3dmax在園林景觀中動畫漫游關(guān)鍵技術(shù)研究

王 林

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，河北 保定 071001)

前言:

園林景觀中動畫漫游的實(shí)現(xiàn)是通過虛擬數(shù)碼技術(shù)并結(jié)合渲染輸出優(yōu)化設(shè)置來實(shí)現(xiàn)的，對園林景觀、商業(yè)場景或樓盤外景等未來建成的生活場景進(jìn)行提前演繹展示，讓人們輕松而清晰地了解未來家園的品質(zhì)生活［1］。

3dmax動畫漫游可以將園林設(shè)計(jì)師的思想完美地演繹出來，讓人們更直觀的感受設(shè)計(jì)的魅力。3dmax在園林景觀中動畫漫游的應(yīng)用首先需要使用三維圖像技術(shù)對設(shè)計(jì)地域的地理環(huán)境，如地形、地貌及植被進(jìn)行真實(shí)模擬，以達(dá)到提前預(yù)知的設(shè)計(jì)效果。園林景觀動畫漫游主要表現(xiàn)的內(nèi)容是設(shè)計(jì)師的區(qū)域功能劃分與種植設(shè)計(jì)，動畫中會設(shè)計(jì)到多種表現(xiàn)元素，包括花草樹木、雕塑、地面鋪裝、人物、交通工具、天空以及水面等，其中大量的樹木種植，無疑會對電腦有效運(yùn)行產(chǎn)生極大的負(fù)面影響，甚至電腦會死機(jī)。因此本文就3dmax在園林景觀中漫游動畫關(guān)鍵技術(shù)的問題做了些必要地研究。

1.園林景觀動畫漫游中樹木種植的表現(xiàn)方法

在園林景觀設(shè)計(jì)中不管是靜態(tài)效果圖還是動畫漫游，樹木都是不可缺少的構(gòu)成元素，而3dmax自身集成的樹木模塊其優(yōu)點(diǎn)是樹木細(xì)節(jié)豐富，攝像機(jī)可以任意角度切入而不受限制，適合近景植物表現(xiàn)，缺點(diǎn)是生成的樹木面數(shù)與段數(shù)過多給電腦計(jì)算與渲染增加了大量的負(fù)荷，從而嚴(yán)重影響電腦運(yùn)行效率，并不適合大面積使用。園林景觀漫游動畫中樹木有遠(yuǎn)景、中景、近景之分。近景的樹木可以適當(dāng)刻畫予以具體表現(xiàn)而中景與遠(yuǎn)景就需要適當(dāng)虛化處理。當(dāng)然還需要考慮架設(shè)攝像機(jī)運(yùn)動的具體路徑與拍攝角度。這就需要尋找一種省時省力的創(chuàng)建方法來完成樹木和其它花草植物的移植與動畫表現(xiàn)。

1.1 樹木表現(xiàn)的貼圖方法。用貼圖的方式表現(xiàn)場景中的樹木較為方便與快捷，同時也是園林動畫場景常見的一種表現(xiàn)方式。其優(yōu)點(diǎn)是使用物體面數(shù)最少，適合大體量的鳥瞰景觀植物表現(xiàn)。缺點(diǎn)是攝像機(jī)不能以過近的距離拍攝或垂直角度拍攝植物，否則會發(fā)現(xiàn)面片造型失真。使用貼圖完樹木制作的方法是先創(chuàng)建Plane面片作為承載貼圖的片基，將JPG格式樹木的彩色和黑白圖片分別貼入Diffuse漫反射貼圖通道與Opacity透明度貼圖通道，將材質(zhì)賦予被選Plane面片造型，此時會發(fā)現(xiàn)Plane面片樹木輪廓以外的區(qū)域被透明化，變得不可見。然后再旋轉(zhuǎn)復(fù)制該P(yáng)lane造型使之與之前的Plane面片對象十字交叉，渲染視窗會發(fā)現(xiàn)樹木已經(jīng)生成了。

1.2 Speedtree插件完成植物制作的方法。SpeedTree是一款3dsMax植被插件，支持大片的樹木的快速創(chuàng)建和渲染，用戶可以直接在特定地形上生成整個森林，無需將樹一棵一棵地移植到所存在位置。其軟件包不僅自帶樹木庫，而且還有一個獨(dú)立的樹木植物制作軟件Speed－TreeCAD，可以在3dMax之外制作完成樹木，是目前最好的造樹插件［2］。

SpeedTree還擁有很多特效以及優(yōu)化技術(shù)，用戶可以根據(jù)園林設(shè)計(jì)區(qū)域輸入環(huán)境中的風(fēng)速和風(fēng)向等自然條件，樹木便可以實(shí)時生成較為逼真的擺動效果。SpeedTree引擎還能優(yōu)化程序代碼，在運(yùn)行期間自動調(diào)整CPU與GPU之間的工作量分配，讓系統(tǒng)資源發(fā)揮出最大的效率。Speedtree生成的植物種類較多，支持風(fēng)力，適合近景、中景植物表現(xiàn)，不便于鳥瞰或遠(yuǎn)景的大面積表現(xiàn)使用。

1.3 Forest園林景觀設(shè)計(jì)中實(shí)用的森林插件。Forest是一款3dMax的外掛插件，可用于快速創(chuàng)建園林景觀中大量樹木和植物，F(xiàn)orest創(chuàng)建大量植株的同時所占用電腦資源較少。Forest更為適合較大面積的鳥瞰或遠(yuǎn)景樹木的創(chuàng)建，而且完成迅速，幀外面的樹不會浪費(fèi)場景的資源。Forest能快速完成不規(guī)則地形的樹木創(chuàng)建，且隨機(jī)分布，樹木相關(guān)數(shù)據(jù)容易設(shè)置與調(diào)整。缺點(diǎn)是植物由貼圖模擬完成，造型細(xì)節(jié)籠統(tǒng)并不適合近景植物的完整表現(xiàn)，同時也不宜使用攝像機(jī)過高或垂直俯拍。樹木位置根據(jù)分布貼圖自動生成，無法進(jìn)行單棵植物自由移動擺放，有時與Max版本兼容性不好，容易渲染跳出［3］。

2.園林水景的動畫解決方案

水景是園林造景的重要部分，而園林水體是以多種形式存在的，一般有自然或人工形成的湖、瀑布、噴泉、跌水等形式，真實(shí)模擬水體是園林景觀動畫中的重要表現(xiàn)環(huán)節(jié)。

2.1 particlesystem粒子系統(tǒng)。particlesystem粒子系統(tǒng)是3dsmax自帶的能模擬各種自然現(xiàn)象、物理現(xiàn)象的一種實(shí)用的創(chuàng)建工具，可以通過 particlesystem制作雨、雪、霧、煙花及爆炸等動畫效果，視覺感受極佳。這些效果的展現(xiàn)需要依靠粒子系統(tǒng) (ParticleSystems)和導(dǎo)向板 (Deflector)共同作用完成，具體方法是:運(yùn)用綁定工具 (bindtospacewarp)將粒子綁定到導(dǎo)向板 (Deflector)，這樣粒子噴射會遇到阻力而折返，不會無休止的向上噴射。瀑布表現(xiàn)方法與之類似，將導(dǎo)向板(Deflector)放在瀑布下方即可。

2.2 修改器Noise(噪波)。使用修改器中的Noise來實(shí)現(xiàn)，在視窗中創(chuàng)建plane，盡量細(xì)分其段數(shù)，以便生成更為細(xì)膩的水面效果，然后在增加Noise(噪波)命令并設(shè)置相關(guān)參數(shù)，如圖2所示。這樣可以節(jié)約電腦內(nèi)存的消耗和提高其運(yùn)行速度，但效果往往不盡人意。

結(jié)語:

3dmax在園林景觀動畫漫游主要通過在虛擬空間架設(shè)一架模擬攝像機(jī)，沿預(yù)設(shè)路徑進(jìn)行不同視角的透視場景動態(tài)模擬并輸出視頻影片來實(shí)現(xiàn)的。園林景觀設(shè)計(jì)中樹與水體配置與表現(xiàn)又是重中之重，所以解決好這兩方面的問題顯得就極為重要。

［1］姚 勇.3dsMax建筑表現(xiàn)實(shí)例教程 ［M］。北京:中國青年出版社，2006。

［2］廖建民，彭國華.3dsMax全面攻克 ［M］。哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社，2008

［3］彭國華基于3dsMax的建筑漫游動畫關(guān)鍵技術(shù)的研究 陜西科技大學(xué)學(xué)報Feb.201129期p180－181