基于3DEXP單一數字模型的艙室空間方案設計方法

禹 輝，劉 美，周妙齡，張 旻，張紅偉，何志成

（江南造船（集團）有限責任公司，上海 201913）

0 引言

艙室空間設計是船舶設計的重要組成部分。在進行艙室空間設計時，業內常使用3ds Max和犀牛等軟件進行建模，使用VRay和KeyShot等軟件進行渲染。但由于存在格式、面片、參數化、可編輯性、模型結構樹和模型屬性轉化等問題，3ds Max和犀牛軟件建立的模型難以直接遷移至3DEXP平臺，這就導致不同軟件平臺之間的重復建模問題。此外，由于方案效果圖的修改信息無法第一時間反饋至3DEXP平臺，這會導致不同軟件平臺之間的模型不一致。為減少重復建模，保證模型的一致性，本文基于3DEXP平臺的單一數字模型，運用平臺自帶的建模工具和渲染器進行建模和效果圖渲染。通過優化渲染流程，著力提升效果圖渲染的效率。此外，在建模時采取內裝通用部件屬性和設置參數化等措施，可提升艙室設計的整體設計效率。

1 設計方法分析

為體現基于3DEXP單一數字模型的設計方法的優勢，將其與基于3ds Max的傳統設計方法進行對比。

基于3ds Max的設計流程如下：1）根據艙室布置圖和設計概念，對整個艙室的模型進行建模；2）添加并設置燈光參數；3）設置模型各部分的材質參數；4）設置攝像頭視角和參數；5）設置渲染參數，基于本地配置資源，啟用渲染程序對各個視角進行渲染。

基于3DEXP單一數字模型的設計流程如下：1）根據艙室布置圖和設計概念，對整個艙室的模型進行參數化建模；2）設置模型各部分的材質參數（可直接從材質庫中進行選取）；3）設置攝像頭視角和參數；4）設置渲染參數，提交渲染需求，啟用遠程服務器對各個視角進行渲染。

相較于基于 3ds Max的傳統設計方法，基于3DEXP單一數字模型的設計方法具有如下優勢：

1）渲染效率明顯提升

基于3ds Max和VRay軟件渲染的效果圖見圖1，單張效果圖的渲染時間為40 min。基于3DEXP平臺渲染的效果圖見圖 2，單張效果圖的渲染時間為56 s。在傳統設計模式中，渲染過程幾乎占據了整個設計流程80%的時間，而使用基于3DEXP單一數字模型的設計方法，借助遠程服務器的強大配置，可將渲染效率提升95%。

圖1 基于3ds Max和VRay軟件渲染的效果圖

圖2 基于3DEXP平臺渲染的效果圖

2）共享服務器助力工作效率提升

在使用3DEXP平臺設計時，不同設計人員在不同設計項目中創建的材質資料會全部存儲于3DEXP平臺的共享材質庫。在開展新項目設計工作時，可直接調取共享材質庫中的數據，免去了材質參數調整這一步驟，不僅能保證材質參數的穩定性和可靠性，還可提升工作效率。

3DEXP平臺的渲染工作都是通過遠程服務器來完成的，每一個設計員都可訪問和調用遠程服務器。設計員在自己的電腦上進行方案設計、視角調整和參數調整等工作，然后將渲染需求全部提交至遠程服務器，在服務器進行渲染的同時，設計員可同時開展其他工作，進一步提升整體的設計效率。

3）無需重復建模，保證模型的一致性

由于不同布局空間尺度對于室內家具和設備尺寸的需求不同，在使用基于3DEXP單一數字模型設計方法進行設計工作時，在模型的基本形式和風格保持統一的前提下，對模型設置一定范圍內的參數化特征，可在短時間內對模型的主尺度進行調整，以快速適應不同空間尺度的需求。

在方案設計階段建立的單一數字模型，可直接沿用至三維送審和生產設計階段，無須重復建模。此外，方案的后續更改情況也可同步反饋至三維送審和生產設計階段，模型一致性得到良好保證。

4）信息傳遞優勢

在基于3ds Max的傳統設計流程中，三維模型僅被用來渲染效果圖；而在基于3DEXP單一數字模型的設計流程中，單一數字模型除用于渲染外，還被賦予了內裝通用部件屬性，可承載模型的物料名稱、尺寸、型號、材質、重量、生產廠家等數字化信息。在后續三維送審和生產設計等階段，單一數字模型可用于訂貨清單、安裝清單和安裝托盤等數據的抽取工作，從源頭上保證了全設計流程中數據的一致性。

2 設計方法應用

2021年，基于3DEXP單一數字模型的設計方法已成功應用于40K MGC船型的艙室空間方案設計，設計效果圖見圖3，最終方案已得到船東認可，這證明了該方法設計的艙室空間方案滿足送審要求。

圖3 設計效果圖

續圖3 設計效果圖

3 結論

本文提出一種基于3DEXP單一數字模型的艙室空間方案設計方法，相較于傳統設計方法，該方法在渲染效率、工作效率、模型一致性和信息傳遞方面具備顯著優勢。實船上的成功應用證明了該方法設計的艙室空間方案完全滿足送審要求。