基于3DEXP单一数字模型的舱室空间方案设计方法

禹 辉，刘 美，周妙龄，张 旻，张红伟，何志成

（江南造船（集团）有限责任公司，上海 201913）

0 引言

舱室空间设计是船舶设计的重要组成部分。在进行舱室空间设计时，业内常使用3ds Max和犀牛等软件进行建模，使用VRay和KeyShot等软件进行渲染。但由于存在格式、面片、参数化、可编辑性、模型结构树和模型属性转化等问题，3ds Max和犀牛软件建立的模型难以直接迁移至3DEXP平台，这就导致不同软件平台之间的重复建模问题。此外，由于方案效果图的修改信息无法第一时间反馈至3DEXP平台，这会导致不同软件平台之间的模型不一致。为减少重复建模，保证模型的一致性，本文基于3DEXP平台的单一数字模型，运用平台自带的建模工具和渲染器进行建模和效果图渲染。通过优化渲染流程，着力提升效果图渲染的效率。此外，在建模时采取内装通用部件属性和设置参数化等措施，可提升舱室设计的整体设计效率。

1 设计方法分析

为体现基于3DEXP单一数字模型的设计方法的优势，将其与基于3ds Max的传统设计方法进行对比。

基于3ds Max的设计流程如下：1）根据舱室布置图和设计概念，对整个舱室的模型进行建模；2）添加并设置灯光参数；3）设置模型各部分的材质参数；4）设置摄像头视角和参数；5）设置渲染参数，基于本地配置资源，启用渲染程序对各个视角进行渲染。

基于3DEXP单一数字模型的设计流程如下：1）根据舱室布置图和设计概念，对整个舱室的模型进行参数化建模；2）设置模型各部分的材质参数（可直接从材质库中进行选取）；3）设置摄像头视角和参数；4）设置渲染参数，提交渲染需求，启用远程服务器对各个视角进行渲染。

相较于基于 3ds Max的传统设计方法，基于3DEXP单一数字模型的设计方法具有如下优势：

1）渲染效率明显提升

基于3ds Max和VRay软件渲染的效果图见图1，单张效果图的渲染时间为40 min。基于3DEXP平台渲染的效果图见图 2，单张效果图的渲染时间为56 s。在传统设计模式中，渲染过程几乎占据了整个设计流程80%的时间，而使用基于3DEXP单一数字模型的设计方法，借助远程服务器的强大配置，可将渲染效率提升95%。

图1 基于3ds Max和VRay软件渲染的效果图

图2 基于3DEXP平台渲染的效果图

2）共享服务器助力工作效率提升

在使用3DEXP平台设计时，不同设计人员在不同设计项目中创建的材质资料会全部存储于3DEXP平台的共享材质库。在开展新项目设计工作时，可直接调取共享材质库中的数据，免去了材质参数调整这一步骤，不仅能保证材质参数的稳定性和可靠性，还可提升工作效率。

3DEXP平台的渲染工作都是通过远程服务器来完成的，每一个设计员都可访问和调用远程服务器。设计员在自己的电脑上进行方案设计、视角调整和参数调整等工作，然后将渲染需求全部提交至远程服务器，在服务器进行渲染的同时，设计员可同时开展其他工作，进一步提升整体的设计效率。

3）无需重复建模，保证模型的一致性

由于不同布局空间尺度对于室内家具和设备尺寸的需求不同，在使用基于3DEXP单一数字模型设计方法进行设计工作时，在模型的基本形式和风格保持统一的前提下，对模型设置一定范围内的参数化特征，可在短时间内对模型的主尺度进行调整，以快速适应不同空间尺度的需求。

在方案设计阶段建立的单一数字模型，可直接沿用至三维送审和生产设计阶段，无须重复建模。此外，方案的后续更改情况也可同步反馈至三维送审和生产设计阶段，模型一致性得到良好保证。

4）信息传递优势

在基于3ds Max的传统设计流程中，三维模型仅被用来渲染效果图；而在基于3DEXP单一数字模型的设计流程中，单一数字模型除用于渲染外，还被赋予了内装通用部件属性，可承载模型的物料名称、尺寸、型号、材质、重量、生产厂家等数字化信息。在后续三维送审和生产设计等阶段，单一数字模型可用于订货清单、安装清单和安装托盘等数据的抽取工作，从源头上保证了全设计流程中数据的一致性。

2 设计方法应用

2021年，基于3DEXP单一数字模型的设计方法已成功应用于40K MGC船型的舱室空间方案设计，设计效果图见图3，最终方案已得到船东认可，这证明了该方法设计的舱室空间方案满足送审要求。

图3 设计效果图

续图3 设计效果图

3 结论

本文提出一种基于3DEXP单一数字模型的舱室空间方案设计方法，相较于传统设计方法，该方法在渲染效率、工作效率、模型一致性和信息传递方面具备显著优势。实船上的成功应用证明了该方法设计的舱室空间方案完全满足送审要求。