劉民娟,何世文

（陜西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西西安,710100）

隨著全球互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，數(shù)字信息產(chǎn)業(yè)正以前所未有的速度蓬勃發(fā)展，并帶來了人類城市發(fā)展的多元化變革。1998年1月21日美國副總統(tǒng)戈?duì)栍谔岢隽恕皵?shù)字地球”的概念之后，世界各大城市都開始意識(shí)到“城市信息化”必將是未來城市發(fā)展的趨勢?！皵?shù)字城市”發(fā)展戰(zhàn)略成為推動(dòng)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)和資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要武器?！皵?shù)字城市是指利用空間信息構(gòu)筑虛擬平臺(tái)，將城市自然環(huán)境、社會(huì)資源、基礎(chǔ)設(shè)施、人文、經(jīng)濟(jì)等有關(guān)的城市信息，以數(shù)字形式獲取并加載上去，從而為政府和社會(huì)各方面提供廣泛服務(wù)。其中城市建筑設(shè)計(jì)規(guī)劃是“數(shù)字城市”發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)成為建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)的重要技術(shù)支撐，發(fā)展出虛擬建筑漫游動(dòng)畫這種新型表現(xiàn)形式，成為新的研究熱點(diǎn)。

1 3D虛擬技術(shù)

3D虛擬技術(shù)，是一種基于交互性、沉浸性、構(gòu)想性的計(jì)算機(jī)高級(jí)人機(jī)界面，是伴隨計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的一門新興技術(shù)。3D虛擬技術(shù)借助圖形圖像技術(shù)、人工智能技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多媒體技術(shù)和多傳感技術(shù)的綜合運(yùn)用，模擬真實(shí)或虛擬的視覺、觸覺等感官功能，創(chuàng)造出超越真實(shí)世界多維信息空間，帶給人形象逼真、身臨其境的感官效果。3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛。虛擬技術(shù)最早被應(yīng)用于航空航天和軍事領(lǐng)域，現(xiàn)在3D虛擬技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑設(shè)計(jì)、影視娛樂等領(lǐng)域，正潛移默化地改變著我們的工作和生活。

2 3D虛擬技術(shù)應(yīng)用于建筑漫游動(dòng)畫的優(yōu)勢

傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)表現(xiàn)方法有二維設(shè)計(jì)圖紙、建筑沙盤模型和三維建筑效果圖。這三種方法只能向客戶展示建筑的大致外形和格局，客戶不能完全體會(huì)建筑設(shè)計(jì)的多為維立體效果和空間環(huán)境格局。而3D建筑漫游動(dòng)畫在建筑行業(yè)的應(yīng)用可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)展示形式的不足，它綜合了三維動(dòng)畫和多媒體技術(shù)，將動(dòng)畫、圖像、文字、聲音有機(jī)地整合到一起，客戶不僅可以從任意角度、景別去觀察建筑物，大到整個(gè)建筑所在城市的鳥瞰圖，小到建筑的每一個(gè)細(xì)小的裝飾；也可以體驗(yàn)不同的運(yùn)動(dòng)模式，如行走、飛翔；還能身臨其境地感受建筑所在環(huán)境的綠化裝飾效果以及建筑所在區(qū)域的城市交通、配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和周邊建筑物的情況等。3D建筑漫游動(dòng)畫還可以模仿真實(shí)的光照效果和自然天氣的變化，可以實(shí)現(xiàn)多種設(shè)計(jì)方案、多種環(huán)境效果的實(shí)時(shí)切換比較。通過漫游動(dòng)畫逼真的動(dòng)態(tài)聲畫展示，設(shè)計(jì)方案能生動(dòng)形象地展示出來，受到廣大客戶的普遍歡迎。

3 建筑漫游動(dòng)畫的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

雖然3D建筑漫游動(dòng)畫是以展示建筑效果為主的短片形式呈現(xiàn)，但是其制作流程與一部完整的3D動(dòng)畫影片的制作過程是差不多的，只不過由人物角色表演變成了建筑物的規(guī)劃展示。一部完整的3D建筑漫游動(dòng)畫要經(jīng)過前期策劃、建筑模型制作、材質(zhì)燈光、攝像機(jī)動(dòng)畫生成、渲染輸出、后期合成剪輯這五個(gè)階段。

3.1 前期策劃

無論是三維動(dòng)畫還是建筑漫游動(dòng)畫在進(jìn)行制作之前都要經(jīng)過全方位、深思熟慮的前期策劃階段。在漫游動(dòng)畫實(shí)施之前，參與項(xiàng)目制作的所有工作人員首先要對(duì)未來的規(guī)劃建筑的消費(fèi)人群、人文理念有深入的研究調(diào)研，熟知整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施的流程安排。接下來需要考慮的就是這部建筑漫游動(dòng)畫要向客戶講述怎樣的“故事”，怎樣講述，如何來實(shí)現(xiàn)的問題。解答這一系列問題的途徑就是分鏡頭臺(tái)本的設(shè)計(jì)。分鏡頭臺(tái)本是漫游動(dòng)畫創(chuàng)作必不可少的前期準(zhǔn)備，是攝像機(jī)動(dòng)畫設(shè)定和后期合成剪輯制作的藍(lán)圖和依據(jù)。建筑漫游動(dòng)畫的分鏡頭臺(tái)本的設(shè)計(jì)要根據(jù)未來規(guī)劃的建筑的形態(tài)以及周邊環(huán)境情況來設(shè)計(jì)，要以表現(xiàn)目標(biāo)建筑為重點(diǎn)，緊密圍繞目標(biāo)建筑、小區(qū)環(huán)境、周邊區(qū)域展開鏡頭設(shè)計(jì)。分鏡頭的設(shè)計(jì)還要遵循流暢原則，鏡頭與鏡頭之間的銜接要符合一般剪輯的規(guī)律，綜合使用全景、中景、近景、特寫等景別和攝像機(jī)角度來展示建筑情況。

3.2 建筑模型制作

項(xiàng)目的前期策劃工作完備之后，就要開始塑造漫游動(dòng)畫的“角色“——建筑模型的建造工作了。建模工作是將客戶提供的建筑平面圖紙資料在3dsmax軟件中用三維立體模型展現(xiàn)出來。在創(chuàng)建建筑模型時(shí)，首先要按照建筑平面效果圖中的尺寸在CAD軟件中繪制二維圖形，然后將CAD圖紙直接導(dǎo)入到3dsmax軟件中，通過拉伸、變形、修改等參數(shù)編輯器生成三維模型。建筑模型要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方提供的建筑設(shè)計(jì)圖紙的尺寸和結(jié)構(gòu)來創(chuàng)建，并注重細(xì)節(jié)的表現(xiàn)。準(zhǔn)確、精致的建筑模型創(chuàng)建是漫游動(dòng)畫實(shí)施的第一步，是建筑項(xiàng)目優(yōu)勢和特點(diǎn)的最重要的確立點(diǎn)。

3.3 賦予材質(zhì)燈光

建筑模型創(chuàng)建完成之后就要賦予模型材質(zhì)貼圖和燈光效果。建筑漫游動(dòng)畫中材質(zhì)與燈光的添加對(duì)整個(gè)漫游動(dòng)畫的效果至關(guān)重要,有了材質(zhì)和燈光的輔助才能創(chuàng)造出真實(shí)、自然的視覺效果。在3dsmax中材質(zhì)與貼圖的創(chuàng)建和編輯是通過材質(zhì)編輯器來實(shí)現(xiàn)的，可以根據(jù)模型不同材質(zhì)的需要調(diào)整出不同質(zhì)地、色彩和肌理的材質(zhì)，并通過最后的渲染把它們表現(xiàn)出來。材質(zhì)編輯器可以設(shè)置出多種效果逼真材質(zhì)，如玻璃、瓷磚、木材、水、金屬、布料等等。在3dsmax材質(zhì)設(shè)置中還可以直接使用真實(shí)效果的圖像貼圖，直接賦予模型，使模型效果更加形象逼真。

燈光是塑造建筑模型的重要手段。當(dāng)場景中沒有添加燈光時(shí)，使用默認(rèn)的照明著色和渲染場景，有了燈光之后場景效果更加逼真，并增強(qiáng)了畫面的立體感和清晰度。3dsmax中提供了多種類型的燈光，可以模擬任何環(huán)境的光線空間效果，太陽照射的光、夜間的燈光以及舞臺(tái)效果的燈光等等。

3.4 攝像機(jī)動(dòng)畫生成

3D建筑漫游動(dòng)畫中的鏡頭運(yùn)動(dòng)效果是通過設(shè)置攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡來實(shí)現(xiàn)的。攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡完全按照前期策劃的分鏡頭臺(tái)本設(shè)置的鏡頭效果來設(shè)定，是對(duì)前期策劃的具體操作。將攝像機(jī)綁定到事先設(shè)計(jì)好的運(yùn)動(dòng)路徑上，并設(shè)置關(guān)鍵幀，路徑動(dòng)畫就設(shè)置成功了，還可以通過播放預(yù)覽檢查動(dòng)畫效果。如果運(yùn)動(dòng)效果不理想還可以通過調(diào)整時(shí)間軸上的幀數(shù)控制攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度，也可以調(diào)整攝像機(jī)的目標(biāo)點(diǎn)和拍攝范圍來編輯鏡頭運(yùn)動(dòng)。攝像機(jī)的靈活性為豐富鏡頭效果提供了可能性，不同角度、不同焦距、不同景別的鏡頭運(yùn)動(dòng)都能通過攝像機(jī)動(dòng)畫來實(shí)現(xiàn)，大大豐富了漫游動(dòng)畫的視覺效果，并帶給人們身臨其境的逼真感受。

3.5 渲染輸出

渲染輸出是建筑漫游動(dòng)畫效果呈現(xiàn)的關(guān)鍵步驟，經(jīng)過模型創(chuàng)建、材質(zhì)燈光、攝像機(jī)動(dòng)畫調(diào)整后,最后就要通過渲染才能把每一個(gè)鏡頭動(dòng)畫轉(zhuǎn)化為視頻或圖像。渲染輸出是一項(xiàng)龐大的工程，復(fù)雜的場景渲染往往需要花費(fèi)很長的時(shí)間才能完成。一般情況下直接渲染輸出的視頻動(dòng)畫質(zhì)量不能達(dá)到預(yù)想的效果，還需要在后期編輯中加入一些特效、字幕、音效等，所以最后渲染輸出的形式是帶多種通道的RPF格式的序列幀。在渲染器的選擇了可以選擇默認(rèn)的渲染器渲染，也可以選擇高質(zhì)量的Vary渲染器渲染。VRay渲染器提供了一種特殊的材質(zhì)——VrayMtl，在場景中使用該材質(zhì)能夠獲得更加準(zhǔn)確的物理照明，反射和折射參數(shù)調(diào)節(jié)更方便。

3.6 后期合成剪輯

利用3ds max渲染出序列幀后,就要進(jìn)行到漫游動(dòng)畫的最后合成剪輯階段了。經(jīng)過后期合成剪輯，一部完整的建筑漫游動(dòng)畫才能最終呈現(xiàn)。動(dòng)畫后期編輯不但要具備技術(shù)能力，還要具有影視角度的審美觀。后期合成剪輯并不是單純的把所有的鏡頭連接到一起,而是對(duì)動(dòng)畫鏡頭序列幀的藝術(shù)加工。將RPF格式的序列幀導(dǎo)入到后期合成軟件AE中，依據(jù)分鏡頭臺(tái)本設(shè)計(jì)好的鏡頭進(jìn)行剪輯，如果鏡頭畫面的色調(diào)不理想也可以實(shí)現(xiàn)較色處理。在AE中還可以實(shí)現(xiàn)三維軟件中無法實(shí)現(xiàn)或者難以實(shí)現(xiàn)的特殊視覺效果，比如可以模仿下雨、下雪等自然天氣變化，也可以添加光效。鏡頭合成完成后，還要根據(jù)畫面風(fēng)格添加音效、字幕、旁白等，最后影片輸出，一部完整的建筑漫游動(dòng)畫制作完成。

[1]360百科：http://baike.so.com/doc/5573545.html：數(shù)字城市概念.

[2]廖建民 彭國華.3ds Max全面攻克［M］.哈爾濱工程大學(xué)出版社，2010年8月.

[3]姚勇.3ds Max建筑表現(xiàn)實(shí)例教程[M].北京：中國青年出版社，2006.

[4]水晶石數(shù)字教育學(xué)院.水晶石技法3ds Max建筑動(dòng)畫制作[M].上海：人民郵電出版社，2009.