基于3Ds MAX在建筑可视化设计的应用

王 媛

(福建师范大学闽南科技学院计算机科学系，福建 南安 362332)

基于3Ds MAX在建筑可视化设计的应用

王 媛

(福建师范大学闽南科技学院计算机科学系，福建 南安 362332)

针对建筑可视化的实现问题，选择3Ds MAX作为实现方式，分别探讨室内外效果图、建筑漫游动画及虚拟现实，以制作实例为主，提出利用3Ds MAX软件实现建筑可视化设计的关键技术。

3Ds MAX；建筑可视化；应用

1 引 言

在传统建筑设计领域，设计师只是通过几幅草图来传达给受众，中间的设计过程除了使用长方体、等边三角形、直角、梯形等专业领域的术语进行交流沟通外，设计过程基本无法看见，伴随新媒体诞生，受众已不满足于通过传统的数据及文字来表述推论结果的形式，文字符号和数学公式需要通过视觉形象表现出来，在空间建立起人类思维方式需要能够被快速消化[1]。通过日益强大的计算机运算速度和庞大的存储空间，使人可以越来越迅速、容易地操作多维模拟技术，计算数据的设计过程可以快速建立，通过视觉形象将很多抽象的计算过程变成可以看到的形式，其结果也可以提前预知，人们能够更容易修改自己的设计方案，受众也能更容易理解设计者的思维。

计算机在建筑和自然环境之间成了一种新的媒介工具。目前，已经在很多建筑设计中应用了建筑环境的计算机模拟技术，电脑技术的发展使设计的可视化得以实现。该文以3Ds MAX为操作平台，以建筑室内外效果图及漫游动画的制作过程为例，探讨3Ds MAX在建筑可视化设计中的应用。

2 3Ds MAX软件综述

1990年，Autodesk软件开发公司推出了第一个动画设计软3D Studio，又可称为3Ds Max或MAX，这是该公司开发的基于个人电脑系统的三维动画渲染和制作软件，它集建模、动画、材质设置和渲染方案为一体，具有很好的人机交互功能和适用性[2]，被全球很多客户使用。

3Ds MAX作为三维软件在建筑可视化设计刚刚起步的时候就开始运用了,作为三维制作中的主要软件,它有着很重要的功能,在建筑可视化制作中主要是用来做室内、室外效果图以及景观漫游的制作,在所观看的动画短片中,建筑模型的精细程度和景观漫游动画的流畅度都要靠3Ds MAX来实现。

3 建筑可视化设计

当计算机可视化应用于各种领域，特别是建筑设计领域中，产生了神奇的效果，建筑可视化设计这一新的科学分支应运而生，在大数据时代，成为建筑产业链条中不可缺的重要环节，作为创意产业中的一支新兴力量，相比其他产业，具有少投入高回报的特点，面对大量的市场需求已经取得阶段性成果。建筑设计师和设计机构在实际应用过程中已经体现建筑可视化产品的价值，依托数字图像技术，通过模拟工程设计、建筑效果图、多媒体宣传片等对未来场景进行虚拟呈现，可以帮助设计机构将草稿纸上的设计理念变成生动、逼真的视觉效果，使受众对工程项目和建筑项目有更清晰的认知。从抽象化变为具象化的过程中，设计理念更直观、更有说服力。建筑设计可视化产品也可以被认为是一种媒体形式，具有突出的大众传播的特点：无论是建筑效果图，还是房地产影视动画等建筑设计可视化产品，都是针对特定受众，通过传播特定信息、不同视觉手段提升信息的有效性和准确性，并获得预期的效果。

建筑可视化设计主要包括以下几点内容：室内外效果图、建筑漫游动画、虚拟现实等。

3.1 室内外效果图

室内效果图是室内设计师描述抽象思维，并通过3Ds MAX制作软件制作室内模型和Photoshop软件进行后期处理，将抽象思维语言转化为形象化语言的一种形式。它使人们更清楚地了解设计师设计表现各个部件、材料、性质、结合方法等之间的关系，通过对物体的色彩、质感、造型、结构等诸多因素的忠实表现,真实地再现设计师的创意构思,从而起到连接设计师与受众之间视觉语言的交流作用。

室外效果图相比于室内效果图有异曲同工之处，只是相比于室内效果图，室外效果图多了很多细节处理，比如蓝天，白云、树木、行人、道路等的背景要素，但是这些都是通过Adobe Photoshop软件进行后期处理，真正在3Ds MAX软件中，只需完成建筑物的制作。但是需要注意的是无论是室内效果图还是室外效果图都没有定式可言，其处理方法都需要根据实际情况的不同而不同，需要随机而变，这样设计师才能制作出令人满意的效果图。

3.2 建筑漫游动画

建筑漫游动画,又被称为房地产动画。运用3Ds MAX软件在计算机上制作出虚拟的建筑环境，有地理位置、建筑物外观、建筑物内部装修、园林景观、配套设施，将虚拟人物、动物导入3Ds MAX软件渲染出的序列图片中，运用3Ds MAX软件中的粒子流系统制作风、雨、雷、电等动画特效，一幕幕画面动态地存在于建筑面游动画中，后期处理运用远景、近景、全景、特写等表现动画的纵深感，受众可以从任意角度、方位进行浏览观看。

3.3 虚拟现实

虚拟现实是由美国程序设计员兰尼尔于1989年提出用计算机技术生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等感觉世界，让用户从自己的视点出发，利用自然的技能和某些设备对这一虚拟世界客体进行浏览和交互考察[3]。它将虚拟现实与人类的五感进行对比。

构成虚拟现实的基本条件有3要素：①沉浸感，又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度[4]。②互动性，用户能够与虚拟现实场景达到相互沟通交流，虚拟现实必须感受到用户所知、所感、所想，使用户具有一种参与感觉。③想象力，这种互动可以是感官上的，也可以是心理上的，这里的现场感和参与感是以用户的主观心理为衡量标准[5]。

虚拟现实可以完成人们在现实世界无法完成的梦想，不仅可再现真实存在的环境，也可以虚拟客观不存在的环境。

4 3Ds MAX应用于建筑可视化设计的实例

目前，无论是国内还是国际建筑领域当中，主要通过3Ds MAX这款三维制作软件来表现建筑可视化设计。下面笔者将结合自己平时的一些制作实践从3Ds MAX应用于建筑可视化设计，运用实例分析3Ds MAX在建筑可视化中的应用。

4.1 3Ds MAX制作室内效果图

4.1.1 制作主体轮廓模型

在建筑效果图中的模型制作中，创建的模型一般都是一些比较规则的形状。如图1～4所示。

图1 创建吊灯 图2 创建餐桌

图3 创建椅背 图4 创建装饰物

4.1.2 赋予材质

由于制作的是室内效果图，因此要安装V-ray材质的插件。给制作好的模型赋予V-ray材质。

4.1.3 设置灯光

室内建筑的材质所表现的效果是靠灯光来表现的。在3Ds MAX中灯光的设置不要有随意性，应该做好整个室内场景的布光规划。

4.1.4 创建摄影机

在开始渲染前要创建并调整好相机，把摄像机的高度设好，观察渲染角度，调节渲染参数，就可以输出并保存图像，如图5～6所示。

4.1.5 后期处理

室内效果图的后期处理一般是在Adobe Photoshop软件中执行的。如图7所示。

不同风格的室内效果图所表示的含义与文化是多种多样的，在表现室内设计时应根据不同的文化内涵进行风格上的选择。在制作这样的室内效果图时，需要了解房屋的构造，先根据房屋的平面图来进行设计，另外，还需要熟悉了解3Ds Max中各种建模工具，根据创意就能得到自己需要的效果。

4.2 3Ds MAX制作室外效果图

4.2.1 制作模型

与室内效果图一样，先创建主体轮廓模型。

图6 摄影机视图 图7 最终效果-1

4.2.2 赋予材质

安装V-ray材质的插件。给制作好的模型赋予V-Ray材质。

4.2.3 设置灯光

相比室内效果图设置灯光更为复杂，不仅考虑光源本身，天光也要注意。

4.2.4 创建摄影机

在开始渲染前要创建并调整好相机，通常是把摄像机的高度设好，观察渲染角度，调节渲染参数，就可以输出并保存图像，如图8所示。

图8 摄影机视图 图9 光斑效果

4.2.5 渲染

在室外建筑效果图中，使用V-ray渲染器来渲染，在渲染室外效果图时，要特别善于金属、玻璃的渲染，由于目前的楼房外部大面积使用不锈钢、玻璃的建筑材质，因此在渲染时，要渲染出阳光照射玻璃和金属所产生的光斑效果。如图9所示，红色框住的就是渲染所出的光斑效果。

4.2.6 后期处理

打开Adobe Photoshop进行后期处理，为其添加蓝天、白云、灌木、落叶等素材。

4.3 3Ds MAX制作建筑漫游动画

建筑漫游动画作为从诞生初期，就应用于房产项目的销售、宣传完成，评估等中。在建筑动画还没有应用之前，传统作法是制作微观模型。但微观模型的缺点是需要对原物进行缩小制作，只能获得小区的鸟瞰形象，至于小区的建筑空间则无法实际观察，且模型制作完成后修改的成本很高，具有很大的局限性。建筑漫游动画则完全相反，给受众带来难以比拟的真实感与现场感，从而更快、更准地做出定购选择，大大加快建筑项目销售的速度。同时制作出的建筑漫游动画还可以应用在网络和多媒体中，免费进行播放，从而达到营销性的宣传效果[6]。

建筑漫游动画制作之前要充分做好脚本规划和设计，如主体要表现整体效果、有些部分需要细致表现、摄影镜头的摆放位置、每段镜头片段时间控制、视觉效果、艺术效果、背景音乐、旁白说明和镜头画面的结合等，决定哪些部分需要在3Ds MAX软件中制作，哪些部分需要在后期软件中处理。

4.3.1 建立模型

建立主体模型、细节模型的可以简单制作，模型要尽量精简数目。

4.3.2 材质灯光

建筑主体模型的动画完成后，为建筑模型赋予材质，布置灯光。根据摄影机动画设定好的角度进行局部调节。

4.3.3 环境制作

赋予材质和布置灯光后再制作背景环境，比如树木、人物、汽车等。

4.3.4 渲染输出

根据动画完成的先后顺序，依次渲染连续序列图片tga格式，注意尺寸的大小。

4.3.5 后期处理

渲染完成后，用后期软件比如Adobe After Effects进行整合和调色，要根据所写的脚本进行适当的修改。如图11～12所示。

图11 后期处理1 图12 后期处理2

4.3.6 非线编输出

在Adobe Premier等非线编软件中将后期处理过的分镜头图片序列按顺序加入，加入各种转场，音效和背景音乐。

4.3.7 实现虚拟现实场景

3Ds MAX本身做为一个三维建模软件，自身无法实现虚拟现实，需要同其他相关软件进行结合，例如游戏引擎Unity 3d。Unity 3d虽然是一个全面整合的专业游戏引擎，但可以用于做虚拟现实(或者虚拟现实增强)。

5 3Ds MAX软件实现建筑可视化设计的关键技术

5.1 结构库层次建立

对于建立的模型库必须建立一个有序及有条理的层次机构库，能够快速并且准确呈现出在实时漫游系统中的模型，同时也能够使系统中的资源得到高效利用[7]。

5.2 优化技术

为了提高效率和美化外观，必须对3Ds MAX文件进行优化，提高建模效率，降低文件大小。如利用二维线建模，可以在建模期间对模型进行局部修改；去除冗余面，冗余面是指可要可不要的面。如建筑模型的底部和背面，它们的存在与否不会影响到场景的整体效果，相反过多的冗余面，会影响渲染速度，加大制作周期[8]；材质纹理采集，利用高清数码相机选择合适的角度进行采集，可提高材质纹理的清晰度和模型的精细度。

6 总结与展望

3Ds MAX三维制作软件在建筑可视化设计刚刚起步的时候就开始运用了,作为三维制作中的主要软件,有着很重要的功能，建筑模型的精细程度和建筑动画的流畅度都要靠3Ds MAX来实现。由于3Ds MAX贯穿于建筑可视化设计的整个流程，其软件操作具有一定的复杂性，同时还融入了其他学科知识，要完全掌握也并非是件易事。

总之，由于本论文具有上述难点，加上笔者的能力有限，在许多方面还有待进一步的完善。但是，出于对3Ds MAX应用于建筑可视化设计的实践价值的认识，笔者在正视挑战的前提下，尽力应对挑战，以艰苦的努力和尝试完成研究，希望能起到抛砖引玉的作用，引发更多、更深、更成熟的研究。

[1]杨洲.建筑与可视化设计方法[J].中外建筑，2009，(01)：52-54.

[2]尚玲.基于双目视差的液晶三维立体显示系统设计与实现[J].中国西部科技，2014,(08):18-19.

[3]刘向铜,熊助国,曹秋香.虚拟现实技术的若干问题及发展展望[J].水利科技与经济，2006,(05):324-327.

[4]杨华春,赵怀勋,孙艺笑.虚拟现实及其应用[J].科技咨询导报，2006,(18):17.

[5]陈云迪.发展中的虚拟现实技术[J].计算机教育，2004,(11):33-36.

[6]纪赫男.现代动画应用-建筑动画[J].无锡南洋职业技术学院论丛，2009,8(03):62-69.

[7]夏蕾.3D MAX在城市虚拟现实建模中的应用[J].电子测试，2013,(10):126-128.

[8]曾影,张雪松,单莉.基于3D Max的校园场景可视化的设计与实现[J].湖北大学学报：自然科学版，2014,(02):190-194.

[责任编辑：王荣荣 英文编辑：刘彦哲]

Applications of Architectural Visualization Design Based on 3Ds MAX

WANG Yuan

(Minnan Science and Technology Institute,Fujian Normal University,Nanan,Fujian 362332,China)

To realize architectural visualization,3Ds Max is used as a way to respectively discuss the indoor effect figure,construction roaming animation and virtual reality.An example is proposed using 3Ds MAX software.The key technology of building visual design is put forward by using 3Ds MAX software.

3Ds MAX;architectural visualization design;application

王媛(1982-)，女，江苏南京人，福建师范大学闽南科技学院助教，硕士。

TP 391

A

10.3969/j.issn.1673-1492.2015.06.007

来稿日期：2015-07-07