（美术学专业论文）计算机软件在环境艺术表现中的应用研究.pdf

摘要 在环境艺术设计的表现中，表现图占有了非常重要的地位，它能够最直观的表达出 设计者对空间的设计理念，接受方也能很清晰的感受到设计者所表达的设计意图。环境 艺术设计的表现图，其传统方式是手绘形式，最初是在画家或工匠们手里的设计草图， 这些草图是设计者为设计的建筑或室内装饰绘制的参考图，以便施工者在施工时具有明 确的目标和要求。由于是具有专业绘画水准的设计师所为，因此这些图纸除了具有说 明性外，同时还具有了很强的观赏性。 随着计算机辅助设计的产生与普及，在环境艺术设计的表现领域，计算机技术也迅 猛的发展起来，出现了很多专门用于绘制环境表现图纸的软件，这些软件的发明，不仅 提高了环艺设计师的工作效率，还使图纸更加规范化，明确化和生动化。 本文通过对现代计算机绘图软件的深入研究，比较传统手绘技法与现代技术的区别 与联系，充分证明了现代计算机技术在环境艺术设计表现中的重要作用与价值。 环境艺术设计表现最常用到的软件有四类，二维绘图软件、建模软件、渲染软件、 和后期处理软件，本文用多个设计实例来说明这几个绘图软件的应用范围和它们对于环 艺设计表现的影响。2 0 世纪8 0 年代，计算机软件开始在环艺表现中运用，那时的软件 版本较低，其运算速度和灵活性不高，所绘制的图纸不仅失真而且缺乏生动性，无法跟 优秀的手绘效果图相比。设计师很难接受操作繁琐，效果不佳的软件绘图。到了2 1 世 纪，随着计算机技术的不断提高。硬件的高频度升级，环艺绘图软件也在不断的进步， 这时的软件操作更加的简单，图面的效果也有了显著的提高。它模拟现实的能力甚至超 出了手绘表现，因此，广泛被环艺设计师认可和使用。本文中的小户型家居设计实例， 就是从家居设计的整个过程来说明计算机绘图软件在这个过程中所扮演的重要角色。 关键词：环境艺术设计、表现、计算机技术、软件 m a b s t r a c t u 3 l i a o l i ne n v i r o n m e n ta r td e s i g np e r f o r m a n c e ，t h eg r a p he x p r e s s i o nw a yh e l dt h ee x t r e m e l y i m p o r t a n ts t a t u s ，t h eg r a p hc a nt h em o s td i r e c t - v i e w i n gp e r f o r m a n c ed e s i g n e rt ot h es p a t i a l d e s i g ni d e a ，a c c e p t st h es i d e a l s ot ob ea b l et h ev e r yc l e a rf e e l i n gt oa r r i v et h ed e s i g nt h o u g h t w h i c ht h ed e s i g n e re x p r e s s e s 。e n v i r o n m e n ta r td e s i g ng r a p he x p r e s s i o n ，i t st r a d i t i o n a lw a yi s t h eh a n d p a i n t e df o r m ，t h ee f f e c tc h a ai sa tf i r s ti nt h ep a i n t e ro ri nt h ea r t i s a nh a n dr o u g h p l a n ，t h e s es c h e m a t i cd i a g r a m sa r et h ed e s i g n e rf o r t h ed e s i g nc o n s t r u c t i o no rt h ei n t e r i o r d e c o r a t i o np l a nr e f e r e n c ed i a g r a m ，i no r d e rt oc o n s t r u c t i o ni nc o n s t r u c t i o nt i m eh a st h e e x p l i c i tg o a la n dt h er e q u e s t ，b e c a u s eh a st h es p e c i a l i z e dd r a w i n gs t a n d a r dd e s i g n e r b e h a v i o r ，l h e r e f o r et h e s eb l u e p r i n t sb e s i d e sh a v et h ed e c l a r a t i v e ，s i m u l t a n e o u s l ya l s oh a d v e r ys t r o n go r n a m e n t a l 。 a l o n gw i mc o m p u t e rg r a p ha r td e s i g np r o d u c t i o na n dp o p u l a r i z a t i o n ，i ne n v i r o n m e n ta r t d e s i g ng r a p hp e r f o r m a n c ed o m a i n ，c o m p u t e rt e c h n o l o g ya l s os w i f ta n dv i o l e n td e v e l o p m e n t ， a p p e a r e dv e r ym a n yh a su s e di nd r a w i n gu pt h ee n v i r o n m e n td e s i g np a p e rs p e c i a l l yt h e s o f t w a r e ，l h e s es o f t w a r ei n v e n t i o n ，n o to n l ye n h a n c e dt h el i n ks k i l ld e s i g n e r sw o r k i n g e f f i c i e n c y ，a l s oc a u s e st h eb l u e p r i n ts t a n d a r d i z e d ，c l a r i f i c a t i o na n dv i v i d 。 b ym e a n so fm o d e mc o m p u t e rg r a p h i c ss o f t w a r ef o ri n - d e p t hs t u d y ，c o m p a r i s o no f t r a d i t i o n a lh a n d - d r a w nd i s t i n c t i o nb e t w e e nt e c h n i q u ea n dm o d e r nt e c h n o l o g y , a n dc o n t a c t ， f u l l yp r o v e dt h a tt h em o d e mc o m p u t e rt e c h n o l o g yi ne n v i r o n m e n t a la r ta n dd e s i g ng r a p h i c a l e x p r e s s i o no f t h ei m p o r t a n tr o l ea n dv a l u e 。 t h ee n v i r o n m e n ta r td e s i g n p e r f o r m a n c e m o s t c h a n gy o n g d a os o f t r a r e h a sf o u r k i n d s ， t w o - d i m e n s i o n a lm a p p i n gs o f t w a r e ，m o d e l i n gs o f t w a r e ，r e n d e r i n gs o f t w a r e ，a n dl a t ep r o c e s s i n g s o r w a l e ，t h i sa r t i c l ew i t hm o r et h a no n ed e s i g ni l l u s t r a t et h em a p p i n gs o f t w a r ea p p l i c a t i o n sa n dt h e i r p e r f o r m a n c ei m p a c tf o r t h el i v i n gd e s i g n 。t h e2 0 t hc e n t u r y , 8 0y e a r s ，t h ep e r f o r m a n c eo fc o m p u t e r s o f t w a r eb e g a ni nt h eu s eo fs t u d i oc 姆，a tt h a tt a m et h es o f t w a r ev e r s i o no ft h el o w ，l h es p e e da n d f l e x i b i l i t yo fi t so p e r a t i o ni sn o th i g h ，t h ed r a w i n g sa l ed r a w nn o to n l yt od i s t o r t i o na n dt h el a c ko f v i v i d ， c a nn o tb eh a n d - d r a w nr e n d e r i n g sw i t he x c e l l e n tc o m p a r e dt o 。d e s i g n e ri sd i f f i c u l tt oa c c e p tt h eo p e r a t i o n i v o f c o m p l i c a t e d ，e f f e c t so f p o o r 盈d j 隆w a mm a p p i n g b yt h e2 1s tc e n t u r y ，w i t ht h ec o n t i m l o u si m p r o v e m e n t o f c o m p u t e rt h n o l o g y ，h i g l ld c g 嘴0 f h 棚u p g r a d e s ，s t u d i oc i t yh a sa b ob o 眦p r o g r e s si l l 她咖 始, w a r e n i i s6 m e ，吐i e 瞌w a 舱e v mm 翻孵s i m p l eq 冀姻矗阻，l l 鹭e f f e c to fs 翟乜c eh a ss l s ob e e na s i g n i f i c a n t 诬嵋玎戮i n 。i ti st h ea b i l i t yt os i m u l a t er e a lh a n d - 删a n de v e nc 蹦冶d e dt h ep e r f o r m a n c eo f o s o , i sv a e t y 心唧i 翟 da n dt h e 饿姆o fe n v i r o n m e n t 祈d e s i g n e r s t h i sa r t i c l e , e x a m p l e so ft h e s m a u - f a m i l yh o m ed e s i s n ，i sf r o mh o m ed c s i g nt oi l l u s t r 眦t h ea l t i 坞p r o c e s so fe a m p u t e r 黟枇s s o f l w s r ei nt h i sp r o c e s sp 】母嘲纽i 妇叩叫恤皿r o l ei n 。 k e yw o r d s ：e n v i r o n m e n t a la r td e s i g n ，g r a p h i c se x p r e s s ，c o m p u t e rt e c h n o l o g y ，s o f t w a r e v 学位论文原创性声明 本人所提交的学位论文计算机软件在环境艺术表现中的应用研究，是在导师的 指导下，独立进行研究工作所取得的原创性成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中标明。 本声明的法律后果由本人承担。 论文作者( 签名) ：胡佳莹 榔影 黼名璐亿 2 0 0 9 年9 月1 2 日2 0 0 9 年9 月1 2 日 学位论文版权使用授权书 ，! ，t 廿： 一i f，一j i 一，r - ! 一 ，、，o p 川 一， 本竽位论又作者元釜j 肼刑北帅范大字句权保留开i 口j 崮豕匀天鄙lj 耿矽l 列运父竽 位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权河北师范大学可以将学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可q p 以采用影印、缩印或其它复制丰- 4 段保圳，、一i + ，、以 一h ，圳：山川、7，州y r i h，l 一 - p - 存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在年解密后适用本授权书) 论文作者( 签名) ：胡佳莹 钥饰吃。 2 0 0 9 年9 月1 2 日 指导教师( 签名) 2 0 0 9 年9 月1 2 日 1 1 引言 优秀的环艺设计表现图不仪能使设计堙念得到更完美的表现，还能使接受方更容易 的理解到设计师的创作意图，能在更深的层次打动接受方。传统的表现方式是设计者的 手绘表现，优秀环艺设计师都是优秀的画家，他们能从审美的角度表现出充满美感的表 现图，这些图纸的审美性很强，但它的模拟真实性和大众的说服性却较差。计算机绘图 软件的出现，解决了设计师手绘表现的繁琐丽又重复的劳动，软件绘图的模拟现实能力 非常强大，表现图几乎接近真实照片效果，这使设计师的创作能力以真实的方式模拟出 来，大众对此的接受也很容易。这种模拟真实的表现图能细致、明确的表现出设计师的 预期想象，表达的效果是生动、真实、细腻笳。 计算机绘图软件的出现，是环艺表现的一个历史性的飞跃，它突破了传统技法对纸 笔的依赖，转向了对鼠标的控制，用先进的科学技术创作出更具时代感、更适合专业要 求的优秀表现方式。 第一章环境艺术设计表现概述 1 1 环境艺术设计概述 “环境艺术”是一个大的范畴，综合性很强，是指环境艺术工程的空间规划，艺术 构想方案的综合计划，其中包括了环境与设施计划、空间与装饰计划、造型与构造计划、 材料与色彩计划、采光与布光计划、使用功能与审美功能的计划等。其表现手法也是多 种多样的。著名的环境艺术埋论家多伯( r i c h a r dp d o b e r ) 解释遭：环境设计“作为 一种艺术，它比建筑更巨大，比规划更广泛，比工程更富有感情。这是一种爱管闲事的 艺术，无所不包的艺术，早已被传统所瞩目的艺术，环境艺术的实践与影响环境的能力， 赋予环境视觉上秩序的能力，以及提高、装饰人存在领域的能力是紧密地联系在一起 的 。 环境艺术乃是绿色的艺术与科学，是创造和谐与持久的艺术与科学。城市规划、城 市设计、建筑设计、室内设计、城雕、壁画、建筑小品等都属于环境艺术范畴。它与人 们的生活、生产、工作、休闲的笑系十分密切。随着人民生活水平、居住水甲鹄提高， 人们对各类环境艺术质量的要求越来越高。 环境艺术设计作为一门新兴的学科，是二战后在欧美逐渐受到重视的，它是二十世 纪工业与雨品经济高度发展中，科学、经济和艺术结合的产物。它一步到位地把实用功 能和审美功能作为有机的整体统一起来。环境艺术的理念和实践，就是在这样的背景和 基础上在我国崛起和发展的。 1 2 什么是环境艺术设计的表现 设计的表现属于信息传递的概念，信息“通常需通过处理和分析来提取。信息的量 值与其随机性有关，如在接收端无法预估消息或信号中所蕴含的内容或意义，即预估的 可能性越小，信息量就越大。 而这种预估在环境设计中往往是有较大影响的，几乎是 所白的人都会对自己将要生活的空间有特定的形式期待，如果设计所表达的理念与之相 左，往往很难获得通过。在所有的艺术设计门类中，环境艺术设计信息的获取是最为困 难的类型之一，其原因就在于信，息量很难达到最大。由于设计的最终产品不是学件的物 质实体，而是由空间实体和虚构的环境氛围所带来的综合感受，即使选用视觉最容易接 2 受的图形表达方式，也很难将其所包含的信息全部传递出来。在很多情况下。同一表达 方式。面对不同的观众，会得出完全不同的理解。因此，环境艺术设计的表现，必须调 动起所有的信息传递工具才有可能让受众真正理解。 环境艺术设计的袁现方式总的说米有以下几种： 1 图纸的表达 在环境设计表达的类型中，图形以其直观 的视觉物质表象传递功能，排在所有信息传 递工具的首位。( 如图1 、图2 ) 虽然环境艺 术设计的最终结果是包含了时间要素在内的 j 四维空间实体，而设计的过程却是在二维平 面作 j f 、 、： r 是 罔1 罔的过程中完成的，利用二维平面完成具有四维 要素的空间表现，是一个非常困难的任务，因此 尽量调动起所有可能的视觉图形传递工具，就成 为环境艺术设计图画作业必须的j ：作。 圈2 2 文字与口头表达 书面的文字同样是环境艺术设计中重要的表达1 ：具。图形只有通过文字的解析穿插 才能最大限度的发挥出应有的效能。同时文字的表达能够深入到理论的深度，在设计项 目的策划阶段、设计概念的确立阶段以及设计方案的审批阶段均能胜任于信息传达的深 化要求。 门语表达是降| 形与文字表达的进步深化。由于环境艺术设计的最终实旄必须经由 使用方的虽终认可，所以尽管图形与文字的表达方式具有信息传递的全部功能，但并不 能代替人与人之间的直接情感交流，尽管现在的信息传递工具已经十分先进，有移动电 话、计算机网络、远程视频等，然而单向的信息传递即使是爆炸性的，也不定会被接 受方理解。更何况大多数使用方都不是专业人上，并不是所有的人都能充分理解设计图 纸中所包含的信息。信息的发送与接收，以及烈方沟通的最佳方式，仍然是人与人面对 面的直接表述。由于交往中口语伴随着讲述者的表情及肢体语言的辅助，能够产生种 特殊的人格魅力，从而获得时方的信任与理解因此在环境设计的各个环廿都少不了 语的表达。 3 空间模型表达 环境设计的四度卒间特i l i 、卒问模型的表达方式，无论在学爿阶段还是设计实施阶 段，都是理想的专业表达方式( 如| 璺| 3 ) 。 只是由于尺度、材料、时间、财政的关系 我们不可能每个方案都做成1 ：l 的模型， 而小尺度模型观看的角度与位置，很难达 到身临其境的效果。所以在计算机模拟技 术出现之前，模型的信息传递功能在某些 方面还赶不上透视效果图。当然随着计算 圈3机技术的发展和这种先进工具的普及应 用，空间模型完全可以用虚拟的方式实时展现。因此今后空间模型的表达会逐渐转变为 虚拟的方式。同时随着计算机运算速度的进一步加快我们不仅可运用它来绘制图纸， 而且可以真正使用计算机进行其他辅助设计与表达。 1 3 表现的方式及作用 通常图画作业采用的表现技法包括：徒手画( 速写、复制描图) ，正投影图( 平面 图、立面图、削面图、细部节点详圈) ，透视图( 一点透视、两点透视、三点透视、轴 铡透视) e 徒手画主要月j 于平面功能布局和宁间形象构思的草图作业：正投影图主要用 于方案与施工图的正图作业；透视国则是室内空间视觉形象设计方案的虽佳表现形式。 ( 找到合适的图进行图解) 环境设计的图面作业基本是按照设计思维的过程来设置的。环境设计的思维一般要 经过概念设计、方案设计、施工图设汁三个阶段。平面功能布局和空问形象构思草图是 概念设计阶段图形表达的主体；透视图和平立面图是方案设计阶段图形表达的主体；剖 面图和细部节点详图则是施j ：图设计阶段图形表达的主体。设计每一阶段的图形表选， 在具体的实施过程中并没有严格的控制，为了设计思维的需要，不同图解语言的融汇穿 插是环境艺术设计图形表达经常采用的一种方式。 第二章环境艺术表现的传统手绘技法 2 1 环艺表现的发展历程 存罔形表现中透视效果罔一直占有举足轩重的地位它是设计师以绘画的形式进行 表达、交流，用图形表达设计意图的重要手段当工程的设计方案阶段完成后，为了检 验设计是否达到了预期的效果，设计师们常以透视效果图的形式进行推敲和修正，以便 更合理更美观的完善整个设计。 在不同的历史时期与不同的范围效果图有不同的称谓，如设计渲染图、建筑画等t 而在环境艺术领域较长期以来的称谓是。建筑表现”，然而，随着社会的进步与发展， 人们对建筑空间的要求己从原来相对单一的领域拓展至更加宽泛的领域，其范围已大大 扩展，因此“建筑袁现”的称谓已不能包含这种现实的要求。由此，环境艺术设计表现 图或环境艺术设计效果图，这种包容性更大也更确切的名称诞生了。 效果圈最初是在画家或工匠们手里的设计草图 图4 水彩颜料，使建筑表现图在表现形式上得到了拓展 个传统的方法一直持续到今天。 ( 如图4 ) ，这些草图是设计者为设 计的建筑或室内装饰绘制的参考 图，以便簏工者在施工时具有明 确的目标和要求。由于是具有专 业绘画水准的设计师所为，因此。 这些图纸除了具有说明性外同 时还具有了很强的观赏性。早期 的建筑画足用水笔画在羊皮纸 上，或用钢针在钢板上刻画，经 腐蚀处理绘制成铜板画。n t1 6 世纪时，出现了在纸张上作画的 并且在欧洲得到了迅速的普及，这 建筑画由于在西方已经经历了几个世纪的历程，在文艺复兴前后，西方美术家与建 筑家的划分是不十分明确的，因此曾产生了许多建筑装饰的绘画大师，如达芬奇- 米 开朗基罗，都曾用素描设计表现过宏伟的大教堂。西方新建筑运动兴起后，出现一批现 代建筑师他们在职业制作中，使建筑绘画逐渐脱离了纯美术绘画的行列步入工程设 计领域，直接为工程绘画服务，成立了一个独立的画种。现代美国著名建筑师莱特、文 丘里等也都擅长用彩色铅笔来表现建筑画在设计艺术的道路上。他们往往是遵循从自 然到绘画，再走向建筑的过程。 从中国古典建筑发展的历史看尽管没有明确意义的“建筑表现罔”。然而建筑 设计的构思草图以及最初的设计全景图从某种角度讲就是具有效果图意义的“建筑表现 图”。另外，在中国传统的绘画里，与建筑画相关的内容是丰富多彩的，如河北唐县出 土的战国时期的中山王陵兆遇图就是以金线镶嵌在石板上形成的建筑画，春秋时期 的漆器残片上，也画有台榭的建筑形象，还有汉代的画像砖、石刻艺术都有许多建筑样 式或室内陈设的图形。宋代张择端所绘的清明上河图则十分详细的展现了当时的建 筑形式和社会生活。通过风俗画的形式表现了建筑与人的关系。明清时期的园林题材则 不胜枚举，这些作品在表达上以线为主，大多绘制在宣纸或绢上呈现了独特的东方文 化的表现风格。 22 传统的优秀建筑家必须是优秀的画家 一个优秀的建筑家必须是优秀的画家，但优秀的画家并不一定是优秀的建筑家。建 图5 筑家和画家有其共性，也有其特性。 画家的任务是创造出作品，供人欣 赏，从中得到美的享受。建筑家的任务 是创作出建筑物，非但可咀供人欣赏 从中得到美的享受、而且能够实用，满 足人们工作和生活的需要。因此，一个 优秀的建筑家，必须在专业美术方面有 较深的研究。尤其是对形体、空间的创 作能力和色彩应用能力的培养、建筑画 表现技法的基础训练、整体的艺术修养 和欣赏水平的提高。( 如图5 ) 在绘画技法方面，传统的优秀建筑家也要在以下三个方面有较高的水平： 结构索描结构素描不苛求一定距离、光源下的视觉效果。以线条造型为主 要手段，强调准确的透视关系强调大块的形体结构。结构素描是非常适用于表现建筑 的一种绘画技法，如果再配合速写和默写的训练，能够有效提高记忆和想象能力。 速写和默写在练习结构素描的基础上，要锻炼在很短时间内主要用线条表现物体 的能力。这种技能用处很多，可以提高概括、组织、处理画血的能力。 色彩写生对色彩的冷暖、调和、对比的规律的深入练习和理解，从感性认 识进入理性认识，以增加在色彩运用时的主动性，才能在建筑设计图中以色彩表达设计 意图和情趣。 2 3 环境艺术设计效果图的手绘表现技法 环境艺术设计创作的主要对象是环境设计而不是单纯的效果图，因此，绘画是表达 设计构思的一种手段而决非目的。环艺效果图只是把设计构思如实的预先展现于画面， 所以尽管一般绘画有无数大相径庭的流派和风格，有些甚至是让人难以理解的抽象的概 念，但环艺效果图却古今中外都倾向于写实，在第一印象中就要为人们所理解和接受。 环境艺术设计效果图的手绘表现技法总的来说都是一些能够真实的反应事物的结构、质 感、光感的绘图方法。大体上来说有以下几种： 1 室内透视及网格法绘制效果图 讲解一点、成角及平角透视在室内设计中的画法，利用网格进行室内透视的等比例 缩放。 2 室内效果图速写技法 速写是快速表现效果图的最简捷的方法，同时也是写生及收集各种素材最有效的绘 画形式。 3 室内彩色铅笔效果图技法 彩铅画法有方便、简单、易掌握的特点，运用范围广，效果好。可表现多种颜色和 线条，能增强画面的层次和空间。 4 室内马克笔效果图技法 马克笔是较理想的效果图绘制工具，它快捷，方便，表现力强。制作需要立即交付 使用的效果图时，它确实能大大提高工作效率。 5 室内水彩效果图技法 水彩是透明颜料，水彩画的特点是淡雅，明快，技法丰富，具有很强的表现力。 水彩与铅笔画、钢笔画结合起来，成为铅笔淡彩或钢笔淡彩，这种表现形式常用于室内 效果图，它简便，快捷，能充分体现层次与结构。 7 6 室内水粉效果图技法 水粉色表现力强使用简便十分适用于室内效果图。用水粉色可以充分地表现 室内的空间感，光感，质感。水粉色出于台有粉质，具有较强的遮盖j ，刘画面修改加 工的余地比水彩大。 7 室内效果图综合技法 采用多种绘画工具综合使用 能表现一些特殊的画面效果。水彩 与彩色铅笔结台：用水彩色渲染， 用彩色铅笔表现某些细部或材料 质感。马克笔与水彩结合：当水 彩表现感到重量感不足时，用马克 笔修饰局部，能加强重量感及材质 感。水彩与水粉结合；用水彩表现 图6玻璃，窗纱或家具台面等局部，用 水粉表现地毯，家具，灯具，两种材质对比使用，能增加质感，同时也节省了绘画时间。 ( 如图6 ) 第三章计算机技术在环艺表现中的广泛运用 自人类诞生以来，曾发明了千万种工具，其中电子计算机是最伟大的发明之一。所 有的发明，是人类各种器官的扩大与延长，电子计算机的发明是人类大脑智能的扩大与 延伸，它使人类更聪明、更富于智慧，它是最高级的智能工具。如今已经是计算机时代 了，计算机技术对艺术、艺术设计的冲击和影响已经初见端倪，而且势不可挡。 2 0 世纪8 0 年代初，电子计算机图形艺术设计，作为最尖端的视觉表现手段在我国 大张旗鼓的出现于电视、电影、平面艺术设计、工业设计、展示艺术设计、建筑环境艺 术设计和服装设计等大众传播媒介和视觉艺术设计领域之中。 计算机图形艺术设计( c o m p u t e rg r a p h i c sd e s i g n ，c g d ) ，是计算机图形学( c o m p u t e r g r a p h i c s ，c g ) 的一个分支，是介于艺术设计学与计算机图形学之间的边缘学科。计算 机图形学是运用计算机对图形数据和图形显示进行相互转换的方法和技术。计算机图形 学就是研究图形的输入、图形对象的构造和表示、图形数据库管理、图形数据通信、图 形的操作、图形数据的分析以及如何以图形信息为媒介实现人机交互作用的方法、技术 和应用的一门学科。它包括图形系统使件研究、图形软件研究和软件应用研究等几个方 面。而计算机图形艺术设计属于计算机图形学的软件应用研究范畴。 计算机图形艺术设计是以计算机为平台，由二维、三维、四维图形、图像以及与音 频等要素组成的，按照一定的视觉艺术设计规律形成静态的、动态的、或动态交互的现 实或虚拟现实的视听图形和图像艺术设计。计算机图形艺术设计所涉及的领域很广，目 前看来它较多的表现在视觉艺术领域，但是从科学与艺术相结合的边缘学科的角度来 看从文化到艺术、从科学到教育、从工程到军事等等，可以说，所有在计算机屏幕上 显现的图形或者图像，都是计算机图形，都存在一个美与不美的问题，都需要经过视觉 艺术设计，都是计算机图形艺术设计的内涵和外延。 3 i 精确绘图软件a u t oc a d 3 1 1 软件简介 a u t oc a d ( a u t oc o m p u t e ra i d e dd e s i g n ) 是美国h u t o d e s k 公司首次于1 9 8 2 年生 产的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。 现已经成为国际上广为流行的绘图工具。d w g 文件格式成为二维绘图的事实标准格式。 9 a u t oc a d 具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。 它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中 更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。 a u t oc a d 具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上 运行，并支持分辨率由3 2 0 2 0 0 到2 0 7 8 1 0 2 4 的各种图形显示设备4 0 多种，以及数 字仪和鼠标器3 0 多种，绘图仪和打印机数十种，这就为a u t oc a d 的普及创造了条件。 在环境艺术设计领域a u t oc a d 主要用于标准图纸的绘制，平面图、立面图、剖面 图、细部节点详图，a u t oc a d 软件能够提供绘制这些图纸更简易、更精确的方法。以二 维形式表达的工程图是工程技术人员反映其设计思想的语言，工程图中还包含着一些行 业约定和简化：同时，由于它通过选择最合理的投影面、剖切位置和剖切方式来表达工 程中的几何和施工信息，因而具有简单、完整和准确等特点。a u t oc a d 软件能够帮助设 计者用最简单的方式来完成二维图纸。 3 1 2 简约直观的c h l ) 用户界面 了解c a d 的用户界面首先要了解菜单、工具栏和工具选项板这个主要的部分，菜单 栏可以使用任一种方法从菜单栏中显示下拉菜单，也可以指定替换荣单。快捷菜单显示 快速获取当前动作有关命令的快捷菜单。对象捕捉菜单从快捷菜单快速便利地指定对象 捕捉。工具栏使用工具栏上的按钮启动命令，显示弹出工具栏和工具栏提示。工具选项 板是“工具选项板窗口中选项卡形式的区域，提供组织、共享和放置块及填充图案的 有效方法。工具选项板还可以包含由第三方开发入员提供的自定义工具，由绘图人员自 定义的工具更有利于提高绘图速度和简易度。 其次，要了解命令窗口，命令窗口可以在可固定并可调整大小的窗口( 称为命令 窗口) 中显示命令、系统变量、选项、信息和提示。命令窗口也就是我们所说的状态栏， 它的使用方法是在命令行中输入命令，可以使用键盘输入命令。有些命令具有简短的名 称，称为命令别名。在命令行中输入系统变量系统变量是控制某些命令工作方式的设置。 通过命令窗口的指令要求，初学者都能很快的了解工具的使用方法。 再次，就是自定义图形环境，自定义图形环境可以自定义工作环境中的许多元素 以满足用户的需要。例如设置界面选项，可以更改窗口中使用的颜色并指定图形自动保 存的时间间隔。自定义启动命令行开关可以为每个工程指定单独的启动例程。保存和恢 复配置配置存储图形环境设置。可以为不同的用户或工程创建配置，然后通过输入和输 i o 出配置文件共享配置。这个功能使绘图更加自主和便捷。 3 1 3c a d 绘图的准确性 c a d 软件拥有强大的绘制、组织和保存图形的功能，这一强大的功能能使绘制的图 纸有较高的准确性。首先，要了解开始并保存图形的方法，绘制图形时，可以指定要使 用的单位类型和其他设置。还可以选择如何保存工作，包括保存备份文件。从头开始创 建新图形，快速创建新图形的方法是从头开始，使用默认图形样板文件中的设置。使用 设置向导逐步地建立基本图形设置。使用样板文件创建图形，图形样板文件包含标准设 筻。从提供的样板文件中选择一种，或者创建自定义样板文件。保存图形与使片j 其他 w i n d o w s 应用程序一样，保存图形文件以便日后使用。可以设置自动保存、备份文件以 及仅保存选定的对象。 其次，要了解打开现有图形的方法，可以使用多种方法查找和打开一个或多个现有 图形，甚至已损坏的图形。查找图形文件可以使用名称、位置和日期过滤器或特性( 如， 添加到图形中的关键字) 来搜索图形。指定搜索路径、文件名和文件位置可以设置支持 文件( 例如，字体、图形、线型和填充图案) 的搜索路径。还可以指定临时文件的位置， 这对于在网络环境中工作十分重要。 再次，就是指定单位、角度和缩放比例，绘制图形时，可以使用的测量单位、格式 及其他惯例。设置测量单位在开始绘图之前，可以基于要绘制的图形决定一个图形单位 代表的实际大小。还可以设置格式和小数位数。设置角度惯例包括0 角度的位置和角 度度量方向：顺时针或逆时针。还可以设置格式和小数位数。按比例绘图可以在打印时 设置图形比例。 最后，是组织图形和应用标准，如果设置标准来增强一致性，则可以较容易地理解 图形。可以为图层名、标注样式和其他元素设置标准，检查不符合这些标准的图形，然 后修改不一致的特性。定义标准要设置标准，可以创建定义特性和命名对象的文件，然 后将其保存为标准文件。检查图形是否与标准冲突可以核查图形文件是否与标准冲突， 然后解决冲突。标准批处理检查器一次可以核查多个文件。转换图层名和特性使用图层 转换器可以修改图形的图层，使其与用户设置的图层标准相匹配。 3 1 - 4 易于修改的c a d 图纸 显示和更改对象特性，可以通过以下方式在图形中显示和更改任何对象的当前特 性。在对象之间复制特性使用“特性匹配，可以将一个对象的某些或所有特性复制到 其他对象。使用图层，图层就像是透明且重叠的图纸，使用它可以很好地组织不同类型 的图形信息。使用颜色，可以使用颜色直观地将对象编组。使用线型可以使用线型在视 觉上将对象相互区别开来，使得图形易于观看。控制线宽通过控制图形显示和打印中的 线宽，可以迸一步区分图形中的对象。控制某些对象的显示特性可以控制重叠对象和其 他某些对象的显示方式和打印方式。 其次，使用精度工具，可以使用多种精度绘图工具快速生成正确的图形，无需进行 繁琐的计算。还可以使用一种可移动的坐标系，即用户坐标系，以便于输入坐标和建立 图形平血。捕捉对象上的位置( 对象捕捉) 可以指定相对于现有对象的点( 例如，直线 的端点或圆的中心点) ，而不是输入坐标。限制光标移动可以使用几种工具限制或锁定 光标移动。 再次，绘制几何对象图形。通常情况下，对象是使用定点设备指定点的位置或者在 命令行上输入坐标值来绘制的。绘制线性对象最基本的对象是直线，它可以是一条线段 或一系列连接在一起的线段。绘制曲线对象，曲线对象包括圆弧、圆、多段线圆弧、圆 环、椭圆和样条曲线。创建并合并区域( 面域) ，面域是使用形成闭合环的对象创建的 二维闭合区域。环可以是直线、多段线、圆、圆弧、椭圆、椭圆弧和样条曲线的组合。 组成环的对象必须闭合或通过与其他对象共享端点而形成闭合的区域。创建修订云线修 订云线是由连续圆弧组成的多段线。用于在检查阶段提醒用户注意图形的某个部分。 最后，修改现有对象，可以选择对象、查看并编辑对象特性、执行一般的编辑操作 和针对特定对象的编辑操作。选择对象进行编辑时，用户可以从多种选项中选择。更正 错误可以使用以下几种方法恢复最近的操作。修改对象可以轻易修改对象的大小、形状 和位置。 3 1 5c a d 图纸在室内设计中的应用 室内装饰设计是环境艺术设计的一个分支，室内设计的发展是在改革开放三十年来 日益繁荣的。它的专业任务，顾名思义就是建筑内环境的营造。室内设计是根据建筑物 的使用性质、所处环境和相应标准，运用物质技术手段和建筑设计原理，创造功能合理、 舒适优美、满足人们物质和精神生活需要的室内环境。这一空间环境既具有使用价值。 满足相应的功能要求，同时也反映了历史文脉、建筑风格、环境气氛等精神因素。 1 2 a u t oc a d 软件是室内设计师 进行一整套设计时所用到的第一 个软件，这时它的作用是创作出所 设计的建筑原始结构图( 如图7 ) ， 有了完整的原始结构图，设计师才 可以在它的基础上来虚拟空间的 布局、功能的划分。在设计方案施 工之前，c a d 又显示出它的重要作 l - - 。- 。- - - - - - - - - 。- - - - 。- 。- 。- 。i _ i _ 一。+ ，- 。- - 。1 _ 一 图7 注：作者绘制 用，大量的施工图纸都是由c a d 绘 制而成的施工图要求设计尺寸精确，不能有丝毫差错，只有这样工人才能依据图纸制作 出符合设计的实物。传统的手绘施工图，设计师的绘图工作相当繁重，他们要用仔细的 分析空间比例，用尺子和笔把每一张图，没一个节点都绘制清晰，没有快捷的方法。c a d 绘图是用实际数值输入的，也就是说实际空间的尺寸和绘图的尺寸一样，2 米乘3 米的 房间在虚拟绘图时的输入数值也是2 米乘3 米，省去了比例换算的麻烦。c a d 绘图的准 确性也是毋庸置疑的，它的标尺工具、测量工具、坐标系等都使得图纸更加精准。c a d 还有强大的复制、镜像、倒角、阵列等修改工具，这些工具都使重复性图纸的绘制更加 简单。 3 2 绘制效果图软件3 ds t u d i 0m a x 3 2 1 软件简介 3 ds t u d i om a x ，常简称为3 d sm a x 或m a x ，是h u t o d e s k 公司开发的基于p c 系统的 三维动画渲染和制作软件。其前身是基于d o s 操作系统的3 ds t u d i o 系列软件，最新版 本是2 0 1 0 。在w i n d o w sn t 出现以前，工业级的c g 制作被s g i 图形工作站所垄断。3 d s t u d i om a x + w i n d o w sn t 组合的出现一下子降低了c g 制作的门槛，首选开始运用在电 脑游戏中的动画制作，后更进一步开始参与影视片的特效制作，例如x 战警i i ，最后的 武士等。 在应用范围方面，广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、游 戏、辅助教学以及工程可视化等领域。拥有强大功能的3 d sm a x 被广泛地应用于电视及 娱乐、f k 中比如片头动画和视频游戏的制作。而存国内发展的相对比较成熟的建筑效果 1 3 圈和建筑动画制作中，3 d s 姒x 的使用牢更足占据了绝对的优势。根据小同行业的应用 特点对3 d sm x 的掌握程度也有不同的要求，建筑方面的应用卡i j 对来说要局限性人一些， 它只要求单帧的渲染效果和环境效果，只涉及到比较简单的动画：j ；头动画和视频游戏 应用。p 动画占的比例很大，特别是视频游戏对角色础i i 自i 的要求要高一些；影视特效方面 的麻用则把3 d sm x 的功能髓挥到了极至。 在环境艺术设汁领域中3 ds t u d i om a x 主要用于建筑内外的效果图制作和环境动画 制作。以三维的形式展现建筑物和室内外装潢的效果，不仅快捷方便，还能完整预览建 筑物的各个角度的效粜，且透视十分精确。 3 2 23 1 ) s t u d i oi a x 强大的建模功能 3 d s 舭x 提供的造型工具包括基本造型工具和高级造型工具。基本造型工具提供立方 体球体、半球体、【丑f 牲体、圆管、圆环、锥体和多边形。高级造型工具可制作出j 、水、 波纹、波浪、颗粒驶非规则形体，如：人体、植物等。三维形体可进行扭曲、弯曲、缩 放、摇摆、角度变形、雕刻和锥孔等。 3 d s m a x 的制作小型模型的基奉流程是：建立模型在3 d s 姒x 中“创建”和“修改” 几下足小可分割的，可以用二维图彤经过旋转、放样、挤雎等修改命令来使之转换成三 维模型，直接拉出儿何体后一般也要用修改工具进行修改爿能完成建模t 作：设器材质 并赋给模型；设簧灯光和摄影机：将透视阁转换为摄影机视罔后渲染摄影机视罔。 通过这些造型工其和修改t 具，小仅能创作h 小的造型，大的建筑亦能创建出来， 3 9 s m a x 对于环境艺术 蚓彤表达的建模作用就在十它能轻松的创建出现实环境中的任意 造型 图8 注：作者绘制 3 2 33 d 模型应用实倒分 析 3 d 的模型制作，往环岂设计 表现效果圈中占有非常重要的地 位，效果图是对设计者的设计意 图和构思进行形象化再现的形 式。只有在3 d 中创建了虚拟的空 间模型才能进一步的模拟现实材 质和光照等效果，的建模功能 亦是相当强大的，下面的家庭居室设计就能充分展示3 d 的建模功能( 如图8 ) 。 在这个客厅空间中，所有的我们所能看到的物体都属于3 d 模型，包括房间的墙体 及各种小的配饰。这种室内空间模型的创建，是3 d 软件建模功能中比较简单的一鄙分。 首先，创建房间的墙体。墙体的创建主要有两种方法：第一，用创建实体工具中的b o x ， 创建出每面墙体的文心盒子，用移动和捕捉工具使它们紧密结合。墙面上需要有凹进的 地方例如沙发背景墙上的摆架，用修改工具中的布尔运算进行切割，门口和窗口也要用 布尔运算切出来，这是创建墙体的一种方法。第二种方法相对简单一些，它需要与 a u t o c a d 结合使片j 。在3 d 中导入c a d 平囱图，这时c a d 图上的线形就以3 d 线形的状态 存在了，直接用修改命令中的挤压就可以一次生成多面墙体，这个方法简单实用，多数 设计