王俊波 / 中赟國(guó)際工程股份有限公司

基于Bentley三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)的成果渲染及輸出探討

王俊波 / 中赟國(guó)際工程股份有限公司

基于筆者使用Bentley三維設(shè)計(jì)平臺(tái)的工作情況，結(jié)合多年的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，本文針對(duì)三維設(shè)計(jì)過(guò)程中的三維成果輸出工作的心得與體會(huì)做一總結(jié)，供相關(guān)三維設(shè)計(jì)工作人員參考和探討。

Bentley；三維協(xié)同設(shè)計(jì)；展示；渲染；動(dòng)畫

引言

三維工程設(shè)計(jì)是在新一代數(shù)字化、虛擬化、智能化設(shè)計(jì)平臺(tái)的基礎(chǔ)上使設(shè)計(jì)目標(biāo)更立體化、更形象化的一種新興設(shè)計(jì)方法，其最大的優(yōu)點(diǎn)之一就是突破了傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)的平面表達(dá)局限，解決了傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)圖紙非專業(yè)人員一般無(wú)法看懂的問(wèn)題，使工程項(xiàng)目在建設(shè)前期就變的更加直觀和形象，便于實(shí)現(xiàn)決策者對(duì)項(xiàng)目的整體、清晰、準(zhǔn)確把控。

三維設(shè)計(jì)成果的展示主要手段之一是通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)模型的渲染輸出三維動(dòng)畫及三維高清圖片等，將項(xiàng)目中各單元的空間形態(tài)、空間位置、表面材質(zhì)、運(yùn)動(dòng)過(guò)程等直觀的展示出來(lái)[1]。

筆者在渲染工作中，利用Bentley平臺(tái)下的MicroStation圖形平臺(tái)強(qiáng)大后期渲染工具，對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行三維可視化渲染，進(jìn)而輸出項(xiàng)目動(dòng)畫和圖片等，較方便的實(shí)現(xiàn)工程虛擬模型設(shè)計(jì)到現(xiàn)實(shí)的映射，從而更好的提升設(shè)計(jì)效率，使設(shè)計(jì)意圖清晰明朗，讓原本生硬難懂的工程設(shè)計(jì)模型變的色彩絢麗、栩栩如生，本文結(jié)合幾個(gè)工程實(shí)例，對(duì)渲染工作流程進(jìn)行介紹和總結(jié)。

1.渲染工作的前期準(zhǔn)備

任何軟件只是工具，重要的是思想。

渲染工作一開(kāi)始對(duì)于實(shí)際操作者首先要對(duì)工程項(xiàng)目有較為全面和深刻的理解，理解設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)意圖、用戶的主導(dǎo)想法、了解項(xiàng)目的周邊大局以及內(nèi)部工藝流程細(xì)節(jié)等，形成一個(gè)較成體系的、可實(shí)現(xiàn)的表達(dá)思路和成果目標(biāo)。要較為清楚的了解所要表達(dá)的對(duì)象是什么，怎么去表達(dá)，達(dá)到一個(gè)什么樣的目的和效果。這些工作不是完全依靠軟件所能實(shí)現(xiàn)的，這需要實(shí)際操作者通過(guò)與設(shè)計(jì)師、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人等與項(xiàng)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(duì)項(xiàng)目的理解能力和準(zhǔn)確把握能力，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的最直接最準(zhǔn)確的表達(dá)和輸出。

渲染工作貴在知道渲染引擎的原理，對(duì)材質(zhì)、相機(jī)、燈光等的理解，一些原理開(kāi)始不懂沒(méi)有關(guān)系，等實(shí)際操作一段時(shí)間后再看。如果不去深究原理，一味練習(xí)，是不會(huì)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(xiàng)功能，認(rèn)真觀察實(shí)際的材質(zhì)效果，燈光效果，與現(xiàn)實(shí)或自己想象的做比較，不足的想辦法去矯正，去改進(jìn)。

此外，具備一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，會(huì)操作機(jī)器，會(huì)管理文件，會(huì)排除簡(jiǎn)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(huì)操作軟件而不懂得起碼的色彩、構(gòu)圖、造型等知識(shí)是無(wú)法獨(dú)立承擔(dān)任務(wù)的。還要有一點(diǎn)靈感，這需要知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)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(jì)，在項(xiàng)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(duì)項(xiàng)目有一個(gè)整體性把握，以便實(shí)現(xiàn)與后期的表達(dá)思路的有機(jī)結(jié)合，對(duì)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(zhǔn)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(fù)責(zé)人有較充足的時(shí)間去理解項(xiàng)目，組織自己的思路，并隨時(shí)關(guān)注模型的搭建進(jìn)度，及時(shí)安排渲染工作進(jìn)度，部分工作可與建模工作交叉進(jìn)行，在關(guān)注模型的搭建進(jìn)度中間，也更加有利于理解設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)意圖，加深對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的理解和把握。

建模工作結(jié)束后，渲染工作全面鋪開(kāi)，首先在不破壞原始模型的基礎(chǔ)上對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化加工，去除或淡化不需要表達(dá)的模型，突出和強(qiáng)調(diào)要重點(diǎn)準(zhǔn)確表達(dá)的模型等，從藝術(shù)加工的角度去看待模型，有時(shí)候甚至需要做一些跟原設(shè)計(jì)相背的處理，但其目的還是為了更好的去表達(dá)原設(shè)計(jì)。后期工作也需要跟設(shè)計(jì)師等各方項(xiàng)目相關(guān)人員進(jìn)行大量的交流溝通，征求眾人的意見(jiàn)，使渲染工作中的藝術(shù)虛化性與設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確實(shí)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(shí)際，尊重原始模型，準(zhǔn)確表達(dá)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(xiàng)目?jī)?nèi)容和需求以及與設(shè)計(jì)人員做好項(xiàng)目溝通后，后期渲染工作主要流程為：

（1）收集各種與項(xiàng)目相關(guān)的素材，收集原則以項(xiàng)目的具體要求為準(zhǔn)；

（2）制作和管理材質(zhì)庫(kù)；

（3）對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行初步測(cè)試，及時(shí)向建模人員提出修改和調(diào)整意見(jiàn)；

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

（5）與專業(yè)負(fù)責(zé)人商討制定成果表達(dá)方案，編寫動(dòng)畫腳本，如：漫游路徑、重點(diǎn)突出部位、方案對(duì)比形式等，并確認(rèn)；

（6）根據(jù)成果表達(dá)方案，設(shè)置模型燈光、相機(jī)、動(dòng)畫路徑、單元運(yùn)動(dòng)動(dòng)作等；

（7）核對(duì)成果輸出初稿，并確認(rèn)；

（8）輸出圖片和動(dòng)畫幀序列，并確認(rèn)；

（9）運(yùn)用視頻制作軟件合成動(dòng)畫，并進(jìn)行后期剪輯和配音，并確認(rèn)；

（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(huì)導(dǎo)致畫面、燈光、風(fēng)格混亂）[1]

4.三維設(shè)計(jì)成果展示的主要方法和載體

Bentley平臺(tái)下三維設(shè)計(jì)成果展示方法可根據(jù)實(shí)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(jì)信息的三維模型文件，通過(guò)專業(yè)軟件進(jìn)行查閱和瀏覽，該方法的優(yōu)點(diǎn)是信息完整全面，缺點(diǎn)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(diǎn)是適合于傳統(tǒng)的閱圖習(xí)慣，缺點(diǎn)是信息量有限，無(wú)法全方位展示；

（3）制作三維動(dòng)畫以及效果圖，可在多媒體設(shè)備上閱覽，該方法的優(yōu)點(diǎn)是可根據(jù)需要針對(duì)性的展示任何信息，動(dòng)態(tài)直觀，缺點(diǎn)是制作過(guò)程長(zhǎng)，耗時(shí)量大；

（4）輸出三維PDF，運(yùn)用PDF閱覽器就可以查看，該方法優(yōu)點(diǎn)是查閱方便，缺點(diǎn)是信息量有限，無(wú)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(guò)“虛擬現(xiàn)實(shí)”技術(shù)科實(shí)現(xiàn)三維可視化及高效精準(zhǔn)設(shè)計(jì)[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(shí)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(xiàng)目要求，在工程匯報(bào)演示中，較多選用三維動(dòng)畫的形式，該方法生動(dòng)、直觀，可以取得較好的展示效果，三維動(dòng)畫作為三維成果展示的重要方式之一，對(duì)工程設(shè)計(jì)和施工具有重要作用和意義[3]。

5.結(jié)語(yǔ)

三維工程設(shè)計(jì)中的渲染工作是一個(gè)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(shí)以外，還要掌握更多的相關(guān)專業(yè)知識(shí)和技能。做好三維工程設(shè)計(jì)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(shí)踐，循序漸進(jìn)提高自己的水平。

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

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

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

王俊波（1983-），男，河南安陽(yáng)，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(guó)際工程股份有限公司數(shù)字工程中心。