淺析建筑動畫在設計后期多維度空間表現(xiàn)的應用

劉旭紅　沈敦煌

一、前言

如今，隨著計算機技術的飛速發(fā)展，建筑設計的后期表現(xiàn)方式逐漸由單一的二維圖形表現(xiàn)發(fā)展為二維與三維相結合的形式。在設計過程中，設計師們可以通過操作計算機及相關的設計軟件來創(chuàng)建一個虛擬的場景，或稱為虛擬建筑模型，并通過特定的軟件合成一段或數(shù)段的建筑漫游動畫，最后再經視頻剪輯軟件優(yōu)化整合成完整的展示動畫。從而將建筑師的設計作品全方位地展現(xiàn)在人們面前，觀眾通過動畫的演示可以身臨其境地去感受建筑最終建成的效果以及建筑師所要表達的設計理念。

發(fā)布于2011年的3D可視化軟件Lumion正是實現(xiàn)這一重大轉變的強有力工具。經過多年的優(yōu)化升級和版本更新，Lumion以其卓越的渲染效率、豐富的模型資源和專業(yè)的動畫編輯功能，受到越來越多國內外設計師的青睞。

建筑動畫作為一種新興的表現(xiàn)手段，目前尚未在各大高校的建筑教育體系中普及開來。本文將以建筑學三年級的課程設計作業(yè)——商場建筑設計為基礎，利用Sketchup、Lumion以及After Effects等軟件進行建模和動畫制作。探討Lumion的軟件特點以及建筑動畫對后期表現(xiàn)，特別是商業(yè)建筑的應用和意義。

二、關于Lumion

Lumion是荷蘭Act-3D公司于2011年發(fā)布的一款新生的3D可視化設計軟件，由于發(fā)布時間較晚，對于很多傳統(tǒng)的建筑設計師來說還很陌生。以往國內的建筑師們習慣于用Sketchup構建和推敲建筑模型，再經Vray等渲染工具通過設置光學參數(shù)進行渲染出圖，但往往耗時較長且不利于方案的持續(xù)更新。Lumion一經問世，便以其強大的GPU實時渲染技術和豐富的素材庫迅速在業(yè)界占有一席之地。

1.渲染原理

與其他普通的渲染器不同的是，Lumion的渲染技術是借助GPU的計算能力來實現(xiàn)的，從而大大降低了程序對計算機CPU的占用率，提高了渲染效率。同時，Lumion的渲染效果是實時更新的，方便設計師在觀察渲染效果的同時對方案進行持續(xù)更新。

2.環(huán)境系統(tǒng)

Lumion內置多種環(huán)境場景，如：海島、草原、山地和雪景等。這些內置的場景可以為我們提供非常逼真的建筑周邊自然環(huán)境效果。同時，Lumion還可針對地形、海洋、水體、太陽、天空進行編輯，以此來創(chuàng)建特定的場地條件。

3.模型材質庫

Lumion自帶強大的模型素材庫和材質庫，建筑師只要把方案的建筑部分導入到Lumion，之后便可以利用Lumion的模型庫完善方案的家具布置和配景部分，利用Lumion的材質庫調整建筑的材質，效果生動逼真，大大提高了方案的深化速度。

4.相機與動畫模式

Lumion的相機模式或動畫模式可以對整個場景添加多種視覺特效。滿足方案對不同風格效果圖的要求。在動畫模式下，還可以通過關鍵幀設計，制作諸如建筑生成、日照變化、刮風下雨等動態(tài)效果，最新版本的Lumion還增加了文字和標題的特效編輯以及音樂、過場等特效。可以說，Lumion強大的視頻編輯功能基本滿足了設計師制作建筑動畫的所有要求。

三、建筑動畫的特點

建筑動畫是指用電腦三維動畫的方式對建筑及周圍環(huán)境進行動態(tài)表現(xiàn)的過程。可以說，建筑動畫來源于平面的建筑效果圖，是平面效果圖的動態(tài)形式。

進入21世紀，隨著計算機硬件設備的不斷更新，以及越來越多的設計應用軟件相繼發(fā)布。傳統(tǒng)的手繪表現(xiàn)手法已無法滿足日益擴大的建筑設計市場，不僅如此，單純的二維平面表現(xiàn)也難以支撐人們對建筑設計后期表現(xiàn)的需求。建筑動畫作為一種多維度的空間表現(xiàn)手段進入了人們的視野，它脫離了建筑、園林、室內等平面設計圖紙，將建筑外觀、室內環(huán)境、生活場景和自然現(xiàn)象等未建成的場景以三維動態(tài)的形式展示在人們面前，讓人們可以更加直觀地去感受建筑的空間魅力，并透過聲音、特效以及時間的演變更加真切地體會建筑師融入其中的設計構思和空間情感，極大地增加了建筑的表現(xiàn)力。

1.數(shù)字化程度更高

相比于普通的二維平面圖紙，建筑動畫的制作涉及更多的軟件應用和技術操作，建筑動畫的技術綜合性更強（見圖1）。動畫作為電影藝術的一個種類，本身就包含了豐富的內容，融合了建筑、環(huán)境、情感、音樂、軟件、腳本制作和視頻剪輯等。一部優(yōu)秀的建筑動畫的制作，常常需要多種設計軟件的綜合運用，比如前期的建模，中期的場景布置、鏡頭設計，后期的視頻剪輯等，大大提高了建筑后期表現(xiàn)的數(shù)字化水平和技術難度，也對設計人員的專業(yè)素養(yǎng)和綜合能力提出了更高的要求。

2.多維度空間表現(xiàn)

建筑動畫利用虛擬的攝像機鏡頭在虛擬的模型場景中進行移動拍攝，通過鳥瞰、俯視、穿越、長距離等方式進行瀏覽記錄，甚至可以用現(xiàn)實攝像機無法達到的角度來拍攝建筑，最后生成一段建筑漫游動畫，人們通過屏幕可以直接體驗建筑實際建成之后的三維空間效果。利用與人體等高的視角拍攝的漫游動畫更能讓人身臨其境地去感受行走于建筑中的樂趣，其帶來的視覺沖擊力是單純的二維效果圖（見圖2）所無法比擬的。

從平面發(fā)展到空間是建筑動畫的三維屬性（見圖3），然而三維的空間只有放到四維的時間中進行運動才會被人所感知，故建筑動畫不僅僅局限于三維空間的思考模式，更是一種四維的表達方式。設計者通過在一段時間內設計鏡頭的運動，為場景添加各種變幻特效，可以很好地表現(xiàn)建筑的空間形態(tài)以及在時間的演變下發(fā)生的變化，如：春去秋來、日出日落、風霜雨雪等。觀眾可以在這一段時間內感受建筑在不同時間、不同環(huán)境條件下的不同狀態(tài)，以一種視覺動態(tài)的形式感受建筑的變化，更好地預見建筑在建成后一段時間的不同效果。

除了視覺感受之外，動畫中的音樂效果可以被認為是空間表現(xiàn)的第五個維度。聽覺是人類非常重要的感官知覺之一，不同的聲音會引起人們聯(lián)想起不一樣的事物和記憶，為他們傳達特定的建筑空間和環(huán)境信息，引起人們情感上的共鳴。建筑動畫的制作除了鏡頭畫面的表現(xiàn)之外還要注意音效與視覺的統(tǒng)一，結合建筑所要表現(xiàn)的空間氛圍和情感基調來選擇不同風格的背景音樂，如緊張、荒涼、積極、唯美、恐懼等，合適的背景音樂可以對渲染空間氛圍和傳達思想情感起到事半功倍的效果。

我們知道一部好的電影最打動人的除了有豐富華麗的鏡頭外，還有它深入人心的劇情設置。動畫和電影是一樣的，如果一部建筑動畫只是單純地表達建筑的空間形態(tài)，那難免會太過片面地去表現(xiàn)建筑物質的一面。然而人是物質和精神世界的共同產物，建筑不應該只是籠罩著人類的外在軀體，而是生活的載體，情感的激發(fā)。有了空間和時間，建筑動畫可以通過場景設計，表現(xiàn)建筑中人的某些特定活動來激發(fā)情感、打動人心。比如校園中嬉戲追逐的孩子、辦公樓中整潔的環(huán)境和認真工作的人們、住宅里一家人和睦共處的場景，觀眾通過觀察建筑環(huán)境與人的互動，很容易感受到其中傳達的諸如活潑陽光、積極進取、溫馨美滿等情感體驗。這涉及到人的心理學以及影視傳播學等領域的知識，要求建筑師要有廣闊的知識面和豐富的生活體驗。故建筑動畫在精神情感上的表現(xiàn)可謂是空間表現(xiàn)的第六個維度。

淺析建筑動畫在設計后期多維度空間表現(xiàn)的應用

3.促進設計思想的升華和方案深化

通過以上分析，我們知道建筑動畫可以在至少六個維度上對建筑的空間進行創(chuàng)造性表現(xiàn)，那么在制作建筑動畫的過程中，設計者也可以通過動畫的演示來加深對建筑的理解，促進設計思想的升華和方案的深化。建筑動畫的制作通常需要非常精細的模型來創(chuàng)建虛擬的場景，這就要求建筑方案需要深化到一定程度才能進行下一步的制作，通過動畫影片的腳本設計和對受眾人群的情感把握，設計者可以在漫游建筑模型的過程中對方案進行完善以及對其中的不足之處進行改進。

四、建筑動畫對商業(yè)建筑后期表現(xiàn)的應用

經過半年多的學習和實踐，筆者利用最近完成的商場建筑設計制作了一段建筑動畫影片，以此探討建筑動畫對商業(yè)建筑后期表現(xiàn)的應用。

1.更真實具體地表現(xiàn)建筑周邊環(huán)境

確定建筑設計方案后，筆者采用Sketchup建模，由于場地位于城市，而Lumion的輸入場景中只提供純自然的場景，故除了方案的建筑部分外，還要把周邊城市街道和主要的建筑在Sketchup中制作出來。再將模型文件導入到Lumion中，利用Lumion豐富的模型素材庫完善建筑的周邊環(huán)境。特別是Lumion里面的樹木、車輛和行人，渲染效果非常逼真，如果布置得當，可以非常真實地再現(xiàn)場地周邊的環(huán)境特點。

2.渲染商業(yè)氣氛

商業(yè)建筑的表現(xiàn)很注重商業(yè)氣氛的營造。商場的造型、功能和環(huán)境設計很大程度會影響到其商業(yè)運營狀態(tài)，動畫作為一門平面的空間藝術，運用到商業(yè)建筑的表現(xiàn)上，可以更直觀地表現(xiàn)其復雜的空間關系。本次在建筑動畫的制作上，筆者嘗試了從多個角度觀察建筑的手法，包括環(huán)繞、仰望、穿梭，甚至是飛越建筑上空的俯視拍攝（見圖4），觀者通過這些鏡頭，可以清楚地感受建筑建成后的空間效果，他們或許會震撼于那些現(xiàn)實中不易實現(xiàn)的鏡頭特效，或許會驚奇于建筑構建出來的美妙場景，這些都是二維效果圖中難以傳達出來的主觀信息。

其次，在時間維度上，利用lumion的群體移動功能，通過設置廣場人群的走動，道路上車輛的流動，制造建筑周邊車水馬龍的景象，通過時間流逝的手法，表現(xiàn)建筑從早到晚的光線變化情況，特別是夜景（見圖5）的表現(xiàn)，或季節(jié)變換帶來景觀的更迭效果，可以非常生動地渲染商場的營業(yè)氛圍。

另外，本次動畫的背景音樂是經過了精心挑選，最后采用了Yanni的With an Orchid，在lumion中可直接引入。這首曲子作為Yanni的經典作品，曲調輕松自然，音樂飄逸灑脫，有著海風的清新、清爽，海港的寧靜和溫馨，非常適合本次珠江邊上的商場建筑設計（見圖6-7），開場鏡頭由江面緩緩前移，背景音樂由弱到強地響起，一下子就把人帶入到建筑設計的場景中，結合本次商場清新自然的綠色設計理念，音樂與視覺影像共同作用，傳達給觀者唯美、休閑、輕松的情感信息，引起觀者的共鳴。

最后，動畫通過長鏡頭的穿梭、跨越、平移，引導觀者體驗從珠江——鳥瞰——入口——首層——二層——庭院——廣場——攀登屋頂（見圖8-9）的一系列空間劇情，使觀者有如真實穿越在待建的建筑之中，體驗建筑建成之后的使用效果，感受商場建筑繁華熱鬧、輕松活潑的氣氛。這些都極大地增強了商業(yè)建筑的空間感染力。

3.深化室內布置和燈光設計

可以說，在決定制作建筑動畫之前，筆者的商場建筑設計還停留在非常粗糙的方案階段。決定制作動畫之后，筆者更是花費了大量的時間對原來的建筑模型進行深化和修改。包括方案的室內部分和燈光設計，這些都是一開始的方案中沒有詳細提及的。之后在進行鏡頭編輯和動畫預演的過程中，又持續(xù)地對方案進行了多次跟進修改。也正是這一點暴露了lumion作為建筑設計軟件的一個短板所在——即不能對建筑模型進行編輯修改，而必須依托其他的模型制作工具（如“sketchup、3dmax等）進行修改后重復導入。希望lumion的開發(fā)公司能夠意識到這點，或在不遠的未來能夠改進這一缺陷。

4.利用互聯(lián)網上傳視頻及生成二維碼增加互動形式

考慮到多媒體文件的存儲方式比較特殊，需要借助二維紙媒以外的其他存儲媒介（如：存儲卡，U盤等）進行存儲和傳輸，使得建筑動畫與主要的建筑表現(xiàn)方式——二維圖紙的結合變得相對繁瑣，而今互聯(lián)網技術已相對發(fā)達，特別是人們手中的智能手機均能支持音頻、視頻等多媒體文件的存儲和播放，并通過移動數(shù)據(jù)連接互聯(lián)網更可獲得海量的媒體資源。筆者制作完建筑動畫之后，則通過互聯(lián)網將其上傳至某視頻網站上，并生成一個特定的二維碼，而后將二維碼整合在方案的文本圖紙中（見圖10）。這樣觀者在閱讀紙質版方案圖紙的同時，亦可以選擇拿起手中的手機，掃描圖紙中的二維碼，即可非常方便地觀看到方案的展示動畫。可以說，二維碼非常巧妙地建立起了二維圖紙與多媒體表現(xiàn)形式的聯(lián)系橋梁，借助發(fā)達的互聯(lián)網技術以及智能移動設備，增加了觀者對設計方案的體驗以及與設計者的互動。

五、結語

綜上所述，建筑動畫作為一種新興的表現(xiàn)手段，具有極強的創(chuàng)造力，依托Lumion這一強有力的設計工具，未來極有可能發(fā)展成為一種普遍的建筑表現(xiàn)形式和交流平臺。筆者通過本次的商場建筑動畫制作，更是發(fā)掘了Lumion在制作商業(yè)建筑動畫上的無限潛力。作為新時期的建筑學學生，我們應該積極地發(fā)揚創(chuàng)新精神，培養(yǎng)自己的創(chuàng)新能力。建筑師不僅需要扎實的專業(yè)素養(yǎng)，還要有廣闊的知識面和綜合能力。筆者希望通過自己的實踐探索，為同學們開拓一種新型實用的建筑設計學習方式、開拓同學們的設計思路和交流方式。讓建筑動畫和Lumion的軟件應用能夠更好地得到普及和發(fā)展。

責任編輯朱守鋰