基于3DSMAX的陶瓷茶具产品仿真模型技术探讨＊

邓石兰

（广东潮州韩山师范学院 广东 潮州 521041）

前言

随着计算机技术的日益发展，各类三维建模及渲染软件被广泛地应用于游戏开发、影视制作、视觉效果设计等领域。决定三维作品质量的关键，除了建模命令之外，最主要的因素非灯光、材质、贴图和渲染4大模块命令莫属。笔者基于3DSMAX软件的基础上，结合不同的软件及插件对陶瓷茶具产品仿真模型技术进行探讨。作为从事陶瓷茶具产品的设计者，只有根据陶瓷的工艺特点，掌握恰当的制作命令和技巧，才能制作出仿真度极高的产品效果图。

1 Zbrush雕刻技术软件应用

在产品设计的过程中，造型是作为其灵魂而存在的，造型是整个产品设计中构思的最初阶段，在3DSMAX中则对应建模部分。对于茶具的基本建模方法，包括基础建模技术、高级建模技术和一些常用的建模辅助命令，在此不一一赘述。然而在处理复杂的造型，例如处理陶瓷表面的浮雕、圆雕时，用3DSMAX很难达到高精度模型效果，这时候可以与Zbrush软件交叉使用。

Zbrush软件是一款让设计者可以自由创作的三维软件，不同于传统的三维软件设计工具的工作模式，它把建模中间最复杂最耗费精力的建模和贴图，变成像玩泥巴那样简单有趣，是目前最重要的建模辅助工具，它可以通过手写板或者鼠标来控制Zbrush的立体笔刷工具，自由自在地随意雕刻。通常先在3DSMAX里创建陶瓷的基础模型，然后导入Zbrush中，通过层级的细化运用笔刷的不同形式，将物体的细节逐渐的加强，细腻的笔刷可以轻易塑造出微小的细节，包括精致准确的陶瓷凹凸表面和不同的材质肌理，然后使用Zbrush中的重新拓扑工具创建一个比较低级的网格再导入3DSMAX中，然后在3DSMAX中添加在Zbrush中生成的置换贴图和法线贴图，可以使模型看上去像更Zbrush中的高模。当然，制作有雕塑感装饰的陶瓷模型不仅仅依靠软件功能，还需要有一定的雕塑造型能力。

2 Vray插件的使用

Vray是一款高质量的渲染软件，在陶瓷产品的造型设计表达上，除了需要制作出准确的三维模型外，还需要更精美的渲染。3DSMAX在建模、灯光、材质的表现上都非常的优秀，但是在自带的渲染器却存在很大的局限，渲染出来的效果图看起来非常地失真，对于材料设置的精度不够是最主要的原因。Vray渲染器有自带的材质库，即VrayMtl材质，Vray的材质是对真实世界材质的模拟，对于不同的材质的特点及属性进行分析、量化，对材质的纹理、透明、高光、反射、折射进行设置，能更好地控制材料的效果，而且它能够获得较好的照明效果，更方便物体的反射折射的调节。它结合了全局照明系统与精确的光影追踪，真实光线计法创造出来的照明效果使得产品设计的效果图真实而生动，因为Vray插件是使用渲染时的不二选择。

3 陶瓷材质与贴图分析

陶瓷材质类产品的釉面通常较为光滑，具有一定的反射效果，在3DSMAX的标准建筑类的材质球中自带了光滑类型瓷砖的材质，也可以选择下载专门的陶瓷材质球或者选择VrayMtl材质进行参数调节。例如，白瓷材质的参数为：漫反射颜色白色（255 255 255），反射颜色调成偏黑（16 16 16），高光光泽度选择“L”键解除锁定，数值为0.78，将反射模糊调成1.0，细分调成50，BRDF卷栏里选择Phong类型，可增加一个环境贴图，模拟出外部的环境，经过环境色之后陶瓷表面出现丰富的反射效果，又或者通过VrayMtl，漫反射颜色白色（255255 255），在反射里增加衰减贴图，类型为菲涅尔，高光光泽度值为0.85反射模糊为0.95细分调成15BRDF卷栏里选择Ward类型，个性异性为0.5，旋转为70，增加一个环境贴图，输出数量为3.0。黑色的陶瓷则可将漫反射设置为黑色。以上参数仅仅起到借鉴作用，具体使用时还需要根据实际情况进行调整。

在陶瓷类材质的应用中，常用的材质还包括双面材质与多维／子对象材质。双面材质包括2部分的材质，一部分在对象的外表面，一部分在对象的内表面，对于不同的内外表面材质不同的杯子可经常使用。多维／子对象材质则可以为一个面指定不同的材质，对于不同颜色层或材质的杯子可以一一指定。

对于日常的陶瓷产品，除了表面的釉面颜色装饰外，花纸是最常用的装饰方法。在3DSMAX中则需要“贴图”来贴出表面的装饰，贴图是指将图案附着在物体的表面上，使物体表面出现花纹或色泽。使用频率最高的为位图贴图、UVW贴图、凹凸贴图。位图是一种常见的二维贴图，对于在壶体或杯子上仅用单个纹样进行装饰的造型可直接贴图，而UVW贴图则是对贴图进行编辑，平面、柱形、球体的贴图方式都非常适用于偏向于对以中轴线对称为主的壶体造型，茶具上的花边则是用柱形贴图方式通过轴向的调节将花纹的单独纹样变成无缝的二方连续形式。凹凸贴图是对物体表面的凹凸进行模拟，通常可用于对陶瓷表面浅浮雕纹理的表达。

4 陶瓷产品灯光技巧

在3DSMAX如何更好地表现出陶瓷产品的质感，除了产品本身造型的设计外，光线是最重要的因素，灯光的布置非常关键。灯光的设置过程简称为“布光”。对于产品最简单有效的布光手法则是经典三点布光原则。三点布光，又称为区域布光，一般用于较小范围的场景照明。如果场景很大，可以把它拆分成若干个较小的区域进行布光。一般可采用3种光，分别为主体光、辅助光与背景光。主体光通常用它来照亮场景中的主要对象与其周围区域，并且担任给主体对象投影的功能。辅助光又称为补光，填充阴影区以及被主体光遗漏的场景区域、调和明暗区域之间的反差，主要起柔和照明的作用，通常辅助光的亮度只有主体光的50%～80% 。背景光的作用在于增加背景的亮度，从而衬托主体，并使主体对象与背景相分离。灯光要体现场景的明暗分布，要有层次性，不能把所有灯光一概处理，根据需要选用不同种类的灯光，而且灯光宜精不宜多。布光时应该遵循由主题到局部、由简到繁的过程。对于灯光效果的形成，应该先调角度定下主格调，再调节灯光的衰减等特性来增强现实感。最后再调整灯光的颜色做细致修改，为了整个画面的烘托的效果，对主光源的颜色可以进行设置，例如对于一些欧洲宫廷式的茶具，可以将颜色设置淡淡的橘黄色，达到金碧辉煌的装饰效果。

5 Photoshop软件的应该

通常对于从事产品工作的设计者来，除三维软件之外还需要掌握二维的平面处理软件，以Photoshop软件为例，原因有以下几点：

5.1 三维贴图的处理

一个仿真的陶瓷茶具造型，如果只有精良的模型，而无法为模型提供逼真的帖图，也无法得到较好的渲染效果。实际上，在制作材质时，除了要依靠软件本身具有材质功能外，利用Photoshop软件可以制作在三维软件中无法得到的合适的材质也非常重要。以传统的紫砂壶为例，为表达壶体本身的质感，可通过Photoshop软件对实物图片的部分截取直接作为材质贴图使用，得到视觉的真实感。对于有装饰花面的茶具，花面的制作也可通过Photoshop软件绘制，贴图后增加产品造型与装饰结合的完整性。

5.2 后期图像制作

经过3DSMAX建模及渲染后，效果图如果还没能达到预期的效果，可以通过数字图像处理软件进行后期的修饰补充。在很多的图形处理软件中，Photoshop是比较理想的图形处理软件。可以通过对图像的编辑，例如亮度调整、变形、校色调色、仿制图章、污点修改，也可以添加背景合成，经过处理后的图像会更加具有真实感以及艺术表现力。

计算机仿真的建模技术改变了传统的设计模式，通过材质、环境、色彩、纹理等各种手段所制作出来逼真的模型，真实地呈现了设计者的创意表达，不受到平面草图及实物模型制作的各种限制，命令的修改非常地方便快捷，通过原有模型，以点、线、面、调节可以使得茶具造型的各个部分都很容易改变，不同的材质又赋予造型不同的视觉感觉，创造出各式各样的类型与风格，给设计者带来无限的创作灵感，同时仿真的效果图更易于设计者与客户的沟通缩短产品的开发周期，降低了成本。随着市场对陶瓷产品设计的要求日益提高，计算机的仿真模型技术也随之快速发展，应用越来越广。

1 倪勇.Vray渲染器在产品设计表达中的应用.数字技术与应用，2011（9）：16～18

2 周莉莉，刘温.基于3DSMAX材质与贴图技术的教学研究.教育论坛，2013（5）：8～10

3 何容芳，华玉文.产品造型设计与计算机仿真.家用电器科技，2000（10）：11～13