禹 輝，劉 美，周妙齡，張 旻，張紅偉，何志成

（江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，上海 201913）

0 引言

艙室空間設(shè)計(jì)是船舶設(shè)計(jì)的重要組成部分。在進(jìn)行艙室空間設(shè)計(jì)時(shí)，業(yè)內(nèi)常使用3ds Max和犀牛等軟件進(jìn)行建模，使用VRay和KeyShot等軟件進(jìn)行渲染。但由于存在格式、面片、參數(shù)化、可編輯性、模型結(jié)構(gòu)樹(shù)和模型屬性轉(zhuǎn)化等問(wèn)題，3ds Max和犀牛軟件建立的模型難以直接遷移至3DEXP平臺(tái)，這就導(dǎo)致不同軟件平臺(tái)之間的重復(fù)建模問(wèn)題。此外，由于方案效果圖的修改信息無(wú)法第一時(shí)間反饋至3DEXP平臺(tái)，這會(huì)導(dǎo)致不同軟件平臺(tái)之間的模型不一致。為減少重復(fù)建模，保證模型的一致性，本文基于3DEXP平臺(tái)的單一數(shù)字模型，運(yùn)用平臺(tái)自帶的建模工具和渲染器進(jìn)行建模和效果圖渲染。通過(guò)優(yōu)化渲染流程，著力提升效果圖渲染的效率。此外，在建模時(shí)采取內(nèi)裝通用部件屬性和設(shè)置參數(shù)化等措施，可提升艙室設(shè)計(jì)的整體設(shè)計(jì)效率。

1 設(shè)計(jì)方法分析

為體現(xiàn)基于3DEXP單一數(shù)字模型的設(shè)計(jì)方法的優(yōu)勢(shì)，將其與基于3ds Max的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行對(duì)比。

基于3ds Max的設(shè)計(jì)流程如下：1）根據(jù)艙室布置圖和設(shè)計(jì)概念，對(duì)整個(gè)艙室的模型進(jìn)行建模；2）添加并設(shè)置燈光參數(shù)；3）設(shè)置模型各部分的材質(zhì)參數(shù)；4）設(shè)置攝像頭視角和參數(shù)；5）設(shè)置渲染參數(shù)，基于本地配置資源，啟用渲染程序?qū)Ω鱾€(gè)視角進(jìn)行渲染。

基于3DEXP單一數(shù)字模型的設(shè)計(jì)流程如下：1）根據(jù)艙室布置圖和設(shè)計(jì)概念，對(duì)整個(gè)艙室的模型進(jìn)行參數(shù)化建模；2）設(shè)置模型各部分的材質(zhì)參數(shù)（可直接從材質(zhì)庫(kù)中進(jìn)行選?。?）設(shè)置攝像頭視角和參數(shù)；4）設(shè)置渲染參數(shù)，提交渲染需求，啟用遠(yuǎn)程服務(wù)器對(duì)各個(gè)視角進(jìn)行渲染。

相較于基于 3ds Max的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，基于3DEXP單一數(shù)字模型的設(shè)計(jì)方法具有如下優(yōu)勢(shì)：

1）渲染效率明顯提升

基于3ds Max和VRay軟件渲染的效果圖見(jiàn)圖1，單張效果圖的渲染時(shí)間為40 min。基于3DEXP平臺(tái)渲染的效果圖見(jiàn)圖 2，單張效果圖的渲染時(shí)間為56 s。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式中，渲染過(guò)程幾乎占據(jù)了整個(gè)設(shè)計(jì)流程80%的時(shí)間，而使用基于3DEXP單一數(shù)字模型的設(shè)計(jì)方法，借助遠(yuǎn)程服務(wù)器的強(qiáng)大配置，可將渲染效率提升95%。

圖1 基于3ds Max和VRay軟件渲染的效果圖

圖2 基于3DEXP平臺(tái)渲染的效果圖

2）共享服務(wù)器助力工作效率提升

在使用3DEXP平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)，不同設(shè)計(jì)人員在不同設(shè)計(jì)項(xiàng)目中創(chuàng)建的材質(zhì)資料會(huì)全部存儲(chǔ)于3DEXP平臺(tái)的共享材質(zhì)庫(kù)。在開(kāi)展新項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作時(shí)，可直接調(diào)取共享材質(zhì)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，免去了材質(zhì)參數(shù)調(diào)整這一步驟，不僅能保證材質(zhì)參數(shù)的穩(wěn)定性和可靠性，還可提升工作效率。

3DEXP平臺(tái)的渲染工作都是通過(guò)遠(yuǎn)程服務(wù)器來(lái)完成的，每一個(gè)設(shè)計(jì)員都可訪問(wèn)和調(diào)用遠(yuǎn)程服務(wù)器。設(shè)計(jì)員在自己的電腦上進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、視角調(diào)整和參數(shù)調(diào)整等工作，然后將渲染需求全部提交至遠(yuǎn)程服務(wù)器，在服務(wù)器進(jìn)行渲染的同時(shí)，設(shè)計(jì)員可同時(shí)開(kāi)展其他工作，進(jìn)一步提升整體的設(shè)計(jì)效率。

3）無(wú)需重復(fù)建模，保證模型的一致性

由于不同布局空間尺度對(duì)于室內(nèi)家具和設(shè)備尺寸的需求不同，在使用基于3DEXP單一數(shù)字模型設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)工作時(shí)，在模型的基本形式和風(fēng)格保持統(tǒng)一的前提下，對(duì)模型設(shè)置一定范圍內(nèi)的參數(shù)化特征，可在短時(shí)間內(nèi)對(duì)模型的主尺度進(jìn)行調(diào)整，以快速適應(yīng)不同空間尺度的需求。

在方案設(shè)計(jì)階段建立的單一數(shù)字模型，可直接沿用至三維送審和生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段，無(wú)須重復(fù)建模。此外，方案的后續(xù)更改情況也可同步反饋至三維送審和生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段，模型一致性得到良好保證。

4）信息傳遞優(yōu)勢(shì)

在基于3ds Max的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程中，三維模型僅被用來(lái)渲染效果圖；而在基于3DEXP單一數(shù)字模型的設(shè)計(jì)流程中，單一數(shù)字模型除用于渲染外，還被賦予了內(nèi)裝通用部件屬性，可承載模型的物料名稱(chēng)、尺寸、型號(hào)、材質(zhì)、重量、生產(chǎn)廠家等數(shù)字化信息。在后續(xù)三維送審和生產(chǎn)設(shè)計(jì)等階段，單一數(shù)字模型可用于訂貨清單、安裝清單和安裝托盤(pán)等數(shù)據(jù)的抽取工作，從源頭上保證了全設(shè)計(jì)流程中數(shù)據(jù)的一致性。

2 設(shè)計(jì)方法應(yīng)用

2021年，基于3DEXP單一數(shù)字模型的設(shè)計(jì)方法已成功應(yīng)用于40K MGC船型的艙室空間方案設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)效果圖見(jiàn)圖3，最終方案已得到船東認(rèn)可，這證明了該方法設(shè)計(jì)的艙室空間方案滿足送審要求。

圖3 設(shè)計(jì)效果圖

續(xù)圖3 設(shè)計(jì)效果圖

3 結(jié)論

本文提出一種基于3DEXP單一數(shù)字模型的艙室空間方案設(shè)計(jì)方法，相較于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，該方法在渲染效率、工作效率、模型一致性和信息傳遞方面具備顯著優(yōu)勢(shì)。實(shí)船上的成功應(yīng)用證明了該方法設(shè)計(jì)的艙室空間方案完全滿足送審要求。