3DMAX輔助設計下的禮品綠色包裝設計研究

摘 ?要： 針對禮品綠色包裝設計結果存在的真實感效果不突出問題，研究3DMAX輔助下的禮品綠色包裝設計。渲染引擎集成技術是一種包括禮品綠色包裝建模軟件、場景解算軟件和渲染接口的集成技術，該集成技術通過禮品綠色包裝建模軟件3DMAX輔助設計禮品綠色包裝，主要體現在場景元素解算中的材質貼圖和包裝渲染兩個過程。其中，包裝渲染中時間輸出模塊、輸出文件參數設置模塊和渲染參數設置模塊，通過選擇包裝渲染模式、渲染圖像尺寸大小和參數設置等完成對禮品綠色包裝的渲染，增強禮品綠色包裝設計結果的真實感。仿真實驗結果表明，采用3DMAX軟件輔助設計的禮品綠色包裝結果真實感效果突出，包裝設計結果渲染效果、材質貼片效果佳，且渲染用時和貼片用時短，因此，采用3DMAX軟件進行禮品綠色包裝設計價值高。

關鍵詞： 3DMAX; 輔助設計; 禮品綠色包裝; 解算; 材質貼圖; 渲染

中圖分類號： TN02?34; TP311 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號： 1004?373X（2020）01?0166?04

Research on gift green packaging design with 3DMAX aided design

JIA Yanwei

Abstract： In view of the fact that the sense of reality of the gift green packaging design is less prominent， the gift green packaging design with 3DMAX aided design is researched. Rendering engine integration technology is a kind of integration technology including modeling software of gift green packaging， scene solution software and rendering interface. The integration technology assists in designing the gift green packaging with gift green packaging modeling software 3DMAX， which is mainly reflected in the two processes of texture mapping and packaging rendering of scene element solution. It includes the time output module， output file parameter setting module and rendering parameter setting module in the process of rendering. The rendering of gift green packaging is completed by selecting packaging rendering mode， rendering image size and parameter setting， which strengthens the sense of reality of gift green packaging design. The simulation results show that the gift green packaging design aided by 3DMAX software has prominent sense of reality， good rendering effect of packaging design and good texture mapping effect， and the duration of rendering and material mapping is short. Therefore， the application of 3DMAX software for gift green packaging design has high value.

Keywords： 3DMAX; auxiliary design; gift green packaging; solution; texture mapping; rendering

0 ?引 ?言

禮品綠色包裝因為可多次被重復利用和再生，在全部生命周期內對生態環境和人類健康無任何影響，被稱為可持續發展包裝模式。禮品綠色包裝設計包括包裝結構、容器、標志以及包裝裝潢設計，其中包裝裝潢設計主要對包裝的色彩、文字、商標和圖形等元素進行設計;包裝容器的設計主要服務于產品的流通、加工和銷售環節[1]。禮品綠色包裝的實現需遵循綠色設計理念和基本原則，首先包裝需減量化，綠色包裝應降低包裝材料的過多使用;其次是采用可重復利用或再生的包裝材料，當禮品包裝完畢后可回收再利用;最后是包裝材料的可降解化，廢棄的包裝物在不能使用后暫時擱置一段時間可主動完成降解，或通過焚燒融入土壤，對環境不造成污染。

3DMAX軟件利用計算機系統，能夠將禮品綠色包裝設計的草圖、繪制效果圖和立體模型的建立統一在一個整體，且包裝設計過程產生的階段性產品的調試可由計算機自動貫徹到產品包裝設計的下個階段，該過程大幅度提升了產品包裝設計效率，可快速得到包裝設計效果反饋。因此，本文在3DMAX技術輔助下對禮品綠色包裝設計進行研究，提升禮品綠色包裝設計效率，得到高質量的禮品綠色包裝設計結果。

1 ?渲染引擎集成技術與3DMAX軟件

1.1 ?渲染引擎集成技術

3DMAX輔助設計下禮品綠色包裝設計時常存在包裝設計結果真實感差和效果不突出的問題，造成包裝結果質量差的弊端，可采用集成技術渲染器對禮品綠色包裝進行三維環境模型的渲染，渲染引擎集成技術如圖1所示。

圖1中，Maya，3DMAX，Houdini和Blender均為不同的禮品綠色包裝建模軟件，且不同建模軟件對應不同的解算軟件，因為不同建模軟件包裝數據接口與組織方式間存在差異，所以應根據不同建模軟件的包裝數據選擇不同的解算軟件[2]，且所有建模解算軟件都可集成在三維場景解算平臺。可根據解算場景平臺對禮品綠色包裝進行三維包裝渲染，禮品綠色包裝的各個面均可采用場景解算軟件得到規范的包裝三維場景數據[3]。由于RIB文件格式滿足渲染器要求，所以，本文以RIB文件作為場景解算的輸出文件，用于滿足渲染需要的包裝數據要求。

1.2 ?3DMAX軟件結構

3DMAX軟件是禮品綠色包裝渲染引擎集成技術的核心，與3DMAX軟件對應的3DMAX解算軟件工作內容主要是對3DMAX三維場景進行解算[4]，即對禮品綠色包裝三維場景進行解算，3DMAX解算軟件結構如圖2所示。

從圖2可知，3DMAX輔助設計禮品綠色包裝主要分為禮品綠色包裝模型特征信息提取、包裝場景元素解算和格式輸出三部分[5]。3DMAX軟件主要應用在場景元素解算中，下文主要對包裝場景元素解算部分進行研究。

2 ?3DMAX在禮品綠色包裝設計中的應用

包裝場景元素解算中，需要給禮品模型進行貼圖，通過貼圖可在不增加模型復雜度的同時突出呈現禮品包裝細節，增強禮品綠色包裝模型的質感，使設計出的禮品綠色包裝結果更加真實。

2.1 ?材質貼圖

3DMAX軟件作為輔助設計禮品綠色包裝的一種工具，在包裝設計時需對包裝的材質和紋理進行多次調整，以獲取更加真實的包裝設計效果[6]。包裝材質的選擇本質是包裝設計對象對環境中光折射和反射的一種反映，物體自身的紋理特點、顏色和透光性等均通過材質表現。3DMAX在輔助設計包裝時可提供多種特殊材料類型，包括反光材質、陰影材質和光影追蹤材質等。3DMAX輔助設計下禮品綠色包裝設計材質的建立、編輯和調用等通過Material Editor材質編輯器實現。

2.1.1 ?位圖文件制作

從實際拍攝的禮品相片中選擇恰當角度照片導入photoshop中進行處理得到需貼圖處理單元[7]，此后進行位圖文件制作，制作過程如下：

1） 刪除透視角度，采用扭曲工具等將禮品圖片處理為橫平豎直形態;

2） 若拍攝出的禮品相片中誤入其他物體，需在貼圖處理時有效剔除[8];

3） 對各張貼圖均實施色相飽和度、亮度/對比度等調整，提升貼圖效果的逼真性;

4） 設置禮品包裝貼圖數量為2的指數冪，如128×128，256×256等，且保證貼圖數量在8×8～512×512之間，使包裝的貼圖結果真實且層次感較強;

5） 將禮品貼圖后文件以jpg格式保存。

2.1.2 ?貼圖制作

Bitmap是3DMAX軟件貼圖過程常采用的貼圖類型，該貼圖類型主要應用在Opacity和diffuse通道中，前者由于主要體現包裝的鏤空效果，對顏色不做要求，因此貼圖制作時僅需一張禮品黑白相片即可。

選擇禮品模型中的貼圖相同面，將圖片在diffuse通道實施貼圖操作，初步貼圖后的圖片會呈現不規則狀態，因此，需對貼圖面添加貼圖坐標修改器，在該坐標中調試貼圖投影方式和貼圖重復值，然后將禮品轉換為可編輯多邊形，之后再對該多邊形的其他貼圖面進行貼圖修正。貼圖完成的陶瓷禮品貼圖結果如圖3所示。

2.2 ?包裝渲染

根據禮品綠色包裝渲染的實際需要，包裝在進行批量渲染時需具有時間輸出、輸出文件參數和渲染參數等設置模塊[9]。渲染操作前需先在時間輸出模塊中選擇包裝渲染模式，之后在輸出文件參數模塊中選定渲染圖像尺寸大小，再在渲染參數模塊中設定渲染所需參數，并在輸入輸出模塊中設置渲染結果輸出路徑，最后點擊渲染按鈕進行包裝渲染，包裝渲染結構如圖4所示。

禮品包裝設計中時間輸出模塊包括活動時間段和單幀兩選項，活動時間段中可進行渲染圖像幀的填寫，如第10～50幀，且輸出的文件格式為動圖avi;而單幀選項僅對單幅圖像進行操作[10]，因此輸出文件格式為圖片jpg格式;輸出文件參數設置模塊可對包裝渲染圖像的大小和比例合理控制，通過指定圖像寬度和高度值實現，且該數值的設置對渲染圖像的縱橫比影響深遠;渲染參數設置模塊包括多種渲染選項，如渲染到場景和渲染隱藏對象等;輸入輸出模塊即對包裝渲染的輸入和輸出內容進行設置，包括光源、相機設備以及待渲染的文件設置。

禮品綠色包裝在進行渲染時應該先設置渲染參數，并在輸入輸出模塊選定待渲染文件，然后點擊Render開始進行包裝渲染。

3 ?仿真實驗

為驗證禮品綠色包裝設計在3DMAX軟件輔助下的設計效果，仿真實例分析3DMAX軟件輔助下包裝設計效果，實驗在某禮品綠色包裝加工廠進行，以酒類禮品綠色包裝設計為例進行實驗研究。為突出3DMAX軟件輔助設計白酒禮品綠色包裝效果佳，將基于Maya軟件和Blender軟件輔助設計的白酒禮品綠色包裝設計結果作為實驗對比。

3.1 ?包裝設計效果比較

三種軟件輔助設計下某批次白酒禮品綠色保裝設計效果圖如圖5所示。

從圖5設計結果可知：本文采用3DMAX軟件設計的包裝效果在材料和色彩上較突出，渲染效果較好，且瓶口選擇的木質瓶塞可直接觀察到，說明3DMAX軟件輔助設計產品包裝能直觀展示出酒類禮品綠色包裝設計成果;而采用Maya軟件設計得到的包裝結果雖能反映出包裝的綠色設計，但包裝表面渲染和材質選擇無法體現;采用Blender軟件輔助設計得到的包裝結果僅能表現出包裝的線條感，對包裝結果的質量突出效果差，更無法感受禮品包裝設計的綠色性。

根據圖5采用三種軟件輔助設計的禮品綠色包裝設計結果，對設計結果從包裝表面渲染效果、材質貼片效果、線條肌理光滑度和包裝節能性角度進行評價。實驗對該廠生產的不同尺寸規格白酒禮品綠色包裝設計結果進行評價，且評價結果分為五個等級，從高到低分別為優秀、較好、一般、較差和極差，結果如表1所示。

從表1評價結果可知：采用3DMAX軟件輔助設計不同尺寸大小白酒禮品綠色包裝設計結果的表面渲染效果、材質貼片效果、線條肌理光滑度和包裝節能性均為優秀;采用Maya軟件設計不同尺寸包裝設計結果的表面渲染效果和材質貼片效果多數為較好，包裝節能性一般;采用Blender軟件設計得到不同尺寸規格包裝設計結果的線條肌理光滑度和包裝節能性多半較差，因此說明采用3DMAX軟件輔助設計禮品綠色包裝效果佳。

3.2 ?包裝設計效率比較

酒類禮品包裝設計中需要對所設計產品的造型、紋理和材質等進行多次修改和調整，準確地獲取產品包裝設計時的各項參數有助于加快產品綠色包裝設計。3DMAX輔助設計下禮品綠色包裝設計中包裝貼圖和渲染時長是影響包裝設計效率的主要因素，實驗以表1中8個不同尺寸的白酒禮品綠色包裝為例，分析三種軟件渲染禮品綠色包裝的用時情況，其中渲染時間包括渲染模式設置、渲染尺寸設置和渲染結果輸出時間，結果如表2所示。

從表2數據結果可知：基于3DMAX軟件輔助設計的白酒禮品包裝中不同尺寸規格包裝設計需要的包裝貼圖時間變化較低，在包裝尺寸分別為5 cm×8 cm×12 cm和8 cm×8 cm×14 cm時，3DMAX軟件包裝貼圖用時分別為0.025 s和0.023 s，貼圖用時相差0.002 s，說明貼圖用時受包裝尺寸大小影響較低;而Maya軟件輔助包裝設計，在包裝尺寸為5 cm×8 cm×12 cm和8 cm×8 cm×14 cm時貼圖用時分別為0.056 s和0.126 s，二者貼圖用時相差0.07 s，同樣，分析Blender軟件的渲染用時可知，包裝尺寸最大和最小間貼圖時長相差0.005 s，結果表明采用3DMAX軟件輔助設計白酒禮品綠色包裝的貼圖效率較高。

分析表2數據三種軟件的包裝渲染用時結果可知，渲染模式設置用時和渲染結果輸出時間均存在3DMAX軟件

綜合上述實驗結果可知，采用3DMAX軟件輔助設計的禮品綠色包裝設計結果真實感強，表面貼片效果和線條肌理評價結果高，且包裝設計效率高，可廣泛應用在大范圍禮品的綠色包裝設計中。

4 ?結 ?論

3DMAX軟件在用于禮品綠色包裝設計時，增強了對包裝材質的突出且對包裝結果進行渲染，極大程度地提升了包裝設計成果的真實感，且從包裝設計的效率結果可知，3DMAX軟件能縮短包裝材質的貼片以及渲染用時，即在提升包裝設計成果真實感的同時又提升了設計效率，是一種高價值的包裝設計方法。

參考文獻

[1] 蓋翔，謝新武，趙曉皓，等.基于虛擬現實技術的骨折手法復位模擬訓練系統[J].軍事醫學，2017，41（11）：912?916.

[2] 劉海洋，王大虎，王敬沖.基于Quest3D的采煤機虛擬培訓系統設計[J].工礦自動化，2015，41（4）：102?105.

[3] 田豐，宋瑩，王攀.實景動畫拍攝系統研制[J].電視技術，2016，40（7）：20?23.

[4] 張曉曦，尹勇.基于Unity3D的工程船克令吊交互仿真設計[J].船海工程，2018，47（1）：168?171.

[5] 王紅靜.基于3DS MAX動畫創作技術的拖拉機外形藝術設計[J].農機化研究，2019，41（2）：263?267.

[6] 趙正旭，張廷廷.基于FreeForm與3ds Max建模的三維打印[J].計算機應用，2016，36（z1）：180?183.

[7] 王琳，姚強嶺，張鵬，等.基于Maya和3ds Max的綜放工藝開發與設計[J].煤炭技術，2015，34（8）：17?19.

[8] 程伯文，鄭一力，黃青青，等.基于Unity3D的林木聯合采育機虛擬訓練系統研究[J].系統仿真學報，2018，30（4）：1310?1318.

[9] 王文潤，王陽萍，雍玖.基于Unity3d的鐵路信號設備虛擬現實系統研究[J].鐵道標準設計，2016，60（8）：144?147.

[10] 張智，鄒盛濤，李佳桐，等.六自由度機械手三維可視化仿真研究[J].計算機仿真，2015，32（2）：374?377.

作者簡介：賈艷偉（1978—），男，山西代縣人，研究生，講師，主要研究方向為視覺傳達設計。