數字沙盤影片制作中的模型制作與燈光渲染研究

李海英

摘 要

數字沙盤影片綜合運用了計算機程控技術、三維動畫技術、圖像技術與電技術等，借助數字化投影的方式實現，充分展示區位特征，具有豐富多變的動態化視覺效果，容易讓觀眾形成共鳴。本文以臨滄城市規劃館的數字沙盤地幕影片項目為例，影片主題為《相約臨滄》，對其設計思路進行分析，同時探討畫面設計與鏡頭語言的運用，重點研究制作模型與渲染燈光過程中的問題，通過應用多種軟件來解決制作異形模型的問題，借助分離模型、用貼圖來替代燈光效果的方式與運用Omni燈光技術應對建筑屋頂燈光問題，成功完成該項目的設計任務。

關鍵詞

數字沙盤影片;模型制作;燈光渲染;畫面設計

中圖分類號： G09B25/00 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 01

0 引言

數字沙盤影片具有較高的科技含量，使用先進的展示手段，精湛的設計方法，可展示的內容極為豐富，具有知識性、互動性與趣味性。制作數字沙盤影片時需要關注其色彩質感，做好景觀設計，要掌握沙盤模型所呈現的效果與實際的景觀效果，另外還要重視燈光效果，通過合適的燈光對沙盤中設置建筑的特色之處加以突出，結合景觀特點來配備與選擇燈光。本文結合具體項目分析制作數字沙盤影片，論述模型制作與燈光渲染的關鍵事項。

1 項目概況

臨滄數字沙盤地幕影片是受臨滄市城鄉規劃局委托，制作一部時長6分鐘，以《相約臨滄》為主題的影片。從生態、自然以及人文等方面來展示臨滄，最終達到震撼觀眾的效果，使觀賞者能夠感受到臨滄的獨特魅力。影片的制作同樣考慮到第五屆亞洲微電影藝術節，所以是個不小的挑戰。

2 影片設計思路

影片選取兩種視角，分別是爺爺鐘巖的“看”的視角與孫女鐘靜姝的“聽”的視角，借助這兩種完全不同的視角，將鏡頭轉移到臨滄的文化、歷史、自然、城市、未來等多個方面，借此來展現人與所生活的城市之間存在的關系，也充分展示出二者之間的相互影響，使人與人以及人與城市間形成更加穩固的關系，能夠對城市產生深厚的情感。利用同期聲穿插靜姝的獨白，使觀眾仿佛身臨其境，對臨滄充滿向往與期待。

數字沙盤系統主要組成部分有計算機集群系統，數字化城市互動系統與影片觀賞，選擇運用聯屏顯示技術，無縫拼接地屏與墻屏，可通過三維鼠標與觸摸屏兩種工具實現操作與互動需求，形成裸眼3D視覺效果。影片屬于三維輔助決策系統型解讀片，在數字沙盤系統中可用三維鼠標進行交互式瀏覽，設置差異化的比例尺狀態，動態化地自由旋轉、縮小以及放大沙盤。互動類型主要包括三維輔助決策系統、交互漫游與主題互動，通過應用三維輔助決策系統，可以分析與瀏覽城市規劃項目，所用的方法具有可視化、動態化與三維優勢，以此實現輔助決策功能。系統還能夠對現有的方案做出調整，具體可調整信息包括樓層、棟數、紋理、材質、朝向與體量。

3 鏡頭語言與畫面設計

影片設計過程中，鏡頭語言的合理運用與畫面設計均是極為關鍵的工作。在該影片中，鏡頭穿越云層，展示給觀眾臨滄的壯麗山河，順延山脈推進鏡頭，以俯瞰的視角觀賞山水，展示各類場景，配合相應的解說詞。首先展示了旅游十字、X型物流與東西二環線線型，依照空間發展目標，對中心城區實施提升質量與擴大容量的操作，打造出“一中心，四組團”的獨特空間結構。在主城核心區中，使用金龍獻瑞與鳳凰銜玉的動畫來完整地展示出山水格局，展示其風土民族風情、生態方面的優勢與氣候特征;展示八大特色空間，包括都市農莊、子孫廟記憶客廳、茶文化體驗區等，將這些各具特色的空間逐一呈現到畫面中;順延街面推進鏡頭，針對建筑，將其基本屬性刷新，如樓層、棟數、紋理、材質、朝向等，選擇民族風貌街區，翻新其建筑的材質，展示出鮮明的民族文化元素。在畫面中應用各種顏色對不同類型的建筑專題進行區分。展示拆遷活動時，畫面需先呈現出舊城區，突出其具有的擁擠與密集化的問題，而后轉化為城市中央綠地，二氧化碳量降低，氧氣含量持續升高，城市綠地系統中也新增了一些便民設施。對三維場景內部兩點間處于直線方向之上的可視性進行檢測。選擇終止點與起始點，如果有建筑物進行遮擋，起到遮擋作用的建筑將會轉變成紅色，通視線原本的顏色也會隨之發生變動，一段為黃色，另外一段則為紅色。展示一組三維鏡頭，城市漫游與城市天際線。進行退讓分析，需對建筑物規劃六線進行判斷，確定是否達到要求。進行視域分析，在制高點位置進行遠眺，可視范圍將變為綠色[1]。

在強化鏡頭語言的表達效果時，可選擇一些有效的拍攝手法，展示視角時可采用航拍與延時攝影的方式，具體對應的拍攝內容為風景與建筑群，通過這兩種拍攝方式可以在畫面中展示出肉眼難以察覺的景象。通過音樂來吸引觀眾對于影片的關注，設計畫面時還要穿插一些城市地標，注重音樂與畫面的配合，給觀眾保留更多想象空間。通過運用動畫來對畫面感進行豐富，拍攝期間更多地把控畫面進行運動的基本規律，結合鏡頭語言在影片中展示動畫藝術[2]。

4 制作要點分析

4.1 模型制作

制作模型是影片設計中的重點，設計過程中必須關注到一些制作要點。該影片的模型制作工作存在缺少必要的資料的問題，這給模型設計制作工作提升了難度，不僅僅要制作出普通的建筑模型，同時還要按照要求建設出異形類模型，這種模型制作工作實現難度極高，需要根據模型的形狀特點，運用更為復雜化、特殊化的制作方式，使用的主要軟件是3Dmax，同時還應用nurbs建模法與poly建模技術，另外還可運用多種輔助類軟件，如Substance Painter 2與Photoshop等。優化模型時，選擇運用MeshSmooth這一指令，確保順利完成模型制作任務。依照建筑圖紙形成建筑模型構架，控制建筑比例，拼接立面墻體，關注質感與色彩的運用。

3Dmax軟件以PC系統為應用基礎，對于硬件配置并無過多的要求，通過安裝應用插件可補充該軟件的功能，強化原本的設計功能，滿足更多的模型設計需求，可對建模步驟進行堆疊處理，因此設計出的模型能夠保留相對偏大的設計彈性，屬于性價比比較高的模型設計軟件，操作過程也極為簡單，軟件整體具有較強的操作性[3]。配合應用的nurbs屬于比較具有優越性的建模方式，能控制模型物體表面的呈現曲線度，通過對模型的曲線效果進行控制與完善，確保模型造型更加生動與逼真，再應用poly建模技術，實現多邊形建模需求，修改調整模型的工作也更容易實現。

4.2 燈光渲染

實施場景渲染工作時，需要使影片具有更加真實的畫面，因此選擇將模型與實景結合運用，通過分層設計的方法實現設計目標。影片中有一個鏡頭是鳥瞰兩院落一館的夜景，該區域的建筑具有古代建筑式屋頂，建筑內部結構極為復雜，同時還有很多別致的細節設計，將這種建筑場景設計成夜景的形式呈現出來可以形成美麗震撼的視覺效果。首先將夜景部分完成，而后發現在設計屋頂部分的燈光效果時產生了問題，設計出燈光效果并不好且與實景存在極大的區別，必須進行調整，不僅要達到實景的效果，最終需趕超實景。結合燈光渲染部分的設計要求，選擇運用Editabie Mesh，對模型進行分離，依照屋頂既有的朝向將屋頂有效分離，為了解決細節問題，選用逐步分離的方式，確保屋頂部分可以被完整地分離，完成分離之后，應用VRayBlendMt實現物體對應的通道貼圖，以此替代燈光效果。為了凸顯該處建筑墻體部分的效果，采用Omni燈光技術，將兩種不同的技術應用到燈光渲染的環節中，形成的設計效果完全超出預先設想的效果。通過這種創新化的燈光渲染設計方式，直接縮減了渲染需要的時間成本，加快了設計節奏，最終也形成了極佳視覺效果。

5 結語

本文結合臨滄數字沙盤地幕影片設計項目，分析了制作這種數字化影片時，制作模型的要點與渲染燈光的關鍵問題，這兩個環節在設計過程中既重要，又具有較高的實現難度。設計建筑模型時，問題集中體現在異形模型的制作方面，必須運用更加復雜的制作技術，綜合應用了3Dmax、nurbs、poly等軟件與建模方法，同時發揮出輔助軟件的作用，完成了模型的制作與優化任務;燈光渲染時需強化畫面的真實感，將模型與實景進行結合，在某個場景中，屋頂燈光效果出現問題，使用分離模型技術、VRayBlendMt與Omni燈光技術，解決了燈光渲染的問題，最終達成設計目標。

參考文獻

[1]程忠波.淺析數字沙盤的設計與應用[J].電子制作，2014，000（024）：68-68.

[2]吳思齊.“數字沙盤”為農業規劃排兵布陣[J].農村工作通訊， 2015，No.668（24）：66.

[3]張勇軍.多媒體城市數字沙盤投影技術運用與實例分析[J].城市建設理論研究（電子版），2012，000（007）：1-4.