王俊波 / 中赟國際工程股份有限公司

基于Bentley三維協(xié)同設(shè)計平臺的成果渲染及輸出探討

王俊波 / 中赟國際工程股份有限公司

基于筆者使用Bentley三維設(shè)計平臺的工作情況，結(jié)合多年的項目經(jīng)驗，本文針對三維設(shè)計過程中的三維成果輸出工作的心得與體會做一總結(jié)，供相關(guān)三維設(shè)計工作人員參考和探討。

Bentley；三維協(xié)同設(shè)計；展示；渲染；動畫

引言

三維工程設(shè)計是在新一代數(shù)字化、虛擬化、智能化設(shè)計平臺的基礎(chǔ)上使設(shè)計目標更立體化、更形象化的一種新興設(shè)計方法，其最大的優(yōu)點之一就是突破了傳統(tǒng)二維設(shè)計的平面表達局限，解決了傳統(tǒng)二維設(shè)計圖紙非專業(yè)人員一般無法看懂的問題，使工程項目在建設(shè)前期就變的更加直觀和形象，便于實現(xiàn)決策者對項目的整體、清晰、準確把控。

三維設(shè)計成果的展示主要手段之一是通過對設(shè)計模型的渲染輸出三維動畫及三維高清圖片等，將項目中各單元的空間形態(tài)、空間位置、表面材質(zhì)、運動過程等直觀的展示出來[1]。

筆者在渲染工作中，利用Bentley平臺下的MicroStation圖形平臺強大后期渲染工具，對設(shè)計模型進行三維可視化渲染，進而輸出項目動畫和圖片等，較方便的實現(xiàn)工程虛擬模型設(shè)計到現(xiàn)實的映射，從而更好的提升設(shè)計效率，使設(shè)計意圖清晰明朗，讓原本生硬難懂的工程設(shè)計模型變的色彩絢麗、栩栩如生，本文結(jié)合幾個工程實例，對渲染工作流程進行介紹和總結(jié)。

1.渲染工作的前期準備

任何軟件只是工具，重要的是思想。

渲染工作一開始對于實際操作者首先要對工程項目有較為全面和深刻的理解，理解設(shè)計師的設(shè)計意圖、用戶的主導(dǎo)想法、了解項目的周邊大局以及內(nèi)部工藝流程細節(jié)等，形成一個較成體系的、可實現(xiàn)的表達思路和成果目標。要較為清楚的了解所要表達的對象是什么，怎么去表達，達到一個什么樣的目的和效果。這些工作不是完全依靠軟件所能實現(xiàn)的，這需要實際操作者通過與設(shè)計師、項目負責(zé)人等與項目有關(guān)的人員多次反復(fù)的交流和探討，不斷去提高自身對項目的理解能力和準確把握能力，以實現(xiàn)設(shè)計的最直接最準確的表達和輸出。

渲染工作貴在知道渲染引擎的原理，對材質(zhì)、相機、燈光等的理解，一些原理開始不懂沒有關(guān)系，等實際操作一段時間后再看。如果不去深究原理，一味練習(xí)，是不會有太大提高的，做完了前期的練習(xí)，后面的工作就是研究每一項功能，認真觀察實際的材質(zhì)效果，燈光效果，與現(xiàn)實或自己想象的做比較，不足的想辦法去矯正，去改進。

此外，具備一定的計算機基礎(chǔ)知識，會操作機器，會管理文件，會排除簡單的故障也是很重要的條件；要有一定的美術(shù)基礎(chǔ)，只會操作軟件而不懂得起碼的色彩、構(gòu)圖、造型等知識是無法獨立承擔(dān)任務(wù)的。還要有一點靈感，這需要知識和經(jīng)驗的日積月累。

2.渲染工作中與前期建模工作的配合和溝通

渲染工作基于的基礎(chǔ)就是前期的模型設(shè)計，在項目方案階段，模型搭建前期，渲染工作人員就要積極參加方案的制定工作，對項目有一個整體性把握，以便實現(xiàn)與后期的表達思路的有機結(jié)合，對各專業(yè)模型搭建提出有利于渲染工作的要求和建議，如：模型的輕量化，不同建筑構(gòu)件以及設(shè)備材料的準確歸類和清晰區(qū)別，提高渲染工作效率。

模型搭建期間，渲染負責(zé)人有較充足的時間去理解項目，組織自己的思路，并隨時關(guān)注模型的搭建進度，及時安排渲染工作進度，部分工作可與建模工作交叉進行，在關(guān)注模型的搭建進度中間，也更加有利于理解設(shè)計師的設(shè)計意圖，加深對整個項目的理解和把握。

建模工作結(jié)束后，渲染工作全面鋪開，首先在不破壞原始模型的基礎(chǔ)上對模型進行優(yōu)化加工，去除或淡化不需要表達的模型，突出和強調(diào)要重點準確表達的模型等，從藝術(shù)加工的角度去看待模型，有時候甚至需要做一些跟原設(shè)計相背的處理，但其目的還是為了更好的去表達原設(shè)計。后期工作也需要跟設(shè)計師等各方項目相關(guān)人員進行大量的交流溝通，征求眾人的意見，使渲染工作中的藝術(shù)虛化性與設(shè)計的準確實際性得到較好的統(tǒng)一。

渲染工作中雖然融入了藝術(shù)加工的成分，但其核心還是要切合實際，尊重原始模型，準確表達模型，切不能天馬行空，一味的追求炫麗的效果。

3.渲染工作流程

在熟悉了項目內(nèi)容和需求以及與設(shè)計人員做好項目溝通后，后期渲染工作主要流程為：

（1）收集各種與項目相關(guān)的素材，收集原則以項目的具體要求為準；

（2）制作和管理材質(zhì)庫；

（3）對設(shè)計模型進行初步測試，及時向建模人員提出修改和調(diào)整意見；

（4）貼材質(zhì)，出渲染小樣，交于各方相關(guān)人員核對，準確無誤后定初稿；

（5）與專業(yè)負責(zé)人商討制定成果表達方案，編寫動畫腳本，如：漫游路徑、重點突出部位、方案對比形式等，并確認；

（6）根據(jù)成果表達方案，設(shè)置模型燈光、相機、動畫路徑、單元運動動作等；

（7）核對成果輸出初稿，并確認；

（8）輸出圖片和動畫幀序列，并確認；

（9）運用視頻制作軟件合成動畫，并進行后期剪輯和配音，并確認；

（10）形成最終成果；

（11）歸檔。

上述流程為筆者在工作中的總結(jié)，可使工作量減少至最小化，避免重復(fù)，提高效率，人員配備一般采用“一人為主，多人配合”的模式，（各自為政會導(dǎo)致畫面、燈光、風(fēng)格混亂）[1]

4.三維設(shè)計成果展示的主要方法和載體

Bentley平臺下三維設(shè)計成果展示方法可根據(jù)實際需求輸出不同類型成果，作者在工作中主要采用了如下形式：

（1）輸出帶設(shè)計信息的三維模型文件，通過專業(yè)軟件進行查閱和瀏覽，該方法的優(yōu)點是信息完整全面，缺點是需要專業(yè)的閱讀軟件，不利于多方使用；

（2）從模型中抽取二維圖紙，或三維圖紙，該方法優(yōu)點是適合于傳統(tǒng)的閱圖習(xí)慣，缺點是信息量有限，無法全方位展示；

（3）制作三維動畫以及效果圖，可在多媒體設(shè)備上閱覽，該方法的優(yōu)點是可根據(jù)需要針對性的展示任何信息，動態(tài)直觀，缺點是制作過程長，耗時量大；

（4）輸出三維PDF，運用PDF閱覽器就可以查看，該方法優(yōu)點是查閱方便，缺點是信息量有限，無法查閱模型內(nèi)在信息；

（5）制作AR、VR系統(tǒng)，該方法為現(xiàn)在較前沿的技術(shù)，通過“虛擬現(xiàn)實”技術(shù)科實現(xiàn)三維可視化及高效精準設(shè)計[2]受各種條件的限制，筆者在工作中只做了較淺層次的嘗試，后續(xù)還有大量工作可以做。

上述幾種展示方法各有利弊，在工程實際中根據(jù)不用需求，采用一種或多種方式，使其更好的滿足項目要求，在工程匯報演示中，較多選用三維動畫的形式，該方法生動、直觀，可以取得較好的展示效果，三維動畫作為三維成果展示的重要方式之一，對工程設(shè)計和施工具有重要作用和意義[3]。

5.結(jié)語

三維工程設(shè)計中的渲染工作是一個較為綜合性的工作，它要求操作者除了具備專業(yè)的工程技術(shù)知識以外，還要掌握更多的相關(guān)專業(yè)知識和技能。做好三維工程設(shè)計的渲染工作不是一朝一夕的事情，需要日積月累的努力。多觀察，多思考，多借鑒，多聯(lián)想，多渠道，多實踐，循序漸進提高自己的水平。

[1]屈志剛，曲曉寧.基于三維協(xié)同設(shè)計平臺的工程三維成果展示方法與技巧[J].中國勘察設(shè)計.2014，（6）：89,92.

[2]惠兵等.基于Bentley平臺的三維協(xié)同設(shè)計探討[J].中州煤炭.2015，（5）：106.

[3]劉京晶，任必窮等.三維動畫技術(shù)在水利工程總的應(yīng)用[J].水利科技與經(jīng)濟.2013，19（5）：117-118.

王俊波（1983-），男，河南安陽，工程師，2006年畢業(yè)于華北水利水電學(xué)院，現(xiàn)任職于中赟國際工程股份有限公司數(shù)字工程中心。