三维软件新技术在园林效果图制作中的应用

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简介： 介绍了当前与园林设计相关的三维软件的前沿技术, 以及综合运用这些新技术来制作高质量的园林效果图的方法、技巧。
关键字：风景园林 三维软件 效果图 3DSMAX

1　引言

　　计算机辅助设计技术应用于园林设计时间并不长, 但是每个时代的软件、硬件的技术变迁却对园林设计效果图的制作产生了深远的影响。今天我们面对各式各样的三维制作软件, 我们所面临的问题不仅仅是能够用一个软件将我们的设计意图表现出来, 而且还包括熟练的将各种不同的软件协调起来发挥它们的各自的特色, 最后达到快速的制作满足实践要求的高质量园林效果图。

　　2　园林效果图的制作

　　2.1 常用的制作软件

　　2.1.1 常用的三维软件　当今的三维软件在制作效果图上用的较多的有3ds max、3D V IZ、B ryce、V ue、M aya 等。对于我们制作园林效果图来说, 3dsmax 应该是首选的, 现在最新的版本是6.0, 已经是一个十分成熟的软件。3dsmax 有以下几个优点使得它特别适合用来做园林效果图:①有众多的第三方厂家为3dsmax 开发各种应用插件, 使它在制作园林效果图时更加快捷、高效;②3ds max 对硬件的要求相对较低, 操作界面友好; ③3dsmax 有精确的数字输入系统, 参数化较强, 同时配合插件又有很强的不规则形体的塑造功能, 因此使得我们园林效果图中的园林建筑和其它不规则形体都能得到很好的表现; ④3dsmax能紧密与A utodest 的A uto CAD 配合使用, 能够将CAD 的*1dwg 文件几乎无损的导入到3dsmax 中, 因此使我们可以精确的控制园林平面图的尺寸和比例, 从而也可以精确的制作园林效果图; ⑤3ds max 6.0 整合了渲染速度最快的De2fault Scanline Render (默认扫描渲染器) 和高质量的M entalray Render, 因此可以满足实践中对于效果图的渲染速度和图像质量的苛刻要求。

　　另外, 在园林效果图的制作中我们常常需要制作大量的逼真的自然景观, 而V ue 和B ryce 这两款三维软件正是针对制作三维自然景观而开发的, 具有极强的三维自然景观塑造能力, 而且都可以将各自的模型以* .3DS 的格式导入到3dsmax中, 从而使我们在园林效果图中可以逼真的模拟自然景观。对于这两款软件来说,V ue 在操作界面上更接近3dsmax, 而且有大量的预设的天气、植物模块等, 制作自然景观时更高效, 因此, 在制作自然景观较多的园林效果图时, 我们可以采用V ue 或3dsmax+ V ue 的方式来完成。

　　2.1.2 常用的辅助软件　制作园林效果图是各种软件配合使用的操作过程, 利用多种软件的配合使用可以弥补3dsmax 软件的不足, 同时也可以更加快捷、完美的完成园林效果图。在园林效果图的制作过程中所用到的辅助软件有: ①Photoshop- 属于A dobe 公司开发的用于处理平面图形的图形处理软件, 这是一个我们很多人都比较熟悉的软件, 它是园林效果图前期制作3dsmax 材质贴图和后期效果图处理的不可缺少的工具。②Deep Paint 3D - 是R igh t Hem i2sphere 公司开发的一个可以在三维模型上进行绘图的软件, 在园林效果图的制作过程中可以用来在模型上处理贴图的边界, 可以将一张贴图变成一张较大的无缝的贴图, 即可以在两个物体上产生羽化边缘的过渡。在园林效果图的制作实践中我们常用它来处理园路和草坪的边界, 使园路到草坪实现平滑的过渡, 更加符合实际, 同时也使效

　　果图更加逼真。③Illusion- 是WonderTouch 公司开发的二维特效制作软件, 在园林效果图的制作中, 我们可以使用Illusion 的粒子系统来制作真实感很强的流水效果, 而且制作调整都比较简便[ 6 ]。

　　2.1.3 常用的3dsmax 插件　众多的第三方厂家为3dsmax 开发的各种功能齐全的插件为我们用3dsmax 做效果图提供了极大的便利[ 2 ]。

　　在做园林效果图的过程中我们用到的插件有: ①T ree Storm - 是Onyx Computing 公司开发的一套3dsmax 下的树木插件, 自带270 多种不同类型的树木库文件, 同时还提供了风向动力学特性, 在实践中可以根据自然规律设定风对树木的影响, 而且可以对树叶分别给予贴图, 因此适合用来制作园林效果图中的树木景观。另外值得一提的是, T ree Storm 还带有一个T ree P rofessional的树木专家外部软件, 可以实现在3dsmax 外制作树木, 然后再导入3ds max 中使用。②ForestPack L ite 1153- 是Itoo Softw are 公司针对3dsmax60 开发的森林制作插件, 运用这个插件我们可以快速的在园林效果图的场景中制作大面积的森林、草地景观, 而且效果相当逼真。③D ruid- 是SisyphusObject 公司开发的一个专门制作草丛的3ds max 插件, 使用它可以在园林效果图中制作各种不同形态的草丛, 而且它能够模仿风吹草丛的效果, 使我们制作出来的园林效果图更具真实感。④RPC- 是A rch Soft 公司独创的一套全息三维模型插件, 它通过使用真实的360 度旋转贴图,渲染后可以得到照片级的逼真效果, 是我们制作园林效果图不可多得的工具。A rch Soft 公司目前已开发了近60 种不同类型的RPC 库, 包括树木、花草、静态人物、动态人物、汽车、喷泉等。

　　2.2 园林效果图的制作过程

　　在制作园林效果图的具体实践中, 根据不同效果图的不同要求制作的过程不尽相同, 但大体上有以下几个步骤: ①对效果图的整体分析。②建立三维场景、模型。③给予不同的模型以适当的材质和贴图。④选择适合要求的渲染器渲染输出。⑤后期处理, 并输出合乎实践要求的园林效果图。

　　2.2.1 整体分析　所谓整体分析指的是根据不同景观的特色来具体分析园林景观的主体和细节, 从而确定园林效果图要表现的主体、整体效果, 需要表现的细节等内容; 同时通过整体分析,我们还需要确定哪些景观元素在三维软件中制作, 哪些部分在后期制作软件中加工处理。当然,根据不同景观的要求, 合理地选用不同的软件也是我们在整体分析阶段需要解决的问题。

　　2.2.2 建立场景、模型　对于制作效果图来说,场景与模型的建立是至关重要的。在实践中园林效果图场景的确定主要取决于效果图最终要表现的视角和范围, 以及场地周边的整体景观。在园林效果图中建立模型指的是, 利用三维软件在虚拟的场景中建立各景观要素的模型。根据模型与实际景观要素的关系我们可以将模型分为三类:①实体模型: 模型是按照实际的景观要素的比例来制作, 模型在三维虚拟空间中有一定的体量, 并占有类似真实景观要素在真实世界中的所占有的空间。这种模型制作自由度大, 可根据设计量身定做, 而且还具有修改方便、细节表现清晰的优点,再给予模型合适的材质和环境灯光, 完全可以达到令人信服的真实效果。这种模型的不足之处是,模型的多边形面数较多, 如果模型量非常大的话,会降低计算机的响应速度, 对硬件有一定的要求。这种建模的方式适合用来建立园林效果图中的园林建筑、雕塑、建筑小品、道路、山体、地形、水体等景观要素。②贴图模型: 模型在场景中仅仅是一个平面(P lane) 物体或者是两个互相垂直的平面所构成的十字形网格物体。相对于实体模型来说, 以这种方式建立的模型并不具有真实景观要素的结构, 而仅仅是真实景观要素的一个影像。这种模型包括Opacity (不透明) 贴图模型和RPC 全息模型两种模型。这两种模型的不同点是,Opacity 贴图模型只反映物体的单面效果, 因此在制作园林效果图中, 只能应用于物体正对摄像机的情况。而RPC 全息模型则同时具备物体的三维影像信息,可以在园林场景中任意的旋转, 进而表现模型的不同侧面的景观效果。这两种模型由于并没有真正建立复杂的三维模型, 因此可以大大减轻计算机的计算压力, 同时还可以达到逼真的景观效果。在园林效果图的制作中, 这种建模方式适合用来建立树木、花草、人物、交通工具等模型。③粒子模型: 这种模型是通过3dsmax 提供的粒子系统建立的。在园林效果图的制作中, 可以用来制作喷泉、瀑布等园林水景。具体的做法是, 先使用3dsmax 的Super Sp ray (超级喷射) 粒子, 再对生成的粒子模型运用重力、导向板等空间扭曲的功能, 进而制作出以假乱真的水景效果。

　　2.2.3 材质和贴图　在制作园林效果图时, 材质与贴图对于我们效果图的质量有重要的影响, 它们会直接影响园林效果图的最终视觉效果。3dsmax 6.0 拥有功能强大的表面材质和贴图编辑功能。充分运用3dsmax 6.0 提供的材质和贴图编辑功能, 我们不但可以使园林效果图模型在材质上得到很好的表现, 同时还可以在一定的程度上减轻我们建模的工作量。例如我们前面所说的贴图模型的建立。另外, 利用材质和贴图的配合我们还可以轻松的建立园林效果图中经常用到的水面、凹凸墙面、瓦片屋顶的模型。用这种方式建立的模型再配合以适合的灯光, 可以渲染出令人信服的真实效果。

　　2.2.4 渲染经过以上各阶段的工作, 我们得到了园林效果图的整体三维场景模型, 渲染便是将场景模型转化为图像的必不可少的步骤。为了保证园林效果图的质量, 我们在制作效果图之前首先要确定渲染器的类型, 因为, 不同的渲染器对模型制作、表面材质、灯光设置等有不同的要求, 也会直接影响园林效果图的最终质量。现在的渲染器可分为两大类, 一类是“线性扫描渲染器”, 另一类是“全局光域”渲染器。3dsmax6.0 整合了两种类型的渲染器, 属于第一类的有Default Scanline Render (默认扫描渲染器) , 是3dsmax 6.0 的默认渲染器。属于第二类的有L igh tT racer (光跟踪) 渲染器、Radiosity (光能传递) 渲染器、M entalray Render 渲染器, 其中M entalrayRender 渲染器是3dsmax 610 的标准附属渲染器。对于制作园林效果图来说, 我们可以根据对效果图不同的质量要求来选择不同的渲染器。对于质量要求一般的园林效果图, 我们首选DefaultScanline Render, 它具有的特点是完全兼容3dsmax的材质和灯光, 并且是当今渲染速度最快的渲染器。对于质量要求较高的园林效果图, 我们可以选择L igh t T racer 或M entalray Render 渲染器, 它们的特点是兼容3dsmax 的大部分材质和灯光, 对模型的精度要求较低, 渲染质量非常高,可以满足对图像质量的苛刻要求。另外还有一个值得推荐的渲染器是F inalrender 渲染器, 是一个属于“全局光域”类型的3dsmax 外挂渲染器。这个渲染器完全兼容3dsmax 的标准材质, 并且可以得到出色的渲染效果, 唯一的缺点是参数较多,参数间的关系较难理解和掌握。

　　2.2.5 后期处理　一般来说, 经渲染得到的效果图仅仅是最终园林效果图的一部分, 要得到一个完美的效果图, 我们还需要利用后期处理软件对其进行修改、调整、补充和添加必要的特效。在这一阶段, 我们可以充分发挥Photoshop对于平面影像处理的强大功能, 来完善园林效果图。处理的内容大体包括以下几个方面: ①添加天空、动物、阴影和其它未能在3dsmax 中建模的景观要素。②对园林效果图的整体比例关系、透视效果、色彩进行校正和调整。③利用Photoshop 的特效插件, 在园林效果图中加入景深、云雾、光圈等特殊效果。最后输出高质量的园林效果图。

　　3　制作技巧

　　在园林效果图的制作过程中, 适当地使用一些技巧可以在减轻我们建模工作量的同时, 大大加快建模的速度, 而且还可以在最终的效果图中达到更好的景观效果[ 4～ 7 ]。针对制作园林效果图的特殊要求, 我们分别讨论以下几个方面的效果图制作技巧: ①) 人群:在三维场景中插入人物的一般做法是在场景中直接插入RPC 人物或含有人物贴图的P lane (平面)模型, 但是这种作法对于表现园林效果图中的人群来说显得过于繁琐, 而且也不容易表现出人群自然的疏密状态。比较简便的方法是, 首先利用3dsmax 的Forest Pack L ite 1153 插件在三维场景中规定的范围内制作出符合设计要求的P lane(平面) 模型群, 然后再将制作好的人物材质指定给这些模型, 最后经过渲染即可达到逼真、自然的人群效果。②山峰、土丘: 就目前来看, 3ds max6.0 有多个插件可以用来制作各种不同形态的山峰、土丘模型, 如TerraScape、D ramScape 等, 而且对于简单的地形、山脉我们甚至可以直接用3dsmax 的网格编辑工具来制作。但是在需要制作真实感很强的山体时, 我们有必要使用B ryce 或V ue 等专业的自然景观制作软件, 使用这些软件可以快速的制作出具有极强真实感的山体模型,而且, 这些模型还可以方便地以* .3DS 的格式导入到3dsmax 中, 最后再给予模型适合的材质, 即可完成效果逼真的自然山体景观。③瀑布、水面:流水瀑布和水面是园林效果图中经常使用的景观要素, 制作起来也较其它的模型难, 不过如果巧妙地使用一些制作技巧, 还是能够比较快速的地实现完美的园林效果。对于瀑布的制作3dsmax 目前还没有制作瀑布特效的插件, 因此只能使用3ds max 的粒子系统进行模拟, 但是这样的粒子模型不但制作起来相当复杂, 而且如果场景较大,还会严重的影响计算机的响应速度。所以在实践中我们多使用复合表现的方法来制作流水瀑布的效果, 即综合利用粒子系统与大气雾效果的方法来制作。另外一种制作瀑布的方法是在后期合成时加入瀑布效果, 这也是我们认为最为快捷和完美的园林瀑布制作手法, 即利用Illusion 3.0 的粒子系统直接在园林效果图的瀑布区域制作出流水效果。用这种方式制作瀑布不但具有极强真实感,而且制作调整都非常方便。对于平面水的制作一般是通过制作特殊的水材质来实现, 即P lane (平面) 模型+ 水材质。有时为了使整个水面的材质更加丰富、更加富有真实感, 我们也常常使用两层模型来制作水面的效果, 具体的做法是, 先建立两层模型并且赋予不同的材质, 然后再通过调整两层模型之间的透明度来达到我们设计要求的效果。④树木、花草: 树木、花草是园林中重要的景观要素, 也是园林效果图不可缺少的部分。制作中远距离的树木、花草的贴图和RPC 方法我们已经在前面讨论过了, 在这里我们主要讨论近距离树木的制作技巧。根据不同的设计要求, 我们可以选择在三维场景中用T ree Storm 来建立树木模型, 或者使用Photoshop 在后期处理中加入近景树木效果。这两种方式都可以达到很好的表现效果, 但相比之下, 使用T ree Storm 建模的方法具有更大的自由度。同时使用三维模型贴图方式制作的树木真实感同样非常强, 而且还具有风力动力学功能,能够得到令人信服的视觉效果[ 1～ 3 ]。

　　4　结　语

　　三维软件以真实的三维模型、逼真的色彩和高精度的输出产品, 使得它得到了越来越多的园林设计师的青睐, 而且它以逼真的图像来表达设计的方式也深刻地影响着我们的设计观念, 使人们深深地感受到数字化的威力与迷人之处。当前随着计算机每一次的软、硬件技术革新, 设计工作都会变得越来越富有创造性, 设计出的作品也越来越完美。