3D技术再现中国古典园林-----------东园部分-毕业论文

本科毕业论文本科毕业论文 (科研训练、毕业设计) 题题 目：目：3D 技术再现中国古典园林技术再现中国古典园林 -东园部分东园部分 姓 名： 学 院：软件学院 系：软件工程 专 业：软件工程 年 级： 学 号： 指导教师（校内）： 职称： 年 月 3D 技术再现中国古典园林 1 摘摘 要要 中国古典园林艺术是人类文明的重要遗产。它被举世公认为世界园林之母， 世界艺术之奇观。其造园手法已被西方国家所推崇和摹仿，已在西方国家掀起了 一股“中国园林热” 。 中国的造园艺术以追求自然精神境界为最终和最高目的，从而达到“虽由人 作，宛自天开”的审美旨趣。它深浸着中国文化的内蕴，是中国五千年文化史造 就的艺术珍品，是一个民族内在精神品格的生动写照，是我们今天需要继承与发 展的瑰丽事业。 本项目参考大量图片和文献资料，从中国古代建筑的整体建模、配置材质、 到亭桥水景的搭配全部用 3D 技术完成，并配以花木雕刻书画等配景。同时将在 Photoshop 中制作的材质以及贴图与模型结合起来，是整个作品更加细致。把中 国古典园林的特点生动的表现出来。最后利用灯光的变化，来处理动画的层次感， 让整个动画更加“活” 。 本项目用动画技术模拟游客的参观过程，使整个作品得到多角度的展示。设 置中国古代民乐为主的背景音乐，把中国古代文化气息用 3D 技术传达给更多的 观众。 本主要采用 3Dmax,maya,photoshop，AutoCAD 等工具对园林进行设计和建模， 并用 Onyx Tree Professional、Adobe Premiere Pro 2.0 等软件进行后期处理。 关键词关键词：古典园林 3Dmax 巡游 动态模拟 摘要 2 Abstract Chinese classical botanical garden art is the human civilization important inheritance. It is been universally acknowledged is mother of the world botanical garden, marvelous sight of the world art. Its landscape gardening technique has been esteemed by the western nation and the imitation, raised in the western nation “the Chinese botanical garden to be hot“. Chinas landscape gardening art, take pursues the natural spiritual boundary as finally and the most highest goal, thus achieves “although does by the person, as opens from the day“ is esthetic. It deeply is soaking the Chinese culture embodiment, is artistic valuable thing which China in 5000 the cultural history accomplishes, is a national intrinsic spirit moral character vivid portrayal, is we needs to inherit today with the magnificent enterprise which develops Imitates the nature, contains two contents in the landscape gardening art. One is the overall layout, the combination must conform with the nature. In Shan Yushui relations as well as the rockery the peak, the gorge, the slope, the hole various pictures factor combination, must conform to the nature scenery production objective law. Two is each scenery picture essential factor image combination must conform with the natural law. If the rockery peaks and ridges are spell by many small stone material fold the synthesis, folds builds when must imitate the natural rock the grain arteries, reduces the trace as far as possible which artificially spells folds. Under the basin often makes the nature windingly, is high fluctuates the shape. The flowers and trees arrangement should be the density alternates with, shape natural. The tall bush also alternates with, pursue natural rural feeling The work unfolds the garden Lin Zhongdi scenery flowers and trees carving calligraphy and painting with 3D. And dynamic simulation tourists visit process. Establishes the simple interaction and the background music. Mainly uses 3Dmax, Maya, Photoshop, tool and so on AutoCAD carries on the modeling to the botanical garden 3D 技术再现中国古典园林 3 Keyword: classical garden 3Dmax 3D 技术再现中国古典园林 5 目目 录录 第一章第一章 引引 言言 4 4 1.1 中国古代园林艺术特色 4 第二章第二章 开发背景开发背景 6 6 21 开发目的.6 22 设计目标.6 23 工具介绍 .6 2.3.1 3DS max 介绍 6 2.3.2 Photoshop 介绍 7 2.3.3 Adobe Premiere 介绍 .7 第三章第三章 总体框架总体框架 8 8 31 设计思想 .8 32 古典园林建筑形式说明 .9 3.2.1 厅堂9 3.2.2 轩馆.10 3.2.3 斋台.10 3.2.4 楼阁.10 3.2.5 榭舫.11 3.2.6 廊桥.11 3.2.7 亭.12 3.2.8 佛塔.12 3.3 平面布局.13 第四章第四章 详细设计和主要建筑设计说明详细设计和主要建筑设计说明 1414 41 详细设计 14 4.1.2 单体建筑模型的制作.17 4.1.3 制作材质.21 4.1.4 制作灯光.23 4.1.5 摄像机及动画.23 4.1.6 渲染与合成.24 42 部分建筑设计详细说明 25 第五章第五章 结束语结束语 3535 致谢致谢 3636 第一章 引言 6 第一章第一章 引引 言言 1.11.1 中国古代园林艺术特色中国古代园林艺术特色 中国古代的造园艺术，从早期建于自然山水中的帝王园囿和士族地主阶级的 别墅山庄，到后期在城市中，以自然山水为景境的帝王的苑和私家园林，都离不 开中国的自然山水。前者是直接与自然山水结合，后者则是在对自然山水真实而 深刻的观察后，加以概括、提炼的一种艺术再现。所以中国的造园和山水画艺术 有很深的渊源，虽然两者的空间形式不同，表现的手段各异，但有共同的原则就 是来源于自然，都必须“师法自然” 。 师法自然，在造园艺术上包含两层内容。一是总体布局、组合要合乎自然。 山与水的关系以及假山中峰、涧、坡、洞各景象因素的组合，要符合自然界山水 生成的客观规律。二是每个山水景象要素的形象组合要合乎自然规律。如假山峰 峦是由许多小的石料拼叠合成，叠砌时要仿天然岩石的纹脉，尽量减少人工拼叠 的痕迹。水池常作自然曲折、高下起伏状。花木布置应是疏密相间，形态天然。 乔灌木也错杂相间，追求天然野趣。 分隔空间，融于自然。中国古代园林用种种办法来分隔空间，其中主要是用 建筑来围蔽和分隔空间。分隔空间力求从视角上突破园林实体的有限空间的局限 性，使之融于自然，表现自然。为此，必须处理好形与神、景与情、意与境、虚 与实、动与静、因与借、真与假、有限与无限、有法与无法等种种关系。如此， 则把园内空间与自然空间融合和扩展开来。 园林建筑，顺应自然。中国古代园林中，有山有水，有堂、廊、亭、榭、楼、 台、阁、馆、斋、舫、墙等建筑。所有建筑，其形与神都与天空、地下自然环境 吻合，同时又使园内各部分自然相接，以使园林体现自然、淡泊、恬静、含蓄的 艺术特色，并收到移步换景、渐入佳境、小中见大等观赏效果。 3D 技术再现中国古典园林 7 树木花卉，表现自然。与西方系统园林不同，中国古代园林对树木花卉的处 理与安设，讲究表现自然。松柏高耸入云，柳枝婀娜垂岸，桃花数里盛开，乃至 于树枝弯曲自如，花朵迎面扑香，其形与神，其意与境都十分重在表现自然。 师法自然，融于自然，顺应自然，表现自然这是中国古代园林体现“天 人合一”民族文化所在，是独立于世界之林的最大特色，也是永具艺术生命力的 根本原因。 第二章 开发背景 8 第二章第二章 开发背景开发背景 2 21 1 开发目的开发目的 运用 3D 技术，构建一座古典园林，并模拟游客的巡回参观过程，对园内景观 进行动态的展示，同时配以适当的互动效果，选用中国古曲和民乐作为背景音乐。 2 22 2 设计目标设计目标 中国古典园林是集建筑，五行，易学及山水花木为一体的艺术瑰宝，讲究借 景生情，具有独特的文化内涵。其布局，形式，结构对中国乃至世界的建筑领域， 都有着深远的影响。本项目运用 3D 技术，构建一座古典园林，并模拟游客的巡 回参观过程，对园内景观进行动态的展示，同时配以适当的互动效果，选用中国 古曲和民乐作为背景音乐 2 23 3 工具介绍工具介绍 2.3.12.3.1 3DS3DS maxmax 介绍介绍 3D Studio MAX 的前身是 DOS 时代著名的 3DS ，它最大的特点就是对计 算机硬件的需求低，因此它也是在我国用户群最大的三维动画制作软件，可谓一 枝独秀。3D MAX 由美国 Autodesk 公司制作，它的版本升级过程是：DOS 平 台的 3DS 1 到 3DS 3、3DS 4，Windows 平台的 3D MAX 1.0、1.2、2.0 等，目 前的最新版本是 3D MAX 8.0 。3ds Max 8 新增功能主要体现在角色动画、建模 和贴图、协同开发/工作流程优化以及复杂数据和资源管理等四大方面。这些新增 功能能够满足动画师处理针对更为复杂的特效项目、下一代游戏机游戏和照片级 可视化设计的需求。 3D 技术再现中国古典园林 9 2.3.22.3.2 PhotoshopPhotoshop 介绍介绍 Photoshop 是世界顶尖级的图像设计与制作工具软件。图像处理是对已有的 位图图像进行编辑加工处理以及运用一些特殊效果，其重点在于对图像的处理加 工。在表现图像中的阴影和色彩的细微变化方面或者进行一些特殊效果处理时， 使用位图形式是最佳的选择，它在这方面的优点是矢量图无法比拟的。 2.3.32.3.3 AdobeAdobe PremierePremiere 介绍介绍 Adobe Premiere 目前已经成为主流的 DV 编辑工具，它为高质量的视频提供 了完整的解决方案。新版本增强了实时预览功能，更新了编辑工具，支持了更多 的流行技术，输出格式更为广泛，包括了 MPEG-2DVD 输出。Premiere 作为一款专 业非线性视频编辑软件在业内受到了广大视频编辑专业人员和视频爱好者的好评。 Adobe 公司于今年 7 月又推出了 Premiere 的最新版本Premiere Pro，也可以称 为 7.0 版。Premiere Pro 最主要的新功能就是实时性、界面集成性和输入输出 AllInOne， 第三章 总体框架 10 第三章第三章 总体框架总体框架 3 31 1 设计思想设计思想 中国古代园林历史悠久，文化含量丰富，个性特征鲜明，而又多采多姿，极 具艺术魅力，为世界三大园林体系之最。在中国古代各建筑类型中它可算得上是 艺术的极品。在近五千年的历史长河里，留下了它深深的履痕，也为世界文化遗 产宝库增添了一颗璀璨夺目的东方文明之珠。 园林建筑是与园林环境及自然景致充分结合的建筑，它可以最大限度地利用 自然地形及环境的有利条件。任何建筑设计时都应考虑环境，而园林建筑更甚， 建筑在环境中的比重及分量应按环境构图要求权衡确定，环境是建筑创作的出发 点。 以自然山水作为景观构图的主题，建筑只为观赏风景和点缀风景而设置。园 林建筑是人工因素，它与自然因素之间似有对立的一面，但如果处理得当，也可 统一起来，可以在自然环境中增添情趣，增添生活气息。园林建筑只是整体环境 中的一个协调、有机的组成部分，它的责任只能是突出自然的美，增添自然环境 的美。这种自然美和人工美的高度统一，正是中国人在园林艺术上不断追求的境 界。 建筑与环境的结合首先是要因地制宜，力求与基址的地形、地势、地貌结合， 作到总体布局上依形就势，并充分利用自然地形、地貌。其次是建筑体体量是宁 小勿大。因为自然山水中，山水为主，建筑是从。与大自然相比，建筑物的相对 体量和绝对尺度以及景物构成上所占的比重都是很小的。 园林建筑在平面布局与空间处理上都力求活泼，富于变化。设计中推敲园林 建筑的空间序列和组织好观景路线格外突出。建筑的内外空间交汇地带，常常是 最能吸引人的地方，也常是人感情转移的地方。虚与实、明与暗、人工与自然的 相互转移都常在这个部位展开。依次过度空间就显得非常重要。中国园林建筑常 3D 技术再现中国古典园林 11 用落地长窗、空廊、敞轩的形式作为这种交融的纽带。这种半室内、半室外的空 间过渡都是渐变的，是自然和谐的变化，是柔和的、交融的。 总之，园林建筑设计要把建筑作为一种风景要素来考虑，使之和周围的山水、 岩石、树木等融为一体，共同构成优美景色。而且风景是主体，建筑是其中一部 分。 3 32 2 古典园林建筑形式说明古典园林建筑形式说明 园林中单体建筑的使用功能，古人常用：“堂以宴、亭以憩、阁以眺、廊以 吟”概言之。他们可以单独构成景点和用做实用建筑物。园林建筑都采用木构架 结构方式，运用屋顶、柱廊、台基三个部位组合而成，其单体建筑类型十分丰富， 略述如次： 3.2.13.2.1 厅堂厅堂 用长方形木料（即扁作）做梁架称厅；用圆木料做梁架的称堂。厅者，“取 以听事也”，用来会客、宴会、行礼、观赏花木。以外观分，有大厅、四面厅、 鸳鸯厅、荷花厅、花篮厅、花厅等类型。园冶屋宇云：“古者之堂，自半 已前，虚之为堂。堂者，当也。谓当正向阳之屋，以区堂堂高显之意。” 厅堂是私家园林中最主要的建筑物。常为全园的布局中心，是全园精华之地， 众景汇聚之所。厅堂依惯例总是坐南朝北。从堂向北望，是全山最主要的景观面， 通常是水池和池北叠山所组成的山水景观。观赏面朝南，使主景处在阳光之下， 光影多变，景色明朗。厅堂与叠山分居水池之南北，摇摇相对，一边人工，一边 天然，既是绝妙的对比。厅的功能多作聚会、宴请、赏景之用，其多种功能集于 一体。因此厅的特点：造型高大、空间宽敞、装修精美、陈设富丽，一般前后或 四周都开设门窗，可以在厅中静观园外美景。厅又有四面厅、鸳鸯厅之分，主要 厅堂多采用四面厅，为了便于观景，四周往往不作封闭的墙体，而设大面积隔扇、 落地长窗，并四周绕以回廊。鸳鸯厅是用屏风或罩将内部一分为二，分成前后两 部分，前后的装修、陈设也各具特色。鸳鸯厅的优点是一厅同时可作两用，如前 第三章 总体框架 12 作庆典后作待客之用，或随季节变化，选择恰当位置待客、起坐。另外，赏荷的 花厅和观鱼的厅堂多临水而建，一般前有平台，供观赏者在平台上自由选择目标， 尽情游赏。 3.2.23.2.2 轩馆轩馆 园冶屋宇云：“轩式类车，取轩轩欲举之意，宜置高敞，以助胜则称。 ”轩的样式，类似古代的车子，取其空敞而又居高之意。适宜建于高旷之处，对 于景观有利，便为相称。这是南方园林建筑的特有方式，三面敞开，精致轻巧， 产生轩昂的高爽之感。如溜园的闻木樨香轩，网师园的小山丛桂轩等。园 冶屋宇云：“散居之居曰馆，可以通别居者。”意即暂时寄居之所曰馆，亦 可通往另一个住所。馆的规模大小不一，朝向不定，和一小组建筑群联在一起， 一般馆前皆有宽大的庭院。拙政园的卅六鸳鸯馆和十八曼佗罗花馆北临广池，南 筑高墙封闭，四角设置耳房为出入口，形体独特，为国内孤例。 3.2.33.2.3 斋台斋台 园冶屋宇云：“斋较堂，惟气藏而致敛，有使人肃然斋敬之意。盖藏 修密处之地，故式不宜敞显。”斋不同于堂之处，在于斋要位于园林僻静之地， 不应敞显，便于人们聚气敛神。斋，也称山房、台。园冶屋宇：“释名 云：台者，持也。言筑土坚高，能自胜持也。园林之台，或掇石而高上平者； 或木架高而版平无屋者；或楼阁前出一步而敞者，俱为台。”筑土垒石为台，台 高而平，不尚华丽，简雅为主，有的可登高瞭望，如虎丘的望苏台、拙政园雪香 云蔚前平台，有的位于厅堂前面或是临水处用花岗石砌筑的平整地面，围以细而 短的石柱低栏的露台，如拙政园远香堂北面平台和溜园涵碧山房北面的平台。 3.2.43.2.4 楼阁楼阁 园冶屋宇云：“说文云：重屋曰楼。尔雅云：狭而修 曲为楼。”用做登高望远，多役于园的四周或半山半水之间，一般做两层。如 拙政园的“见山楼”、溜园的“冠云楼”、沧浪亭的“看山楼”豫园的“观涛楼” 3D 技术再现中国古典园林 13 等。阁，园冶屋宇云：“四阶开四。”即四坡顶而四面皆开窗的建筑物， 造型比楼轻盈，可登临以望远。如拙政园的“浮翠阁”、虎丘的“冷香阁”、溜 园的“远翠阁”、狮子林的“问梅阁”等。颐和园万寿山的佛香阁，连台基高达 41 米，是全国现存最高的楼阁。 3.2.53.2.5 榭舫榭舫 园冶屋宇云：“释名云：榭者，藉也。藉景而成者也。或水 边，成花畔，制亦随态。”形式灵活多边，在水边称水榭，建筑基部半在水肿， 半在池岸，也称水阁，临水立面开敞，设有栏杆。如溜园的“活泼泼地”，拙政 园的“小沧浪”、“芙蓉榭”、网师园的“濯婴水阁”、藕园的“山水间”等。 舫，古称两舟相并为舫，外观似旧时官船，俗称旱船，又名不系舟，多建于水际， 供人在内游玩宴饮，观赏水景。分头舱（俗称纱帽顶）、中舱、尾舱三部分。头 舱气势轩昂，颇有气魄，实为一个开敞的轩廊；中舱内施一堂隔扇，分作内外两 舱，顶为两批式，两旁置和合窗，光线充足，实为水泻；尾舱两层，歇山顶状若 飞举，实为楼阁；船头为台；仿跳板的石条为桥。舫实际上成为台、榭、轩、楼、 桥五种建筑的组合体。如拙政园“香洲”、怡园的“画舫斋”、颐和园的“清宴 舫”、承德山庄的“云帆月舫 ”等仿船式的组合建筑。最早是欧阳修在衙署中 建的如舟之居，题“画舫斋”，后来，这类建筑在私家园林十分普遍，而且技艺 精湛，在艺术上达到了神似境界。 3.2.63.2.6 廊桥廊桥 园冶屋宇云；“廊者，庑出一步也，宜曲宜长则胜随形而弯，依 势而曲。或蟠山腰，或穷水际，通花渡壑，蜿蜒山尽。”变化多端地将房屋山池 联成统一的整体。它是建筑群间独立有顶的通道，炎热的夏天可有浓阴，雨天可 以遮蔽，只有分景障景作用，又是组织动观、静观的重要手段。廊有沿墙走廊； 有循假山或土山按地形高低起伏的爬山游廊，轻巧灵活，别具自然之趣；有两边 不沿墙或不贴靠其他建筑物、左右前后都可看景的空廊；有低临水面的水廊， “浮廊可渡”，如卧虹临水，景色优美，如拙政园倒影楼与宜两亭之间的一段游 第三章 总体框架 14 廊；有分上下两层的楼廊，如拙政园见山楼侧的两层游廊；有两面空廊的双廊， 也称复廊，如沧浪亭的面水轩到观鱼处的一段游廊，怡园的锁绿轩到南雪亭的一 段游廊均有两条并行的游廊组成，中间隔以漏窗花墙，以扩大空间，增加景深。 桥是园林中常见的单体建筑，种类颇多：贴近水面的曲桥或平桥；单孔石拱桥， 如狮子林问梅阁山崖下的石拱桥、网师园云岗下的引静桥等；拙政园的小飞虹桥， 是上面盖以屋顶的廊桥；高高飞架在重岩复岭峭壁上的是质朴自然的石梁；在池 水狭窄处，则用步石，又叫汀步，如环秀山庄的涧谷中的步石。园林之桥仪态万 方。 3.2.73.2.7 亭亭 圆冶屋宇：“释名：亭者，停也。人所停集也。”是供人停 下集合的地方。“随意合宜则制”，是为园林缀锦点翠的开敞的小型建筑。亭还 有半亭和独立亭之分，半亭一般附建于两边长廊或靠墙垣的一面。如拙政园的 “别有洞天”、狮子林的“真趣”等，同围廊组成不可分割的整体。扇亭是半亭 的特殊形式，平面屋面均似折扇，多设在景区的转角处，如拙政园的“与谁同坐 轩”等。狮子林的“扇亭”位于爬山廊西部和南部的转角处，设亭切角成圆，亭 东留出一小块空间，植芭蕉、竹子，夏日傍晚，可接受来自东、西、北三面的凉 风，挡住了南面的暖风，因为长廊和围墙四风的缘故，扇亭中风声大作，亭名与 亭景丝丝入扣，若登亭抚琴，蕉声和曲，不啻天上人间，实为妙构。 3.2.83.2.8 佛塔佛塔 随着佛教传入中国以后才出现，几乎成为寺庙的标志性建筑。中国寺庙园林 中的塔，开始时是移借模仿印度佛教建筑中的塔的形制，原朴意味十分浓烈。佛 教完成中国化改造以后，中国寺庙的塔在结构、用材、配置及装饰上都带上了浓 重的中国色彩。塔的形制多样，可登临的空心塔、楼阁式木塔以及密檐式、金刚 宝座式、花式、过街式、门式、多顶式、圆桶式、钟式、球式、高台式、等相继 出现。 3D 技术再现中国古典园林 15 3.33.3 平面布局平面布局 第四章 详细设计和主要建筑设计说明 16 第四章第四章 详细设计和主要建筑设计说明详细设计和主要建筑设计说明 4 41 1 详细设计详细设计 4.1.14.1.1 脚本策划书脚本策划书 园林主宅动画策划如表 4-1 所示 表 4-1 园林主宅动画策划书 镜头名 称 远景镜头运动镜头内容特 效 CUT-1 中景平移推进对建筑物进行全 景展示 光 斑 CUT-2 中景象上翻起对住宅单独展示光 斑 CUT-3 近景平移推进对住宅的细节展 示 CUT-4 远景缓慢转向逐渐后面的配景 廊桥 CUT-5 中景平移推进廊桥全景 CUT-6 远景静止转向院墙石门 3D 技术再现中国古典园林 17 后院凉亭动画策划如表 4-2 所示 表 4-2 后院凉亭动画策划书 镜头名称景镜头运动镜头内容特效 CUT-1远景静止后院全景 CUT-2中景象上翻起进园门 CUT-3中景后拉展示凉亭 CUT-4近景静止亭顶细节 CUT-5中景后拉后院配景 CUT-6远景静止院墙石门 拙政园动画策划如表 4-3 所示 表 4-3 拙政园动画策划 镜头名 称 景镜头运动镜头内容特 效 CUT-1远 景 静止建筑全貌淡 入 CUT-2中 景 向前拉近厅郎 CUT-3近 景 绕建筑旋转 180 度 展示各部细 节 CUT-4中 景 静止楼阁全貌淡 出 第四章 详细设计和主要建筑设计说明 18 廊桥动画策划如表 4-4 所示 表 4-4 廊桥动画策划 镜头名称景镜头运动镜头内容特效 CUT-1 远景向上翻转廊桥全貌 CUT-2 中景向前推进廊桥进入 CUT-3 中景旋转 45 度长廊外景 CUT-4 中景向前推进长廊行进淡出 画舫动画策划如表 4-5 所示 表 4-5 画舫动画策划 镜头名称景镜头运动镜头内容特效 CUT-1 远景静止画舫全景雾气 CUT-2 中景向前推进画舫近景 CUT-3 中景旋转上翻画舫内部淡出 藏书楼动画策划如表 4-6 所示 表 4-6 藏书楼动画策划 镜头名称景镜头运动镜头内容特效 CUT-1 远景向前拉近藏书楼全景 CUT-2 中景静止藏书楼近景 CUT-3 中景静止配景动画淡出 3D 技术再现中国古典园林 19 大殿动画策划如表 4-7 所示 表 4-7 大殿动画策划 镜头名称景镜头运动镜头内容特效 CUT-1 远景向前拉近大殿全景 CUT-2 中景向前拉近殿旁树木 CUT-3 中景平移旋转大殿近景 CUT-4 中景静止字幕 4.1.24.1.2 单体建筑模型的制作单体建筑模型的制作 动画中的建筑模型可分为近景模型、中景模型和远景模型三类。在这几个 部分中主要用到平面图形和修改器建模、复合对象建模技术以及部分曲面建 模技术。下面对各部分经常使用的命令做以说明： 在平面图形和修改器建模中，使用的主要命令如下： 1.Loft(挤出)：是将二维样条线延伸成三维物体的过程。 2.Extrude(拉伸)：是将一个二维样条曲线转换成三维物体的一种快捷 方式。包含 Amount(数量)和 Segments(分段数)两个参数。 3.Bevel(斜切)：将二维线型挤压成一个实体 3D 模型。被斜切的物体至 少具有两级，即开始级和结束级。 4.Edit Spline(编辑样条线)：在 3D 的建模中，有许多物体实在样条线 的基础上创建的，该命令提供对顶点、线段、曲线三个级别的编辑和修改。 5.Vertex(定点次物体级)：顶点次级物体是二维线型最基本的次物体级 别，改变顶点的类型和定点的位置可以直接改编二维线型的形态。 6.Segment(线段次物体级)：形体次物体的中间层级。 7.Spline(放样曲线次物体级)：形体次物体的最高层级。 8.Lathe(旋转)：最常用的造型命令，可以延一条轴旋转一个二维图形， 产生三维造型并将完成后的造型输出位 Path 造型或 NURBS 造型。 9.UVW Map(贴图坐标)：优化和调整贴图效果。 第四章 详细设计和主要建筑设计说明 20 在复合对象建模中，使用的主要命令如下： 1. Boolean(布尔)：针对两个或两接触物体求出差集或交集，也可合并 为一个物体。 2. Join(连接)：可通过对对象表面的“洞”进行连接，把多个物体连接 在一起，组成新的物体。 3. Loft(放样)：是将二维图形延一定路径延伸成三维物体的过程。要产 生一个放样物体至少需要两个或两个以上的二危线型。 在曲面建模中，使用的主要命令如下： 1. 可编辑片面：将对象作为片面对象处理，可以在定点、控制柄、边、 面片和元素 5 个对象层级进行操作。 可编辑网格：提供有三角面组成的网格对象的操纵控制。 为了节省系统资源，提高工作效率，我们为桥廊，凉亭长廊等单体建筑分别 制作了近景模型和远景模型。对于近景模型，我们尽量制作的详细。争取对每一 个结构和零件建出具体的三维模型。主要根据建筑教程和网络上的一些结构图和 施工图，进行建模。下面以凉亭和石桥为例进行说明： 首先搜集凉亭的整体和局部结构图， （这里列出部分有电子版的图片）如图 4-1 图 4-1 凉亭结构图 3D 技术再现中国古典园林 21 然后根据结构图（如图 4-2，4-3）进行建模： 图 4-2 凉亭建模图 第四章 详细设计和主要建筑设计说明 22 图 4-3 桥结构图 建立模型如图 4-4 所示 图 4-4 桥建模图 近景模型制作周期长，占用资源多，也由于个人电脑硬件的局限，使近 景模型在后期制作中，渲染速度极慢甚至无法渲染。严重影响项目进度。所 以我们更多的制作了中景和远景的模型。这些模型不像近景模型那样精确细 致，本着“不见不建”的原则，有效的节省了项目时间和系统资源。对于这 些中景模型。我们主要按照很多古建外景照片只作出外观视觉效果，而不注 重其内部结构。下面以拙政园（图 4-5）为例进行说明。 3D 技术再现中国古典园林 23 图 4-5 拙政园 外观建模后如图 4-6 所示： 第四章 详细设计和主要建筑设计说明 24 图 4-6 拙政园建模图 对于远景以及一些配景，我们直接使用帖图。主要用 Photoshop 制作贴 图文件，然后应用于三维场景，只要在环境、比例上调整得当，完全可以代 替三位模型。 4.1.34.1.3 制作材质制作材质 在三维软件中，对材质的表现有两种方式，一部分是通过参数设置来表 现物体的固有属性。如木材、金属、石材等。另一种是通过对三维物体的表 面进行二维的帖图来表现。在固有的属性的表现上，要考虑物体在现实生活 中表现出来的诸如反光、色彩、硬度等。然后在三维软件中根据物体在现实 生活中所表现出的物理现象进行正确的参数输入。而表现物体的纹理、图案 现象则要在物体表面进行帖图。我们的项目主要涉及的是建筑动画，在材质 方面相对比较简单。下面重点对项目中使用的水材质进行说明： 园林设计中很多用到池，水面在我们的动画中也多出现，为了避免单调。 3D 技术再现中国古典园林 25 我们采用 3 种方法制做出了 3 种效果不同的水材质。 1.Flat Mirror(平面镜)：为 Reflection 贴图通道施加 lat Mirror 制 作水的反射效果，这样使反射更加真实。如图 4-7 所示 图 4-7 平面镜效果图 2.Multi-layer(多维子材质)：这种方法使水的表面更光滑，它有两组物 体表面参数控制，效果更加细腻。如图 4-8 所示 图 4-8 多维子材质效果图 3.DNT:专用做水插件，可编辑风速和波浪。 第四章 详细设计和主要建筑设计说明 26 4.1.44.1.4 制作灯光制作灯光 根据灯光对物体的透射结果可将光分为顺光、前侧光、侧光、测逆光、 逆光和顶光。我们在项目中用到的多数是前侧光和侧光个别是用到逆光和顺 光。下面对这些光做以说明： 1. 顺光:光线投射方向与摄影机的光轴一致，对象的正面全部被照到， 画面很少或几乎没有阴影。在我们的动画中，为了特写建筑的某个部位， 会少量的使用这种光。 2. 前侧光：光线的投射方向与摄影机的光轴成水平 45 度角。受前侧光 的影响，对象会形成受光面、背光面以及阴影，能较好的体现物体的立 体感、轮廓与质感。在我们的项目中最经常使用。 3. 侧光：光线方向与摄像机光轴成 90 度。也会在对象表面形成受光背 光，对比十分强烈，是一种很好的造型光。 4. 逆光：光线的投射方向与摄像机的光轴相对并来自被摄物体后方。在 逆光的照射下物体自身不被照亮只有边缘被照亮。所以，逆光也是创作 剪影的常用光，会形成一种非常唯美的画面效果。我在动画中运用了逆 光，作为一种尝试，其效果并不明显。 在整个动画场景的灯光设置中，我主要采用两种基本的布光方法，即三 角形灯光照亮法和区域照亮法。 三角形灯光照亮法：设置主光远、辅光源和底广元。在动画中的一些局 部的小场景中均使用这种布光。 区域照亮法：将场景分为多个区域，每个区域设置的灯光只照亮次区域。 采用灯光的衰减。在动画中一些整体大型的场景中使用。 4.1.54.1.5 摄像机及动画摄像机及动画 我们在用动态影像技术对建筑本身进行展示时，最重要的是体现出建筑 在艺术方面带给人的一种享受。摄像机是建筑动画最重要的决定因素。在对 摄像机动画的设计中，我将景分为特写、近景、中景、和远景。在用摄像机 3D 技术再现中国古典园林 27 从不同的试点和视距进行拍摄。并将镜头的运动分为推、拉、摇、移、俯、 仰、快镜头与慢镜头。 在构图中，尽量时刻把要表现的部分放在画面中最引人注意的地方，并 注意保持画面的空间感。在整个动画的制作中，主要运用以下两种方法： 1. 摄像机路径动画：包含了 3d 在物体位置方面的全部动画控制，自主 为摄像机设置运动路径，可随意控制摄像机从路径的何处开始运动。但 始终保持摄像机的视角切不能为关键点设置动画。 2.用关键祯制作动画：只设置关键点动画，两个关键点之间的动画由 3d 自动生成。可通过摄像机动画编辑器来修改动画。并可谓关键点单独 设置动画或添加特效。 4.1.64.1.6 渲染与合成渲染与合成 园林动画在中期渲染时采用 JPEG 格式，在后期对动画采用最终的输出 渲染时采用 MPEG-4 的压缩格式对图形进行压缩并将文件保存为 AVI 格式。最 后使用 Premiere 剪辑视频、添加音乐、合成动画。 第四章 详细设计和主要建筑设计说明 28 4 42 2 部分建筑设计详细说明部分建筑设计详细说明 中国传统的建筑非常讲究虚实和层次关系，而凉亭则是虚实和层次的一个重 要的表现手段。把凉亭空透的虚静之美与层山叠林的实景结合起来，是中国园林 中艺宛构造的常用的虚实处理方法。在把握整体效果的同时，十分注重一些细节 的表现，力求画面显得精致，以表现出凉亭玲珑轻巧的特征。在画面空间层次的 把握上，我们采用近景、中景、远景层层递进的处理方法，使画面有很强的空间 感。 凉亭的制作流程如下： 1. 创建半径为 8，4 的圆环，采用拉伸命令和锥化命令完成柱基的创建，然后以 旋转关联复制 3 个，调整位置如图 4-9，4-10 所示。最后将已制作完成的 “柱基”材质赋予四个柱基。 图4-9 柱基顶视图 3D 技术再现中国古典园林 29 图4-10柱基透视图 2. 在顶视图中创建一个柱体，并与任意一个“柱基”进行 x,y 轴对齐，同时以 旋转关联复制 3 个柱体调整位置如图 4-11，4-12 所示，最后将调配好的材质 赋予四个柱体造型。 图4-11 柱体顶视图 图4-12柱体透视图 第四章 详细设计和主要建筑设计说明 30 3. 在正面视图中创建两个方体，分别命名为“檐枋”和“檐枋 01” ，将材质赋 予它，调整位置如图 4-13，4-14 所示。采用二维线形，利用拉伸命令制作 “枋头” 图4-13檐枋顶视图 图4-14 檐枋透视图 3D 技术再现中国古典园林 31 4. 运用线工具绘制如图 4-15 的“棂格”图形和如图 4-16 的“雀替”图形，并 分别赋予相应的材质。最后沿 x 轴方向关联镜像复制。 图4-15棂格效果图 图4-16雀替透视图 第四章 详细设计和主要建筑设计说明 32 5. 创建一个方体，命名为“主梁” 。然后旋转复制三个调整位置如图 4-17 所示。 图4-17 主粱透视图 6. 创建一个方体，命名为“抹角梁” 。然后旋转关联复制 7 个，并且绘制一个多 边形命名为“顶柱” 。调整位置如图 4-18 所示。 3D 技术再现中国古典园林 33 图4-18抹角梁透视图 7. 创建一个方体，命名为“角梁” ，调整其位置。并且通过阵列命令将角梁阵列。 阵列之后的形态如图 4-19 所示。 图4-19角梁效果图 第四章 详细设计和主要建筑设计说明 34 8. 在正面视图中创建一个方体，命名为“连檐” 。然后对其执行弯曲命令，之后 对弯曲后的“连檐”造型执行 FFD 盒命令，对其进行变形处理。调整位置如 图 4-20 所示。 3D 技术再现中国古典园林 35 图4-20连檐效果图 9. 在正面视图中创建 16 个长方体，并对它们进行旋转和移动等操作，调整其最 终位置如图 4-21 所示。分别将他们命名为“檐橼”-“檐橼 15” 。最后赋予 材质。 图4-21檐橼效果图 第四章 详细设计和主要建筑设计说明 36 10. 继续在正面视图中创建 16 个小方体，分别对它们进行旋转移动变换调整如图 4-22 所示。将它们分别命名为“小檐橼”-“小檐橼 15” 。 图4-22小檐橼效果图 3D 技术再现中国古典园林 37 11. 锁定旋转角度 45 度，运用旋转工具将“檐橼”和“小檐橼”旋转关联复制 7 个调整其位置如图 4-23 所示。 图4-23 顶部效果图 12. 最后将前期制作好的“八角攒尖顶” ， “石栏杆”以及“门洞墙”合并到场景 中，其形态如图 4-24 所示。 第四章 详细设计和主要建筑设计说明 38 图4-24 凉亭整体效果图 3D 技术再现中国古典园林 39 第五章第五章 结束语结束语 经过多次调整和修改，古典园林设计及漫游动画已经基本达到预期目标：在 硬件条件有限的情况下最大限度的实现园林的艺术效果。动画流畅自然，特效和 谐自然。 在整个的设计过程中，我体会到一个项目的前期策划对项目本身的决定性影 响。3D 动画的制作是一个涉及内容繁杂且工作量很大的项目，中间设计的变动 或者前期策划的不完善都可能造成工作量的成倍增长。尤其是在团队合作完成统 一项目的时候，前期策划的完善性与稳定性就显得更加重要。这与我们平时开发 软件边计划边变化的情况有很大的不同。我想一个 3D 项目的成功与否，有百分 之八十将决定于前期的策划和准备。它是整个项目最为重要也是决定项目生命的 一个重要阶段，而不是一个程式化的过程。 其次，作为一个非设计专业的本科生，我在这个项目的开发过程中清楚地了 解了动画制作的艰辛和快乐。从初期建模的单调和辛苦到后期合成看到效果后的 欣喜。我惊叹于 3D 设计软件那涵盖动画设计及影视特效等的强大功能，也窥到 3D 技术给 CG 行业带来的无限发展空间。 3D 设计不仅仅是一个繁杂的项目创建过程，同时也是艺术创造过程。这就需 要在平时积累足够的知识，积累足够的设计经验，才能将项目做得更好。仅仅依 靠娴熟的软件操作是不够的，就拿这次的古典园林设计来说。在项目的初期，我 们整个小组开了好几次会都没有找到主题，根本无从入手。后来通过阅读古典园 林的相关书籍，以及建筑设计的一些精品，通过别人的设计引发自己的思维，才 最终设计出了这个项目的轮廓。 致谢 40 致谢致谢 3D 古典园林设计及漫游动画项目开发至今，得到了很多老师和同学的支持和 帮助。在这里，首先要感谢我的导师教授。他给予我们很大的支持，为我们找寻 资料，督促项目的进展，并提出了很多建设性的意见，让我真正感受到作为一个 项目中的一员所需要承担的责任和义务。 同时还要感谢陈旭明学长为我提供了许多 3D 制作方面的书籍材料，对园林 的设计提出了许多建设性的意见。 感谢小组成员王圣杰同学和吴河银同学，感谢他们紧密无间的合作。 感谢马铭远同学，他给我很多建筑方面的书籍以及在技术上给我很多提示和 指导。 感谢 620 宿舍的全体成员，他们项目提供了许多意见并给我很多鼓励。 3D 技术再现中国古典园林 41 参考文献 1高志清, 胡爱玉.3ds MAX8 园林及古典建筑效果图制作技法精研M. 中国：中国水利 水电出版社，2006. 2周长勇.3dsMAX 装潢与动画设计教程M.中国：电子工业出版社，2006. 3鲁英灿，康玉芬.15 天从入门到实践-电脑建筑效果图制作专业教程 M.中国：清华大 学出版社，2006. 4黄冠华，韩涌，王瑶. 3ds max 渲染技术课堂 VRay 应用技法精粹M.中国：北京科海电 子出版社，2006. 5王军. 3ds max 动画技术大全：场景篇M.中国：电子工业出版社，2006. 6高志清. 园林及建筑小区规划效果图制作技能特训M.中国：中国水利水 电出版社，2003. 7高志清. 3DSMAX 影视动画M.中国：中国水利水电出版社，2006. 8袁阳，马永强. 3ds max 8 中文版标准教程M.中国：中国青年出版社，2006. 9徐峰，丛磊，曲梅. Photoshop 辅助园林制图M.中国：化学工业出版社，2006. 10肖永亮. Photoshop+3ds max 游戏场景设计M.中国：机械工业出版社，2007. 11史宇宏，张传机，陈玉蓉. 零基础学 Premiere 中文版M.中国：清华大学出版社，2007. 12朱长利，瞿丽男. Premiere 6.5 视频制作轻松上手M.中国：清华大学出版社，2004. 13姜舜，师春祥. 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