中國古代建筑與三維虛擬構建藝術

摘要：隨著三維軟件的出現和廣泛使用，建筑領域已經越來越多的使用計算機來完成設計和前期構建。可以把不復存在或難得一見的古建筑景觀直觀的表現出來，使我們能夠欣賞并對其進行保護。深入發掘中國建筑和歷史文化，并通過3DSMAX獨特的數字技術優勢，對文物古跡和遺址進行數字重建和復原，為中國的文物保護和旅游產業提供更為豐富的資源。

關鍵詞：古建筑 計算機 三維動畫 虛擬

建筑是一門集力學數學材料以及美學等綜合性學問的藝術。建筑因為歷史時期文化背景的差異，形成了不同風格的經典建筑，這些建筑不但記錄著歷史也給人以藝術的享受。應用它可以非常快速且高質量的完成建模、材質、燈光、渲染等操作，可以對建筑工程效果進行再現設計，所以在建筑領域中被廣泛應用。

計算機對建筑設計的作用是不言而喻的。最開始人們還只是利用它來繪制平面設計圖，因為平面設計圖是構建建筑主體的表述，不但要標明建筑的尺寸，還要標明材料，因此要繪制很多的剖面線等，很容易弄錯，而繪制正式圖紙就更麻煩了，因為用鉛筆繪制的圖紙不便保存，最后要用鴨嘴筆進行繪制，一旦有什么差錯就只能作廢，沒有恢復的余地。而利用計算機處理這些圖紙，不但易于保存，而且各種線條更改也很方便。因此計算機制圖很快就被應用到建筑領域中，并普遍受到好評。

在中國古代建筑設計中通常采用燙樣方法，先制作出一個建筑的模型來對建筑設計進行檢查，在西方也通常采用沙模的方法制作建筑模型來檢查自己的設計，而這些都將花費設計師巨大的精力，首先不說設計要考慮的方方面面，就是制作這些小模型就要很長的時間。

一、歷史悠久的中國古建筑

歷史悠久的中國古代文化締造了同樣悠久的中國古代文明建筑，并涌現出諸多杰出的建筑大師，建造了頗具風格的傳世建筑，中國古代建筑影響著我國現代建筑并在世界上產生了一定的影響，是世界文化遺產的一部分。

中國的古建筑與西方的古建筑相比，中國古建筑在建筑材料上大部分選擇木材，并以木質框架結構為主。構件組成方式為立柱、橫梁、順檁等，并用榫卯相結合，優點是使整個框架具有彈性，它的優點突出于它的抗震性能強，距今七千多年前在浙江余姚河姆渡原始社會建筑遺址中就有所發現，對于中國這個地震多發地區是非常有利的。所以，很多在地震重災地的木質構造建筑，至今經歷上千年的歷史仍然保存完好。這都充分體現了木質框架結構的抗震性能，是中國古代建筑的一大特點。

中國古建筑令人贊賞引人入勝的是它的變化多樣的輪廓和優美柔和的的形式，其實它的產生是適應內部結構性能和實際用途需要的產物。大屋頂的飛檐翹角，是為了遮陰、納陽、排水、的需要，適應內部結構的條件而形成的。還有為了解決建筑物的穩定性和外形的曲線優美，在建筑物柱子上的處理。上端做成柱頭內傾，柱腳外側，呈現上面小下面大的形式，并且柱子的高度從中間向外逐漸加高，表現出柱頭外高內低的曲線形式。這些都是把美觀與實用合理地結合起來，形成美觀與實用統一的方法。

中國古建筑色彩豐富，雕塑裝飾繁多。強烈的對比、和諧鮮明的色調，紅墻黃瓦對比著藍天綠樹，雕塑淡雅純樸，建筑物或柱子上、房梁上的雕刻主要題材都是飛禽走獸、花鳥魚蟲等，其中盤龍戲鳳被廣泛采用。這些材料都是根據古建筑本身的材質而定的，磚瓦、木石、金銀、銅鐵，這些雕刻都有著保護建筑物的作用。

綜合上述，中國古代建筑給我們美的享受，為科學研究提供了歷史資料，有著很高的藝術價值，為現代建筑設計創作提供了強有力的借鑒，古建筑見證了中國文明發展史，它是一本活脫的歷史教科書。

二、3DSMAX在虛擬中國古代建筑構建過程中的應用

3DSMAX是在我國非常流行的一款三維設計制作軟件，它廣泛應用于建筑設計、影視廣告、多媒體制作、工業設計、輔助教學以及工程可視化等領域。

隨著計算機軟硬件的飛速發展，計算機圖形學的發展更是如日中天，特別是三維圖形技術的發展，更是給計算機圖形學帶來了革命性的變化，于是各種三維軟件被廣泛地應用到各個領域，包括建筑設計。有很多專門應用于建筑設計的軟件，使用這些CAD和3DSMAX等軟件進行建筑設計，可以節省時間。能夠非常方便快捷地制作出建筑的模型效果圖和建筑效果圖，并可通過建筑內部的動畫模擬判斷出設計制作是否合理等。所以，目前幾乎所有的大型建筑全部采用計算機進行設計。

雖然三維軟件的每個功能都制作得非常完美.但是因為其功能過于強大所以對于一般專業人士來講，學習起來比較吃力。并且往往從事多年建筑設計的專家對新興的技術也不是特別感興趣，雖然他們也認識到計算機的重要性但是對計算機的模擬能力還是有懷疑的態度。

現在就大不相同了，一方面是因為計算機的發展已經能夠滿足設計的需要，另一方面專業認識的水平提高得非常快，所以計算機和三維軟件已經成為了他們設計中不可缺少的工具。據業內人事評估，采用計算機繪圖，使得建筑設計的工作效率提高了2/3以上。

3DSMAX中應用比較多的一種建模方式就是多邊形建模，它的操作相對來說比較簡單，通過對一個平面進行編輯從而制作出想要的各種形狀的物體，并通過各平面的組接創建出幾何體，并采用修改器對所建立的幾何體進行命令的修改，來制作出虛擬的作品。它的優點就是方便快捷，適合建造具有一定規則的物體。這就是在實現古建筑虛擬模型時常用的建模方法，多快好省地完成虛擬現實作品的制作。

建立模型后還有相應的其他技術處理，如為模型上材質，以保證為沒有顏色的模型穿上華麗的外衣。結合中國古建筑的色彩特點加以色調鮮明的紅、黃、綠并配合建筑材料本身的質感，增加模型與真實物體的相似度。可以利用現實的照片來作為材質使用，也可添加通過軟件調節數據模擬出來的逼真材質，這就是為模型添加材質。

添加材質后的模型已經具有了一定的真實感，如想為模型更加增色還需配合真實的光照效果。利用軟件中自帶的光照效果如：天光、聚光燈、平行光、泛光燈等，配合數據的更改達到與現實自然界接近的效果。

本文在中國古建筑構造建筑歷史的基礎上來討論三維技術就是為了增強人們對文物古建筑的保護意識，分析了中國古建筑的構建藝術，根據三維技術講解了構建三維建筑模型的制作方法，以實現虛擬現實技術在古建筑保護中的應用。

注釋：

[1]《馬克思恩格斯全集》第26卷第1冊，第296頁，人民出版社，1965年版

[2]《馬克思恩格斯選集》第1卷.第603頁.人民出版社.1965年版