基于虛擬動畫技術的園林設計系統的研究

文‖周興海

基于虛擬動畫技術的園林設計系統的研究

文‖周興海

園林設計的展示信息需要虛擬動畫技術來更好地進行三維場景模擬。利用網頁平臺對虛擬動畫技術的開發完成園林可視化的要求，本文對虛擬動畫技術在園林設計系統中的重要作用和制作手段進行了研究。

3ds max；虛擬動畫；園林設計

虛擬動畫技術并不是一個單一的媒體展示過程，它同時還是一個設計可視化的過程。它通過視覺形式反映設計者的思想和創意，比如在規劃園林設計之前，首先要對園林的風格、結構做細致的構思，定量基本參數，制作大量的設計圖紙，但不是園林設計的專業人士很難就圖紙直觀地了解園林設計，而虛擬動畫技術可以把這種設計理念和創意通過虛擬物體更好地呈現出來。把傳統的園林設計模式通過虛擬的數字化模型制作成完美的場景，可以提高園林的規劃和設計的可視性。通過虛擬現實動畫技術，設計者可以把自己的構思更好地模擬出來，從而構建裝飾“虛擬”的園林，并可以把園林中各種虛擬元素根據自己的設計進行任意的位置擺放，觀察整體設計的效果，直到滿意為止（圖1）。這樣既節約了時間，又節省了做模型的費用。

圖1 富有民族風情的街道

一、虛擬園林平臺的配景構建

通過3ds max軟件我們可以先完成民族風情街道的園林配景模型的設計，我們可以先通過軟件完成配景樹的模型首先創建一個基本立方體，把它轉換為可編輯的多邊形，因為在最后可以作為一個更好的網格。

我們可以利用多邊形分割工具將基本體進行分割，然后開始做擠壓。需要調節的是可以先做一個主干，而不是從各個方向向頂部延伸。其次樹的主干第一次分割時可以根據需要決定數量。樹木是一個三維的物體，所以需要注意在擠壓枝干的時候不能僅從一個角度來做，這樣制作完成的樹木才有深度。在擠壓枝葉的時候為了主要枝干的形狀更加圓滑，這里需要添加一個光網格平滑，迭代數值控制在2左右，完成后可以看到你的樹木最后的大體效果。通過效果圖我們可以看到主干不是很逼真，而通過對根部的修改可以很好地解決這一問題。在樹木下方選擇底部面板的，通過擠壓修改器來創建這個效果。這樣完成之后其效果看上去會更加的自然。

完成主干后，接下來就要做樹葉了。葉子通過平面基本體完成，將平面轉換為可編輯多邊形，對其形狀進行基本的調節，然后在三維空間內進行復制粘貼，把完成的葉子鋪滿樹干，樹的虛擬模型就基本完成了。在整個園林設計中樹的模型非常重要，所以我們的制作要更加的細致（圖2）。

園林設計中建筑的虛擬模型也是同樣重要的，建筑的風格決定了整個園林設計的整體風格走向。接下來我們就通過3ds max來創建建筑的模型。首先在軟件中把已有的CAD圖紙導入軟件，通過多二維圖形的擠壓可以制作出建筑的外墻模型，透過可編輯多邊形的制作我們可以將地板和窗臺完成，當創建一個

場景對象以后，需要及時為對象賦予材質球，如果等場景創建完成之后，對象會比較多，材質賦予就會相對復雜和困難。其次場景的布光也是建筑模型需要考慮的因素，再精美的模型和材質都需要燈光來體現。在3ds max中模擬真實世界的光照效果，歸納起來有兩種方法：傳統的燈光陳列和使用全局光渲染系統(包括光能傳遞和光線跟蹤器)。傳統燈光陣列需要創建大量的輔助燈光模擬光的反彈效果，布光操作比較繁瑣，但具有渲染速度快、修改方便等優點。全局光渲染系統是通過光線在空間內來回反彈來計算的，對燈光的數量要求不多，但是需要有更好的控制光源的能力。我們可以通過不同的燈光渲染模式最終把園林設計的虛擬平臺搭建起來，完成最基本的平臺構建。

二、虛擬動畫在園林設計系統中的設置

圖2 樹的模型

虛擬動畫在園林設計系統中起著重要的作用，可以讓參觀者全方位地理解園林設計的全貌，通過3ds max中攝像機工具的運用，可以隨意進行鏡頭切換，全方位對園林進行觀看，體現出園林的氣勢和風格。虛擬動畫技術在園林設計中利用場景變化，可以方便參觀者了解園林周邊的環境，動畫中加入一些精心設計的飛禽、動物、穿梭于云層中的太陽等來烘托氣氛，虛構各種美景氛圍。完成這些效果首先需要對攝像機的動畫進行調節，在場景中我們一般使用目標攝像機來完成對應的動畫要求，對攝像機進行路徑約束的綁定，將其“XYZ”軸控制為“位置”、“旋轉”參數默認的控制器，該控制器可以將X、Y、Z軸的參數分別控制，并單獨進行修改，能夠對攝像機動畫進行更為細致的編輯，路徑約束控制器為針對于“位置”參數的編輯修改器，該控制器能夠限制對象沿一條路徑或多條路徑的平均距離移動，對攝像機動畫參數的設置可以更精確。

在完成攝像機動畫的基本設置之后，其次就需要通過動力學工具對園林設計中的物體進行物理模擬場景來設置動畫，這就意味著我們可以創建接近于真實世界的動畫效果，并且可以很方便地對動畫進行修改。動力學工具使用物理模擬場景來設置動畫，而非傳統的關鍵點方式，這是一種全新的動畫設置觀念，當設置完成模擬場景后，對象將根據其自身的物理性質自動完成動畫。動力學工具支持完全整合的剛體和軟體動力學、布料模擬以及流體模擬。將場景中的物理屬性設置完成之后，最后我們需要對場景進行一些人物的動畫設置，這有助于整個園林設計中生動性的提升，讓虛擬的場景更加人性化，通過創建一組骨骼動畫來適配骨骼模型，然后根據其形態確定骨骼位置，并適當進行簡化，最后完成骨骼的創建，在創建骨骼時，還要考慮到解算器的類型，以及分析模型動畫的復雜程度等因素。

三、結語

園林設計規劃的可視化技術一直是比較重要的，虛擬動畫技術可以更好地將設計師對園林設計的創意呈現出來，對未來園林的制造有指導性的作用。虛擬動畫技術在配景、建筑、動畫的應用可以將預期的園林設計規劃更好地展現出來。由于配景和建筑需要大量的紋理貼圖和UVW貼圖，這必然對電腦的硬件要求更高，但是隨著科技的發展，這個問題得到了很好的解決，使虛擬動畫技術發展有了技術平臺的支持。

現在許多高校和機構都在對虛擬動畫技術進行研究和應用，可以說虛擬動畫技術和園林設計等行業有很好的融合性，它讓園林設計的過程變得可操控，設計的圖紙變得可視化。虛擬動畫結合了聲音、圖像、動畫，并進行技術的交互，這些都讓參觀者如身臨其境般融入到園林的設計場景中去。

[1]盧正剛.3ds Max/Vray建筑渲染表現[M].北京：人民郵電出版社，2008.

[2]盧正剛.水晶石技法3ds Max建筑模型制作[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[3]李濤，張淼.水晶石技法3ds Max/ vary建筑渲染表現（11）渲染[M].北京∶人民郵電出版社，2010.

[4]李光杰.3ds Max建筑全模型渲染火星課堂[M].北京∶人民郵電出版社.2010.

J59

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“廣西教育廳科研立項項目資助”（題名：《基于virtools虛擬現實技術在園林設計中的應用研究》，立項編號：201106LX552）。

周興海，欽州學院美術學院講師。