文‖周興海

基于虛擬動(dòng)畫技術(shù)的園林設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究

文‖周興海

園林設(shè)計(jì)的展示信息需要虛擬動(dòng)畫技術(shù)來(lái)更好地進(jìn)行三維場(chǎng)景模擬。利用網(wǎng)頁(yè)平臺(tái)對(duì)虛擬動(dòng)畫技術(shù)的開(kāi)發(fā)完成園林可視化的要求，本文對(duì)虛擬動(dòng)畫技術(shù)在園林設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的重要作用和制作手段進(jìn)行了研究。

3ds max；虛擬動(dòng)畫；園林設(shè)計(jì)

虛擬動(dòng)畫技術(shù)并不是一個(gè)單一的媒體展示過(guò)程，它同時(shí)還是一個(gè)設(shè)計(jì)可視化的過(guò)程。它通過(guò)視覺(jué)形式反映設(shè)計(jì)者的思想和創(chuàng)意，比如在規(guī)劃園林設(shè)計(jì)之前，首先要對(duì)園林的風(fēng)格、結(jié)構(gòu)做細(xì)致的構(gòu)思，定量基本參數(shù)，制作大量的設(shè)計(jì)圖紙，但不是園林設(shè)計(jì)的專業(yè)人士很難就圖紙直觀地了解園林設(shè)計(jì)，而虛擬動(dòng)畫技術(shù)可以把這種設(shè)計(jì)理念和創(chuàng)意通過(guò)虛擬物體更好地呈現(xiàn)出來(lái)。把傳統(tǒng)的園林設(shè)計(jì)模式通過(guò)虛擬的數(shù)字化模型制作成完美的場(chǎng)景，可以提高園林的規(guī)劃和設(shè)計(jì)的可視性。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)畫技術(shù)，設(shè)計(jì)者可以把自己的構(gòu)思更好地模擬出來(lái)，從而構(gòu)建裝飾“虛擬”的園林，并可以把園林中各種虛擬元素根據(jù)自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行任意的位置擺放，觀察整體設(shè)計(jì)的效果，直到滿意為止（圖1）。這樣既節(jié)約了時(shí)間，又節(jié)省了做模型的費(fèi)用。

圖1 富有民族風(fēng)情的街道

一、虛擬園林平臺(tái)的配景構(gòu)建

通過(guò)3ds max軟件我們可以先完成民族風(fēng)情街道的園林配景模型的設(shè)計(jì)，我們可以先通過(guò)軟件完成配景樹(shù)的模型首先創(chuàng)建一個(gè)基本立方體，把它轉(zhuǎn)換為可編輯的多邊形，因?yàn)樵谧詈罂梢宰鳛橐粋€(gè)更好的網(wǎng)格。

我們可以利用多邊形分割工具將基本體進(jìn)行分割，然后開(kāi)始做擠壓。需要調(diào)節(jié)的是可以先做一個(gè)主干，而不是從各個(gè)方向向頂部延伸。其次樹(shù)的主干第一次分割時(shí)可以根據(jù)需要決定數(shù)量。樹(shù)木是一個(gè)三維的物體，所以需要注意在擠壓枝干的時(shí)候不能僅從一個(gè)角度來(lái)做，這樣制作完成的樹(shù)木才有深度。在擠壓枝葉的時(shí)候?yàn)榱酥饕Ω傻男螤罡訄A滑，這里需要添加一個(gè)光網(wǎng)格平滑，迭代數(shù)值控制在2左右，完成后可以看到你的樹(shù)木最后的大體效果。通過(guò)效果圖我們可以看到主干不是很逼真，而通過(guò)對(duì)根部的修改可以很好地解決這一問(wèn)題。在樹(shù)木下方選擇底部面板的，通過(guò)擠壓修改器來(lái)創(chuàng)建這個(gè)效果。這樣完成之后其效果看上去會(huì)更加的自然。

完成主干后，接下來(lái)就要做樹(shù)葉了。葉子通過(guò)平面基本體完成，將平面轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形，對(duì)其形狀進(jìn)行基本的調(diào)節(jié)，然后在三維空間內(nèi)進(jìn)行復(fù)制粘貼，把完成的葉子鋪滿樹(shù)干，樹(shù)的虛擬模型就基本完成了。在整個(gè)園林設(shè)計(jì)中樹(shù)的模型非常重要，所以我們的制作要更加的細(xì)致（圖2）。

園林設(shè)計(jì)中建筑的虛擬模型也是同樣重要的，建筑的風(fēng)格決定了整個(gè)園林設(shè)計(jì)的整體風(fēng)格走向。接下來(lái)我們就通過(guò)3ds max來(lái)創(chuàng)建建筑的模型。首先在軟件中把已有的CAD圖紙導(dǎo)入軟件，通過(guò)多二維圖形的擠壓可以制作出建筑的外墻模型，透過(guò)可編輯多邊形的制作我們可以將地板和窗臺(tái)完成，當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)

場(chǎng)景對(duì)象以后，需要及時(shí)為對(duì)象賦予材質(zhì)球，如果等場(chǎng)景創(chuàng)建完成之后，對(duì)象會(huì)比較多，材質(zhì)賦予就會(huì)相對(duì)復(fù)雜和困難。其次場(chǎng)景的布光也是建筑模型需要考慮的因素，再精美的模型和材質(zhì)都需要燈光來(lái)體現(xiàn)。在3ds max中模擬真實(shí)世界的光照效果，歸納起來(lái)有兩種方法：傳統(tǒng)的燈光陳列和使用全局光渲染系統(tǒng)(包括光能傳遞和光線跟蹤器)。傳統(tǒng)燈光陣列需要?jiǎng)?chuàng)建大量的輔助燈光模擬光的反彈效果，布光操作比較繁瑣，但具有渲染速度快、修改方便等優(yōu)點(diǎn)。全局光渲染系統(tǒng)是通過(guò)光線在空間內(nèi)來(lái)回反彈來(lái)計(jì)算的，對(duì)燈光的數(shù)量要求不多，但是需要有更好的控制光源的能力。我們可以通過(guò)不同的燈光渲染模式最終把園林設(shè)計(jì)的虛擬平臺(tái)搭建起來(lái)，完成最基本的平臺(tái)構(gòu)建。

二、虛擬動(dòng)畫在園林設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的設(shè)置

圖2 樹(shù)的模型

虛擬動(dòng)畫在園林設(shè)計(jì)系統(tǒng)中起著重要的作用，可以讓參觀者全方位地理解園林設(shè)計(jì)的全貌，通過(guò)3ds max中攝像機(jī)工具的運(yùn)用，可以隨意進(jìn)行鏡頭切換，全方位對(duì)園林進(jìn)行觀看，體現(xiàn)出園林的氣勢(shì)和風(fēng)格。虛擬動(dòng)畫技術(shù)在園林設(shè)計(jì)中利用場(chǎng)景變化，可以方便參觀者了解園林周邊的環(huán)境，動(dòng)畫中加入一些精心設(shè)計(jì)的飛禽、動(dòng)物、穿梭于云層中的太陽(yáng)等來(lái)烘托氣氛，虛構(gòu)各種美景氛圍。完成這些效果首先需要對(duì)攝像機(jī)的動(dòng)畫進(jìn)行調(diào)節(jié)，在場(chǎng)景中我們一般使用目標(biāo)攝像機(jī)來(lái)完成對(duì)應(yīng)的動(dòng)畫要求，對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行路徑約束的綁定，將其“XYZ”軸控制為“位置”、“旋轉(zhuǎn)”參數(shù)默認(rèn)的控制器，該控制器可以將X、Y、Z軸的參數(shù)分別控制，并單獨(dú)進(jìn)行修改，能夠?qū)z像機(jī)動(dòng)畫進(jìn)行更為細(xì)致的編輯，路徑約束控制器為針對(duì)于“位置”參數(shù)的編輯修改器，該控制器能夠限制對(duì)象沿一條路徑或多條路徑的平均距離移動(dòng)，對(duì)攝像機(jī)動(dòng)畫參數(shù)的設(shè)置可以更精確。

在完成攝像機(jī)動(dòng)畫的基本設(shè)置之后，其次就需要通過(guò)動(dòng)力學(xué)工具對(duì)園林設(shè)計(jì)中的物體進(jìn)行物理模擬場(chǎng)景來(lái)設(shè)置動(dòng)畫，這就意味著我們可以創(chuàng)建接近于真實(shí)世界的動(dòng)畫效果，并且可以很方便地對(duì)動(dòng)畫進(jìn)行修改。動(dòng)力學(xué)工具使用物理模擬場(chǎng)景來(lái)設(shè)置動(dòng)畫，而非傳統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)方式，這是一種全新的動(dòng)畫設(shè)置觀念，當(dāng)設(shè)置完成模擬場(chǎng)景后，對(duì)象將根據(jù)其自身的物理性質(zhì)自動(dòng)完成動(dòng)畫。動(dòng)力學(xué)工具支持完全整合的剛體和軟體動(dòng)力學(xué)、布料模擬以及流體模擬。將場(chǎng)景中的物理屬性設(shè)置完成之后，最后我們需要對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行一些人物的動(dòng)畫設(shè)置，這有助于整個(gè)園林設(shè)計(jì)中生動(dòng)性的提升，讓虛擬的場(chǎng)景更加人性化，通過(guò)創(chuàng)建一組骨骼動(dòng)畫來(lái)適配骨骼模型，然后根據(jù)其形態(tài)確定骨骼位置，并適當(dāng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，最后完成骨骼的創(chuàng)建，在創(chuàng)建骨骼時(shí)，還要考慮到解算器的類型，以及分析模型動(dòng)畫的復(fù)雜程度等因素。

三、結(jié)語(yǔ)

園林設(shè)計(jì)規(guī)劃的可視化技術(shù)一直是比較重要的，虛擬動(dòng)畫技術(shù)可以更好地將設(shè)計(jì)師對(duì)園林設(shè)計(jì)的創(chuàng)意呈現(xiàn)出來(lái)，對(duì)未來(lái)園林的制造有指導(dǎo)性的作用。虛擬動(dòng)畫技術(shù)在配景、建筑、動(dòng)畫的應(yīng)用可以將預(yù)期的園林設(shè)計(jì)規(guī)劃更好地展現(xiàn)出來(lái)。由于配景和建筑需要大量的紋理貼圖和UVW貼圖，這必然對(duì)電腦的硬件要求更高，但是隨著科技的發(fā)展，這個(gè)問(wèn)題得到了很好的解決，使虛擬動(dòng)畫技術(shù)發(fā)展有了技術(shù)平臺(tái)的支持。

現(xiàn)在許多高校和機(jī)構(gòu)都在對(duì)虛擬動(dòng)畫技術(shù)進(jìn)行研究和應(yīng)用，可以說(shuō)虛擬動(dòng)畫技術(shù)和園林設(shè)計(jì)等行業(yè)有很好的融合性，它讓園林設(shè)計(jì)的過(guò)程變得可操控，設(shè)計(jì)的圖紙變得可視化。虛擬動(dòng)畫結(jié)合了聲音、圖像、動(dòng)畫，并進(jìn)行技術(shù)的交互，這些都讓參觀者如身臨其境般融入到園林的設(shè)計(jì)場(chǎng)景中去。

[1]盧正剛.3ds Max/Vray建筑渲染表現(xiàn)[M].北京：人民郵電出版社，2008.

[2]盧正剛.水晶石技法3ds Max建筑模型制作[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[3]李濤，張淼.水晶石技法3ds Max/ vary建筑渲染表現(xiàn)（11）渲染[M].北京∶人民郵電出版社，2010.

[4]李光杰.3ds Max建筑全模型渲染火星課堂[M].北京∶人民郵電出版社.2010.

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“廣西教育廳科研立項(xiàng)項(xiàng)目資助”（題名：《基于virtools虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在園林設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究》，立項(xiàng)編號(hào)：201106LX552）。

周興海，欽州學(xué)院美術(shù)學(xué)院講師。