將賦予同一材質(zhì)的模型合并為一個(gè)模型，再將每個(gè)模型塌陷，這樣會(huì)大大減少場(chǎng)景中的模型數(shù)和總面數(shù)，減少內(nèi)存占用率。

(3)用插件創(chuàng)建環(huán)境模型。一般不用3DS MAX直接創(chuàng)建建筑動(dòng)畫(huà)配景，而用插件快速形成。

花草樹(shù)木可用SpeedTree(快速樹(shù))或Tree Storm(樹(shù)風(fēng)暴)等插件直接創(chuàng)建，這類(lèi)插件創(chuàng)建的樹(shù)為模型樹(shù)，可以修改樹(shù)的形狀，但點(diǎn)線(xiàn)面數(shù)較多，一般作為近景樹(shù)。用SpeedTree插件創(chuàng)建的植物模型及渲染后的效果如圖1所示。

Forest (森林)插件創(chuàng)建的樹(shù)為面片樹(shù)，每個(gè)對(duì)象僅是一個(gè)面片，材質(zhì)需要制作者設(shè)置，分別在漫反射貼圖通道和不透明度貼圖通道添加彩色和黑白圖片實(shí)現(xiàn)花草樹(shù)木輪廓的顯示，這種樹(shù)占用空間少。設(shè)置對(duì)象始終朝著攝像機(jī)方向，可以避免出現(xiàn)漏洞，一般用于創(chuàng)建大批量遠(yuǎn)景樹(shù)。用Forest插件創(chuàng)建的森林模型及渲染后的效果如圖2所示。

RPC全息數(shù)據(jù)庫(kù)是建筑動(dòng)畫(huà)中不可缺少的插件，它的原理是用兩個(gè)交叉面片配合貼圖實(shí)現(xiàn)花草樹(shù)木、人物、噴泉、汽車(chē)等模型的顯示。能產(chǎn)生真實(shí)的投影和反射效果，渲染速度快，材質(zhì)效果已設(shè)置，制作者只需簡(jiǎn)單創(chuàng)建并設(shè)置大小即可，可以設(shè)置對(duì)象動(dòng)畫(huà)效果。RPC樹(shù)模型及渲染效果如圖3所示。

(4)配樓創(chuàng)建。建筑動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景中的配樓一般用插件Greeble來(lái)快速創(chuàng)建。Greeble插件實(shí)際上是一個(gè)編輯修改器，可以把一個(gè)平面對(duì)象編輯成隨意分布的樓盤(pán)，可以控制樓體疏密，最后通過(guò)給樓體側(cè)面賦貼圖表現(xiàn)樓體外觀(guān)效果。這種建模方法主要通過(guò)貼圖來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖4所示。

2.動(dòng)畫(huà)技術(shù)

在建筑動(dòng)畫(huà)中可以使用3DS MAX中所有動(dòng)畫(huà)技術(shù)，就建筑表現(xiàn)而言主要用到攝像機(jī)瀏覽動(dòng)畫(huà)和建筑生長(zhǎng)動(dòng)畫(huà)。攝像機(jī)瀏覽動(dòng)畫(huà)主要表現(xiàn)建筑場(chǎng)景的整體效果或局部細(xì)節(jié)，可以通過(guò)手動(dòng)移動(dòng)攝像機(jī)或設(shè)置攝像機(jī)移動(dòng)路徑兩種方法實(shí)現(xiàn)。通過(guò)移動(dòng)攝像機(jī)鏡頭或目標(biāo)點(diǎn)記錄攝像機(jī)位置實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)靈活運(yùn)動(dòng)，速度可由制作者控制。為攝像機(jī)設(shè)置運(yùn)動(dòng)路徑，方法簡(jiǎn)單但運(yùn)動(dòng)效果略顯呆板。

建筑生長(zhǎng)動(dòng)畫(huà)是建筑動(dòng)畫(huà)中最生動(dòng)的部分，現(xiàn)在最常用兩種方法實(shí)現(xiàn)。簡(jiǎn)單生長(zhǎng)動(dòng)畫(huà)可通過(guò)3DS MAX編輯工具Slice(切片)實(shí)現(xiàn)，對(duì)已創(chuàng)建建筑模型使用切片命令，隨著切片的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)建筑生長(zhǎng)。另一種方法則是通過(guò)3DS MAX腳本語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，可以自己開(kāi)發(fā)腳本代碼在3DS MAX中運(yùn)行，也可以直接使用各公司推出的腳本，如聚光制造公司推出的生長(zhǎng)動(dòng)畫(huà)腳本使用簡(jiǎn)單有效。

3.渲染技術(shù)

近年來(lái)，3DS MAX渲染效果圖常用默認(rèn)掃描線(xiàn)渲染器和Vray渲染器，Vray渲染器渲染圖像質(zhì)量高但渲染時(shí)間長(zhǎng)，不適合在微機(jī)上渲染較長(zhǎng)片段的建筑動(dòng)畫(huà)，所以在微機(jī)上渲染建筑動(dòng)畫(huà)常用默認(rèn)掃描線(xiàn)渲染器，這就意味著材質(zhì)與燈光設(shè)置必須使用3DS MAX自身材質(zhì)和燈光類(lèi)型。

建筑動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景較大，燈光設(shè)置一般采用環(huán)境光、主光和補(bǔ)光的打光方式，環(huán)境光一般采用復(fù)制多個(gè)目標(biāo)聚光燈圍成燈光陣列完成，每個(gè)目標(biāo)聚光燈亮度較弱，設(shè)置邊緣模糊的位圖陰影;主光源采用目標(biāo)聚光燈，亮度值大、設(shè)置邊緣精晰的位圖陰影;補(bǔ)光一般為從地面向上反射的光線(xiàn)，不設(shè)置陰影效果。在所有燈光中注意冷暖色對(duì)比。如圖5所示為住宅小區(qū)建筑動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景中燈光設(shè)置效果。

建筑動(dòng)畫(huà)渲染輸出的幀數(shù)多、渲染時(shí)間長(zhǎng)，而且在渲染過(guò)程中難免會(huì)出錯(cuò)，教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，渲染輸出文件為T(mén)GA格式比較方便。渲染前設(shè)置輸出文件名如“住宅小區(qū)動(dòng)畫(huà)”，則渲染輸出的每一幀以文件名加幀號(hào)方式命名如“住宅小區(qū)動(dòng)畫(huà)001.TGA”，若渲染過(guò)程從中間某個(gè)幀斷開(kāi)，下次渲染時(shí)輸出文件名不變，僅修改渲染時(shí)間段即可。一個(gè)動(dòng)畫(huà)片，只要輸出文件名不變，可以分多段渲染，最后形成以幀號(hào)作為文件編號(hào)的多個(gè)TGA文件，便于后期的合成與編輯。

4.后期合成

建筑動(dòng)畫(huà)在3DS MAX中渲染輸出后，一般要在A(yíng)dobe After Effects和Adobe Premiere兩個(gè)軟件中完成后期合成。After Effects軟件主要完成圖像顏色校正，添加特效如霧效、運(yùn)動(dòng)模糊和景深效果等。Premiere軟件主要完成動(dòng)畫(huà)剪輯、添加音頻和字幕等效果。

四、結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，“建筑動(dòng)畫(huà)”課程在我院成功開(kāi)設(shè)，畢業(yè)生進(jìn)入廣告?zhèn)髅?、房地產(chǎn)等行業(yè)進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的建筑動(dòng)畫(huà)制作崗位，與同行業(yè)中建筑平面效果圖制作崗位相比職業(yè)崗位層次高。建筑動(dòng)畫(huà)兼有技術(shù)性與藝術(shù)性，是計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合電影的一個(gè)表現(xiàn)手法，一個(gè)項(xiàng)目就是一個(gè)復(fù)雜的工程，由各部門(mén)分工合作完成，建筑動(dòng)畫(huà)制作技術(shù)也是不斷發(fā)展變化的，本文所闡述的各項(xiàng)技術(shù)為PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)建筑動(dòng)畫(huà)制作提供了有效的解決方案，希望對(duì)廣大建筑動(dòng)畫(huà)制作者有所啟發(fā)。

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(編輯:隗爽)