三维桥梁建筑效果图的制作和应用[1]

２０００年第３期　南京市政　三维桥梁建筑效果图的制作和应用　

史佩杰　Ｕ　（ｆ　７．　［摘要］本文就三维桥梁建筑效果图的计算机制作，提出“是设计而不是绘图”的概念，介　绍了软件选择、设计制作过程及个人的一些体会。　１　．厶　．，　关　计算机　蕉筮敛星　浮　、叶　；　

＼　ｌ　』　传统的桥梁工程设计往往侧重于结构设　＼还要配置一些必要的硬件设备．如高性能计算　计。确实，与其它建筑工程相比，桥梁的美更　。机、图形扫描仪、高分辩率数码相机及彩色绘　直接体现在结构美的基础上。但随着城市建设　图仪等。　的不断发展．桥梁已不限于满足交通运输的需　ＡｕｔｏＣＡＤ是目前国内设计院最流行的计算　要．而且要满足城市环境、人民生活对美的需　机辅助设计软件，许多设计人员都已经熟练掌　耍。目前，设计院的桥梁工程设计还丈多停留　握，无论是二次开发的应用软件还是经验积累　在平面酗纸的计算机辅助绘图阶段。随着今后　都比较丰富．是目前平面图形设计的主力软　计算机技术的日益发展，桥梁设计方案竞选的　件．即使在三维领域．也有它的用武之地。　日益普及．必然要求设计者通过三维电脑技术　３Ｄ　Ｓｔｕｄｉｏ　ＶＩｚ（以下简称３ＤＳ　ＶＩＺ）和　来体现桥梨建筑的构思和造型。　ＡｕｔｏＣＡＤ可以协同工作，它们同属Ａｕｔｏｄｅｓｋ　ｌ明确是设计而不是绘图的概念　公司的产品。３ＤＳ　ＶＩｚ是目前三维建筑设计的　首先应明确一个概念，就是三维效果图制　主力软件，它与大名鼎鼎的三维动画软件３Ｄ　作应是设计而不是绘图。目前三维桥梁建筑效　Ｓｔｕｄｉｏ　ＭＡｘ互相兼容，可以自由转换．它们　果图的制作大多是在工程师完成了桥梁平面　的界面与使用方法也几乎相同，３ＤＳ　ＶＩＺ软件　方案圈后　再由有关制作人员进行再现．如同　的定位在工程设计领域，主要针对可视化方案　模型制作一般．这是一种被动的制作模式。而　的建立和效果图的设计，去掉了一些３Ｄ　今后的发展趋势是三维效果图的制作与方案　Ｓｔｕｄｉｏ　ＭＡＸ中的不常用的动画功能，增加了　设计紧密结台在一起，桥梁设计师在构思设计　一些专项制作功能，如树木、楼梯、环镜自动　方案的同时进行三维效果的预视．边观察效　生成器等。３ｎＳ　ＶＩＺ本身是一个功能全面的软　果，边优化设计。随着可视化方案设计的普及．　仔，从建模、渲染到动画．可以完成全部的实　电脑三维技术将成为今后桥梁设计师的必各　际任务。　技术。Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ是由Ａｄｏｂｅ公司推出的当今比　２软件选择　较流行的功能强大的图象编辑软件．在效果图　目前要制作一幅完整的桥梁三维效果图，　制作领域主要用于对生成的三维图象进行细　其基本软件组台推荐为：ＡｕｔｏＣＡＤ＋３Ｄ　Ｓｔｕｄｉｏ　节的加工、图象的编辑、甚至色彩的调整菩方　ＶＩｚ（或３Ｄ　Ｓｔｕｄｉｏ姒ｘ）＋Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ。当然，　面．另外还可以配合ＡｕｔｏＣＡＤ制作特殊的贴　

④　ｒ１　维普资讯 http://www.cqvip.com 商京市政　、　２０００年第３期　目。可以说　正是有了Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ的加入，　才使得效果　的后期处理变得更加得心应手。　如今的软件产业飞速发展，相同类型的软　件层出不穷，版本升级换代频繁，以上推荐的　三款软件组台只不过是其中较为代表、比较成　熟的软件，且目前市面上相关的参考资料也比　较丰富．可供专业技术人员选购参考　３设计制作过程　３．１桥梁主体结构建模　桥梁主体结构模型的建立，是设计三维图　形和三维动画的关键，也是进行可视化方案比　较的主要内容。前几年，三维建模工作主要使　用ＡｕｔｏＣＡＤ进行，将模型从ＤｗＧ格式转化成　３ｄｓ格式　供３ＤＳ或３Ｄ　Ｓｔｕｄｉｏ　ＭＡＸ（３Ｄ　Ｓｔｕｄｉｏ　ＶＩＺ）调用渲染　实际上目前３ＤＳ　ＶＩＺ软件的　建模功能非常强大．已经可以完成几乎所有的　结构造型。如：　可以直接生成各种标准的几何体，通过参　数对其形态进行实时控制；　通过Ｌｏｆｔ放样，可以极其简单方便的产　生各种复杂的曲面多边形造型．如桥梁双哑铃　钢管砼系杆拱肋的造型制作等；　优秀的布尔运算可以快速处理各种模型　的合并与差减；　特殊的参数化专项建模工具，可以生成　门、窗、楼梯、地形、树术、栏杆、墙体等标　准建筑模型；　拥有相当成熟的ＮＵＲＢＳ造型工具．可以完　成复杂的曲面造型。　桥梁主体结构建模要简洁，要力求准确反　映挢粱结构的特点。如一座石拱桥的主体结构　建楱，可以采用Ｌｏｆｔ放样制作桥梁拱板，通　过各种标准的几何体并利用布尔运算生成带　桥面竖曲线的拱上结构，虽然建模工作完成　了．但幢型建立的比较笨拙。我们不妨用　ＡｕｔｏＣＡＤ和Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ先制作一个石拱桥立面　贴图，再调入３ＤＳ　ＶＩＺ的Ｆｒｏｎｔ视图中．作为　背景图象（Ｖｉｅｗｓ＼Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ），利用线　（Ｌｉｎｅ）工具精确勾描立面轮廓，然后使用　挤压（Ｅｘｔｒｕｄｅ）命令生成该桥的主体结构，　晟后附上材质立面贴图即可完成，非常简洁，　ＭＡｘ场景文件极小。熟练地运用各种建模技巧　可以减轻机器的负担，提高建模效率，为今后　建立大型三维场景及制作高质量的动画创遥　条件。　３．２环境建模　对于桥梁三维效果图来说，环境的建立难　度较大。一般的建筑由于其主体建筑的体量较　大．主体建筑占据了画面的绝大部分，其环境　的配置主要是一些建筑立面前的行人、车辆及　少量的树木绿化。而桥梁与单体建筑相比，不　是一个块而是一条线，故其周围环境占据了画　面的很大部分，环境建模的工作量比较大．需　要建立的环境模型主要有河流、两岸地面、沿　河驳岸、四周的树木绿化、天空、建筑等。　除了通过建模方式来营造环境以外，还可　以采用桥址处的实是图象来真实地烘托桥梁　实体，这是～种比较实用简单而效率较高的方　法。具体方法可采用桥址照片扫描或用数码相　机现场拍摄来获取图象，在３ＤＳ　ＶｌＺ中选择　台适的视角生成桥梁三维图．最后通过　Ｐｏｔｏｓｈｏ￣来合成（也可在３ＤＳ　ＶＩＺ通过环境　贴图直接合成）。本方法的主要优点是制作简　单实用，背景真实；缺点是背景角度不易选取．　背景图象分辩率有限，视角单一．无法进一步　制作动画，三维实体光线与背景不易协调。　３．３材质和贴图制作　３ＤＳ　ＶｌＺ中材质的编辑功能非常强大，制　作的金属、玻璃、　混凝土等材料质地非常的　逼真．贴图的制作主要采用平面图象编辑软　件．如Ｐ　ｏｔｏｓｈｏｐ等。对于一些特殊的贴图，　还可以结合ＡｕｔｏＣＡＤ软件进行精确绘制，必要　时还可以采用数码相机实景拍摄以获得真实　的贴图资料。材质与贴图技术的掌握必须通过　不断地实践．要增强作品的真实感．要增加作　品视觉的冲击力，关键在于掌握应用材质贴图　种使用岷灯光照明的高超技艺，即使是很简单　的造型，通过贴图和光照的处理，同样可以制　

维普资讯 http://www.cqvip.com ２０００年第３期　南京市政　作出照片级别的效果。　３．４渲染　３．４　１灯光的设置　共提供了五种类型的灯光光源。Ｏｍｎｉ　（反光灯）向四周发散光线，用于照亮场景；　Ｔａｒｇｅｔ　Ｓｏｐｔ（目标聚光灯）产生锥形的照射　区域，方向性较好，矩形投影区域适台窗户投　影等，圆形投影区域适台路灯、车灯等灯光照　射：Ｆｒｅｅ　Ｓｐｏｔ（自由聚光灯）产生锥形的照　射区域，特别适台一些动画的灯光；Ｆｒｅｅ　Ｄｉｒｅｃｔ【自由平行光）产生平行的照射区域，　如果在灯光的动画中对灯光的范围有固定的　要求，可以选择此：在桥梁建筑效果图制作中　最常用到的是Ｔａｒｇｅｔ　Ｄｉｒｅｃｔ（目标平行光），　它产生的平行光主要用于模拟阳光的照射，其　Ｓｐｏｔ］ｉｇｈｔ【聚光参数）Ｈｏｔｓｐｏｔ和Ｆａｌｌｏｆｆ　可　设置得大一些，以模拟大范围的太阳光　线，在Ｓｈａｄｏｗ（阴影参数）中选择Ｕｓｅ　Ｓｈａｄｏｗ　Ｍａｐｓ选项足够，不一定要选择Ｕｓｅ　Ｒａｙ～　Ｔｒａｃｅｄ　Ｓｈａｄｏｗｓ选项来计算阴影，否则速度　太慢，但后者阴影效果鲜明强烈，适台制作高　质量的建筑外景效果图，而且它可　在透明物　体后产生透明的阴影；３ＤＳ　ＶＩＺ内部还提供了　种阳光系统，可以通过它来建立更为精确的　室外照明效果，这种系统可以根据时问和地点　自动地算出阳光所在的位置。　３．４．２为效果图选择合适的视角　般的建筑效果图的相机位置设置在左　视图模型右侧，距地面３一一５　ｍ的地方，该　视角比较符台人的观察角度。　由于桥梁工程比较特殊，一般它的工程范　围比较大，故在视角的选择上常采取俯视的角　度。俯视既能表现立面，还能反映桥面的情况，　如角度选得合适，还能避免设置很广阉的桥面　模型。对于一些结构比较复杂、体量较大的桥　梁结构，如悬索桥、斜拉桥等也可采用平视或　仰视的角度。　对于采用桥址处实景照片作效果图背景　的情况，可将背景图调入相机视图，通过动态　地调整相机焦距、光圈及位置来选择与背景匹　配的视角。　３．４　３三维图形的渲染输出　３ＤＳ　ＶＩＺ中利用渲染工具进行三维图形的　输出　在制作中，为提高速度，可采用较低的　分辩率进行预览，但正式的图形输出要选择台　适的分辩率，如Ａ３图幅一般在３０００像素左右。　３ＤＳ　ＶＩＺ晟大可设置成１００００　Ｘ　ｌＯ０００的像素，　基本能满足一些大幅面建筑效果图的制作精　度要求。输出文件一般可采用ＴＩＦ或ＪｐＧ格式，　其中ＴＩＦ格式主要用于出版、印刷等对图象　有较高要求的场台，它可与Ｍａｃｉｎｔｏｓｈ交换文　件，可保存通道信息　无损压缩：而ＪＰＧ格式　的特点是压缩量大、文件小，这是我们喜欢这　种格式的晟大理由，但其在压缩过程中对冒象　有一定的损失，不过其图象质量的损失非专业　人士是看不出来的，ＪＰＧ格式适台于一般场台　的图象应用。除了ＴＩＦ和ＪＰＧ格式外，常用　的图象格式还有ＴＧＡ、ＧＩＦ、ＢｂＩＰ、ＰＣＸ等，建议　尽量少用ＢＭＰ格式，因其图象文件实在太大。　３　５后期图象合成处理　后期图象合成处理主要利用一些图象编　辑软件，除了前面提到的Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ软件外，　ｕ１　ｅａｄ（友立）公司推出的ＰｈｏｔｏｌｍＰａｃｔ软件　也是非常不错的选择。图象编辑软件除了可以　绘制贴图和配景外，还可以进行色彩的讽整、　局部画面的修改孝｝充，甚至可以作为一名建筑　师或艺术家在原来的三维图上直接进行艺术　的再创造。如在３ＤＳ　ＶｌＺ中，经常由于灯光设　置的不合适造成图象偏暗或偏亮，调整可能比　较费时，特别是当硬件配置还比较低的时候，　这时可直接在Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ中对图象的亮度、　对比度、色相、饱和度进行调整，甚至可以利　用软件所提供的各种滤镜作出各种风格的效　果图来。另外，效果图上的文字布置和艺术化　设计也可以在后期图象合成阶段通过圈象编　辑软件轻松地完成。　４几点设计制作体会　尽量高效率的进行建模。桥梁主体结构的