建筑动画中的实体建模与场景漫游

2023-03-09

三维动画技术与二维动画技术相比, 有着众多应用优势, 能够通过建立多维化虚拟空间的方式, 来更加真实的将场景画面呈现出来, 给人一种身临其境的感觉。在建筑动画中运用三维动画技术, 可以利用3Ds Max软件构建三维建筑模型, 再通过材质贴图、灯光布置、摄像机动画等操作, 实现场景漫游, 完成建筑动画的制作, 进而实现由三维场景观察到建筑全貌, 了解不同建筑特点及布局情况。基于三维动画技术的众多优点, 3Ds Max已经能成为众多高校开设的一门重要课程, 同时也是动画人才所必须掌握的一项关键技能。

1.3Ds Max软件介绍

3D Studio Max, 简称为3Ds Max, 是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制图软件。在应用范围方面, 用于建筑视觉表现、影视特技、游戏、多媒体制作、辅助教学以及工程可视化等诸多领域。拥有强大功能的3Ds Max在具备动画制作能力的同时, 还支持插件安装, 以实现对软件功能的扩展, 可堆叠的建模步骤使模型制作有了更大的弹性空间。利用3Ds Max软件, 可快速完成建筑动画的设计与制作, 是建筑表现形式的主要发展方向。

2. 建筑动画中的实体建模和场景漫游

三维建模技术在建筑动画中应用比较广泛, 要想顺利完成实体建模和场景漫游, 就需要按照规范的制作流程, 逐步完成每一步操作。

2.1 三维模型制作

创建三维模型是建立虚拟现实环境和制作建筑动画的基本前提。在一般情况下, 客户会提供模型的CAD平、立面图, 然后根据图纸搭建与之相对应的实体模型。在3Ds Max中, 有许多不同的建模方法, 包括:基础建模、修改建模、复合建模以及贴图建模等。基础建模多用于简单模型和场景构建, 主要是利用线、面、体等要素, 经过堆砌形成三维模型。修改建模是通过对基础模型各项参数进行调整, 实施挤出、弯曲、变形等指令, 使模型外观发生变化, 构建所需模型。复合建模主要是通过放样和布尔运算来去除模型多余部分或创建复杂三维模型, 常用在不规则模型的细节处理上。贴图建模主要是通过漫反射和透明通道来完成的, 能够将二维平面以三维形态呈现出来, 形成三维视觉形态效果, 通明通道主要是根据黑白色确定透明状态。

2.2 材质选择和贴图

在3Ds Max软件中, 对材质的表现有两种方式, 一是通过参数设置来表现物体的固有属性;二是通过对三维物体的表面进行二维的贴图来表现。在建筑动画的制作中, 贴图是对建筑物及其配景的表现方法中最常用、最直接的方法。没有好的贴图, 我们的建筑物只能是一堆表面没有纹理的简单墙面或大堆钢筋水泥的简单组合, 设计师的意图也不能得到任何的表现, 因此, 我们需要收集尽可能多的贴图文件, 如石材、木材、金属、玻璃、毛皮类等, 同时还要尽可能多的收集树木、花草、人物、鸟虫等动植物的贴图文件, 这在制作建筑动画中的配景时即可以避免因使用三维物体而导致场景的面数太大, 计算太慢的现象, 又可使画面看起来美观逼真。

2.3 灯光布置

在建筑动画场景中, 光的作用是不言而喻的, 其使用的工具——照相机的设计原理与成像原理无一不在围绕光在进行。合理布光, 能够烘托场景氛围, 增强场景的真实感、空间感和层次感, 延伸场景的宽度和深度。3Ds Max软件中的灯光系统, 实际上是模拟现实的灯光, 虽种类繁多, 但是在一般情况下, 默认灯光都难以满足动画需求, 这就需要合理利用不同形式灯光, 采用主光、辅光、背景光相互配合的方式, 完成灯光布置。聚光灯和泛光灯是最为常用的灯源, 主光需打在整体场景正面处, 光亮强度要高于辅光和背景光, 然后根据动画需求, 确定辅光和背景光灯源位置及照射角度, 增强三维场景的空间感和层次感。一般情况下, 在布置辅光和背景光时, 阴影开关是处于关闭状态的。

2.4 摄像机动画

在建筑动画中, 每一个镜头的定位和风格都是要靠摄像机来实现的, 这也是很多人将建筑动画称为建筑浏览动画的原因之一。要得到一个可以给观众留下深刻视觉效果的场景漫游, 首先需要在实体场景中用样条线创建出游历的线路 (路径) , 并进行精心的编辑, 来保证每一个转角部位都做的非常的平滑, 没有急转弯的死角, 所有路径上的点都不允许角点的存在。调整路径高度, 将其置于比较适合的位置上, 再将路径作为链接约束给摄像机, 此时摄像机将紧跟随在这条线路上。切换视图为摄像机视图, 设置线框显示, 这样播放可以比较真实的看到输出后的效果, 此时如果镜头平稳没有抖动经检验确认没有问题后, 便可以渲染输出动画。

3. 总结

建筑动画与平面图相比, 可以更加逼真的还原建筑场景, 不仅能够完整的展现出场景全貌, 而且还能够体现出各个细节, 帮助人们对建筑场景有一个更加全面、透彻的认识和了解, 为相关业务的开展提供了有利依据。要想充分发挥建筑动画的应用优势, 就需要从三维模型制作、材质选择和贴图、灯光布置、摄像机动画等关键环节入手, 对建筑动画中的实体建模和场景漫游进行详细分析和严格把控, 进而才能实现预期应用效果。

摘要：三维动画是随着计算机软、硬件技术的不断发展而产生的新兴技术。三维动画技术模拟真实物体的方式使其成为一个有用的工具。由于其精确性、真实性和无限的可操作性, 被广泛应用于建筑视觉表现、影视特技、游戏、多媒体制作、辅助教学以及工程可视化等诸多领域。而建筑动画是三维技术应用的重要一方面, 本文以此为研究对象, 对基于3Ds Max的建筑动画实体建模和场景漫游的实现过程进行了详细分析。

关键词：3DsMax,建筑动画,实体建模