基于3DSMAX的陶瓷茶具產(chǎn)品仿真模型技術(shù)探討＊

鄧石蘭

（廣東潮州韓山師范學(xué)院 廣東 潮州 521041）

前言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展，各類三維建模及渲染軟件被廣泛地應(yīng)用于游戲開(kāi)發(fā)、影視制作、視覺(jué)效果設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。決定三維作品質(zhì)量的關(guān)鍵，除了建模命令之外，最主要的因素非燈光、材質(zhì)、貼圖和渲染4大模塊命令莫屬。筆者基于3DSMAX軟件的基礎(chǔ)上，結(jié)合不同的軟件及插件對(duì)陶瓷茶具產(chǎn)品仿真模型技術(shù)進(jìn)行探討。作為從事陶瓷茶具產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者，只有根據(jù)陶瓷的工藝特點(diǎn)，掌握恰當(dāng)?shù)闹谱髅詈图记?，才能制作出仿真度極高的產(chǎn)品效果圖。

1 Zbrush雕刻技術(shù)軟件應(yīng)用

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程中，造型是作為其靈魂而存在的，造型是整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中構(gòu)思的最初階段，在3DSMAX中則對(duì)應(yīng)建模部分。對(duì)于茶具的基本建模方法，包括基礎(chǔ)建模技術(shù)、高級(jí)建模技術(shù)和一些常用的建模輔助命令，在此不一一贅述。然而在處理復(fù)雜的造型，例如處理陶瓷表面的浮雕、圓雕時(shí)，用3DSMAX很難達(dá)到高精度模型效果，這時(shí)候可以與Zbrush軟件交叉使用。

Zbrush軟件是一款讓設(shè)計(jì)者可以自由創(chuàng)作的三維軟件，不同于傳統(tǒng)的三維軟件設(shè)計(jì)工具的工作模式，它把建模中間最復(fù)雜最耗費(fèi)精力的建模和貼圖，變成像玩泥巴那樣簡(jiǎn)單有趣，是目前最重要的建模輔助工具，它可以通過(guò)手寫板或者鼠標(biāo)來(lái)控制Zbrush的立體筆刷工具，自由自在地隨意雕刻。通常先在3DSMAX里創(chuàng)建陶瓷的基礎(chǔ)模型，然后導(dǎo)入Zbrush中，通過(guò)層級(jí)的細(xì)化運(yùn)用筆刷的不同形式，將物體的細(xì)節(jié)逐漸的加強(qiáng)，細(xì)膩的筆刷可以輕易塑造出微小的細(xì)節(jié)，包括精致準(zhǔn)確的陶瓷凹凸表面和不同的材質(zhì)肌理，然后使用Zbrush中的重新拓?fù)涔ぞ邉?chuàng)建一個(gè)比較低級(jí)的網(wǎng)格再導(dǎo)入3DSMAX中，然后在3DSMAX中添加在Zbrush中生成的置換貼圖和法線貼圖，可以使模型看上去像更Zbrush中的高模。當(dāng)然，制作有雕塑感裝飾的陶瓷模型不僅僅依靠軟件功能，還需要有一定的雕塑造型能力。

2 Vray插件的使用

Vray是一款高質(zhì)量的渲染軟件，在陶瓷產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)表達(dá)上，除了需要制作出準(zhǔn)確的三維模型外，還需要更精美的渲染。3DSMAX在建模、燈光、材質(zhì)的表現(xiàn)上都非常的優(yōu)秀，但是在自帶的渲染器卻存在很大的局限，渲染出來(lái)的效果圖看起來(lái)非常地失真，對(duì)于材料設(shè)置的精度不夠是最主要的原因。Vray渲染器有自帶的材質(zhì)庫(kù)，即VrayMtl材質(zhì)，Vray的材質(zhì)是對(duì)真實(shí)世界材質(zhì)的模擬，對(duì)于不同的材質(zhì)的特點(diǎn)及屬性進(jìn)行分析、量化，對(duì)材質(zhì)的紋理、透明、高光、反射、折射進(jìn)行設(shè)置，能更好地控制材料的效果，而且它能夠獲得較好的照明效果，更方便物體的反射折射的調(diào)節(jié)。它結(jié)合了全局照明系統(tǒng)與精確的光影追蹤，真實(shí)光線計(jì)法創(chuàng)造出來(lái)的照明效果使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效果圖真實(shí)而生動(dòng)，因?yàn)閂ray插件是使用渲染時(shí)的不二選擇。

3 陶瓷材質(zhì)與貼圖分析

陶瓷材質(zhì)類產(chǎn)品的釉面通常較為光滑，具有一定的反射效果，在3DSMAX的標(biāo)準(zhǔn)建筑類的材質(zhì)球中自帶了光滑類型瓷磚的材質(zhì)，也可以選擇下載專門的陶瓷材質(zhì)球或者選擇VrayMtl材質(zhì)進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)。例如，白瓷材質(zhì)的參數(shù)為：漫反射顏色白色（255 255 255），反射顏色調(diào)成偏黑（16 16 16），高光光澤度選擇“L”鍵解除鎖定，數(shù)值為0.78，將反射模糊調(diào)成1.0，細(xì)分調(diào)成50，BRDF卷欄里選擇Phong類型，可增加一個(gè)環(huán)境貼圖，模擬出外部的環(huán)境，經(jīng)過(guò)環(huán)境色之后陶瓷表面出現(xiàn)豐富的反射效果，又或者通過(guò)VrayMtl，漫反射顏色白色（255255 255），在反射里增加衰減貼圖，類型為菲涅爾，高光光澤度值為0.85反射模糊為0.95細(xì)分調(diào)成15BRDF卷欄里選擇Ward類型，個(gè)性異性為0.5，旋轉(zhuǎn)為70，增加一個(gè)環(huán)境貼圖，輸出數(shù)量為3.0。黑色的陶瓷則可將漫反射設(shè)置為黑色。以上參數(shù)僅僅起到借鑒作用，具體使用時(shí)還需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

在陶瓷類材質(zhì)的應(yīng)用中，常用的材質(zhì)還包括雙面材質(zhì)與多維／子對(duì)象材質(zhì)。雙面材質(zhì)包括2部分的材質(zhì)，一部分在對(duì)象的外表面，一部分在對(duì)象的內(nèi)表面，對(duì)于不同的內(nèi)外表面材質(zhì)不同的杯子可經(jīng)常使用。多維／子對(duì)象材質(zhì)則可以為一個(gè)面指定不同的材質(zhì)，對(duì)于不同顏色層或材質(zhì)的杯子可以一一指定。

對(duì)于日常的陶瓷產(chǎn)品，除了表面的釉面顏色裝飾外，花紙是最常用的裝飾方法。在3DSMAX中則需要“貼圖”來(lái)貼出表面的裝飾，貼圖是指將圖案附著在物體的表面上，使物體表面出現(xiàn)花紋或色澤。使用頻率最高的為位圖貼圖、UVW貼圖、凹凸貼圖。位圖是一種常見(jiàn)的二維貼圖，對(duì)于在壺體或杯子上僅用單個(gè)紋樣進(jìn)行裝飾的造型可直接貼圖，而UVW貼圖則是對(duì)貼圖進(jìn)行編輯，平面、柱形、球體的貼圖方式都非常適用于偏向于對(duì)以中軸線對(duì)稱為主的壺體造型，茶具上的花邊則是用柱形貼圖方式通過(guò)軸向的調(diào)節(jié)將花紋的單獨(dú)紋樣變成無(wú)縫的二方連續(xù)形式。凹凸貼圖是對(duì)物體表面的凹凸進(jìn)行模擬，通?？捎糜趯?duì)陶瓷表面淺浮雕紋理的表達(dá)。

4 陶瓷產(chǎn)品燈光技巧

在3DSMAX如何更好地表現(xiàn)出陶瓷產(chǎn)品的質(zhì)感，除了產(chǎn)品本身造型的設(shè)計(jì)外，光線是最重要的因素，燈光的布置非常關(guān)鍵。燈光的設(shè)置過(guò)程簡(jiǎn)稱為“布光”。對(duì)于產(chǎn)品最簡(jiǎn)單有效的布光手法則是經(jīng)典三點(diǎn)布光原則。三點(diǎn)布光，又稱為區(qū)域布光，一般用于較小范圍的場(chǎng)景照明。如果場(chǎng)景很大，可以把它拆分成若干個(gè)較小的區(qū)域進(jìn)行布光。一般可采用3種光，分別為主體光、輔助光與背景光。主體光通常用它來(lái)照亮場(chǎng)景中的主要對(duì)象與其周圍區(qū)域，并且擔(dān)任給主體對(duì)象投影的功能。輔助光又稱為補(bǔ)光，填充陰影區(qū)以及被主體光遺漏的場(chǎng)景區(qū)域、調(diào)和明暗區(qū)域之間的反差，主要起柔和照明的作用，通常輔助光的亮度只有主體光的50%～80% 。背景光的作用在于增加背景的亮度，從而襯托主體，并使主體對(duì)象與背景相分離。燈光要體現(xiàn)場(chǎng)景的明暗分布，要有層次性，不能把所有燈光一概處理，根據(jù)需要選用不同種類的燈光，而且燈光宜精不宜多。布光時(shí)應(yīng)該遵循由主題到局部、由簡(jiǎn)到繁的過(guò)程。對(duì)于燈光效果的形成，應(yīng)該先調(diào)角度定下主格調(diào)，再調(diào)節(jié)燈光的衰減等特性來(lái)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)感。最后再調(diào)整燈光的顏色做細(xì)致修改，為了整個(gè)畫面的烘托的效果，對(duì)主光源的顏色可以進(jìn)行設(shè)置，例如對(duì)于一些歐洲宮廷式的茶具，可以將顏色設(shè)置淡淡的橘黃色，達(dá)到金碧輝煌的裝飾效果。

5 Photoshop軟件的應(yīng)該

通常對(duì)于從事產(chǎn)品工作的設(shè)計(jì)者來(lái)，除三維軟件之外還需要掌握二維的平面處理軟件，以Photoshop軟件為例，原因有以下幾點(diǎn)：

5.1 三維貼圖的處理

一個(gè)仿真的陶瓷茶具造型，如果只有精良的模型，而無(wú)法為模型提供逼真的帖圖，也無(wú)法得到較好的渲染效果。實(shí)際上，在制作材質(zhì)時(shí)，除了要依靠軟件本身具有材質(zhì)功能外，利用Photoshop軟件可以制作在三維軟件中無(wú)法得到的合適的材質(zhì)也非常重要。以傳統(tǒng)的紫砂壺為例，為表達(dá)壺體本身的質(zhì)感，可通過(guò)Photoshop軟件對(duì)實(shí)物圖片的部分截取直接作為材質(zhì)貼圖使用，得到視覺(jué)的真實(shí)感。對(duì)于有裝飾花面的茶具，花面的制作也可通過(guò)Photoshop軟件繪制，貼圖后增加產(chǎn)品造型與裝飾結(jié)合的完整性。

5.2 后期圖像制作

經(jīng)過(guò)3DSMAX建模及渲染后，效果圖如果還沒(méi)能達(dá)到預(yù)期的效果，可以通過(guò)數(shù)字圖像處理軟件進(jìn)行后期的修飾補(bǔ)充。在很多的圖形處理軟件中，Photoshop是比較理想的圖形處理軟件?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)圖像的編輯，例如亮度調(diào)整、變形、校色調(diào)色、仿制圖章、污點(diǎn)修改，也可以添加背景合成，經(jīng)過(guò)處理后的圖像會(huì)更加具有真實(shí)感以及藝術(shù)表現(xiàn)力。

計(jì)算機(jī)仿真的建模技術(shù)改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，通過(guò)材質(zhì)、環(huán)境、色彩、紋理等各種手段所制作出來(lái)逼真的模型，真實(shí)地呈現(xiàn)了設(shè)計(jì)者的創(chuàng)意表達(dá)，不受到平面草圖及實(shí)物模型制作的各種限制，命令的修改非常地方便快捷，通過(guò)原有模型，以點(diǎn)、線、面、調(diào)節(jié)可以使得茶具造型的各個(gè)部分都很容易改變，不同的材質(zhì)又賦予造型不同的視覺(jué)感覺(jué)，創(chuàng)造出各式各樣的類型與風(fēng)格，給設(shè)計(jì)者帶來(lái)無(wú)限的創(chuàng)作靈感，同時(shí)仿真的效果圖更易于設(shè)計(jì)者與客戶的溝通縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，降低了成本。隨著市場(chǎng)對(duì)陶瓷產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求日益提高，計(jì)算機(jī)的仿真模型技術(shù)也隨之快速發(fā)展，應(yīng)用越來(lái)越廣。

1 倪勇.Vray渲染器在產(chǎn)品設(shè)計(jì)表達(dá)中的應(yīng)用.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011（9）：16～18

2 周莉莉，劉溫.基于3DSMAX材質(zhì)與貼圖技術(shù)的教學(xué)研究.教育論壇，2013（5）：8～10

3 何容芳，華玉文.產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)仿真.家用電器科技，2000（10）：11～13