毕业设计（论文）-计算机辅助软件在建筑效果图中的应用

烟台大学毕业论文（设计） 1 分类号 编号 烟 台 大 学 毕 业 论 文（设 计） 计算机辅助软件在建筑效果图中的应用 英文题目 （ 四号黑体 ） 申请学位： 工学学士 院 系： 光电信息科学技术学院 专 业： 电子信息科学与技术 姓 名： XXX 学 号： 指导老师： 2010 年 5 月 日 烟台大学 烟台大学毕业论文（设计） 2 计算机辅助软件在建筑效果图中的应用 姓 名： XXX 导 师： 2010 年 5 月 日 烟台大学 烟台大学毕业论文（设计） 3 烟台大学毕业论文（设计）任务书 院（系）： 姓名 学号 毕业届别 专业 毕业论文（设计）题目 指导教师 学历 硕士研究生 职称 所学专业 具体要求 (主要内容、基本要求、主要参考资料等 )： 进度安排： 指导教师（签字）： 2007 年 月 日 院（系）意见： 教学院长（主任）（ 签字）： 年 月 日 备注： 烟台大学毕业论文（设计） 4 绪论 建筑表现可以通过工程制图、实体模型、文字说明、场景动画及效果图等形式表达出来。其中，工程制图虽然表现的更为确切，但由于其专业性太强而使一般未经专业训练的人很难读懂，尤其是为业主提供设计方案时，设计人员与业主之间对设计方案的理解常常不易沟通，且直观性不强；模型因为直观性强，并可以从不同角度进行观察，在国内外设计领域被广泛应用，但他却无法表现出建筑物所处的环境、 气氛和材料质感，而且不易携带，可复制性较差，故而显得美中不足； 而 文字说明是设计师设计的辅助手段，仅可以作为视觉形象的补充说明。 以上 三种都不如建筑动画和效果图真实感人、具有说服力。而多数设计院更愿意选择制作建筑效果图来表现楼盘，建筑效果图具有的直观性、真实性、艺术性使其在设计表达上享有独特的地位和价值，这一点已被我国近年来建筑效果图艺术领域的飞速发展所证明。它作为表达和叙述设计意图的工具，是专业人员与非专业人员沟通的桥梁。在商业领域里，工程投标中所使用的建筑表现图，其优劣直接关系竞争的成败。而 计算机辅助软件是制作 效果图 的手段， 所使用 的主要软件就是 3ds Max，本文的 主要目的是介绍制作建筑效果图所使用的软件、效果图制作的流程，强调 CAD（ Computer Assistant Design 计算机辅助设计）在建筑效果图中的重要应用， 同时 提高自身效果图制作水平。 烟台大学毕业论文（设计） 5 第一章 软件介 绍 本文中主要用到的软件是 AutoCAD, 3ds Max, VRay 渲染器， Photoshop,这四款软件是目前做建筑效果图较常用的软件， 首先来介绍一下 AutoCAD， AutoCAD 是美国 Autodesk 公司产品， 目前最新版本是AutoCAD2010，本文使用的版本为 AutoCAD2007， 打开一个 dwg 格式的文件， AutoCAD 的界面如 图 1-1 所示， 图 1.1 此软件目前在做建筑效果图时主要用来精确绘制建筑的平面图和立面图等，由于本文主要用到的软件是 3dsmax 和 VRay，所以对 AutoCAD 的界面布局和各个工具的功能不做过多阐述， 设计师一般会画好 CAD 图纸，然后交给建筑表现公司制作效果图，建筑表现人员在拿到平面图纸时首先对图纸进行 分析 整理，将在 3dsmax 中建模型用不到的“文字标注”，“箭头标注 ” ，“引线标注”以及在室外效果图中看不到的室内的家具等物品删除， 图 1-2是整理好的 CAD 图纸： 烟台大学毕业论文（设计） 6 图 1.2 然后将 CAD 图纸导入 3dsmax 中建模型，下面介绍一下本文重点软件 3dsmax， 3dsmax 也是美国 Autodesk 公司产品， 最新版本为 3dsmax2011，本文使用的版本为 3dsmax2009，启动 3dsmax，出现如 图 1.3 的加载界面： 图 1.3 稍等片刻所有插件等加载完毕后我们看到 3dsmax 的界面如 图 1.4： 烟台大学毕业论文（设计） 7 图 1.4 最上方为标题栏，显示当 前文件名称，软件版本号。第二行为 菜单栏，多数命令都可以在此操作。 第三行为主工具栏，这里集合了 3dsmax 中经常需要用到的命令按钮，单击相应按钮或者使用相应快捷键就可以激活相应命令。有些按钮的右下角有小三角标志，表明此按钮下有还有隐藏的扩展按钮，按下带小三角标志按钮鼠标左键不释放，稍等片刻即可弹出隐藏的扩展按钮，将光标移动到需要选择的按钮上释放鼠标左键，即可选中需要的按钮。 左边工具栏是 Reactor 工具栏，这里集合的是动画方面相关的命令按钮 。四个黑色框为视图区，是 3dsmax 界面中最大的区域，这里是 3dsmax 的主要工作区域，创建模型，调整 位置，变换观察等操作都需要再次完成。最右边较大区域为命令面板，这里是 3dsmax最重要的区域，几乎对场景中的任何参数调整都要在此完成，包括创建，修改，层级，运动，显示，工具。最下方左侧为脚本编辑区，在此可以输入 3dsmax 脚本语言，进行高级控制。 脚本编辑区右侧为信息区及状态行，这里显示场景造型的相关信息，再往右侧为动画控制区，这里是针对动画设置的一些命令按钮。再往右侧为视图控制区，此区域集合了对各视图进行调整的各种按钮，依据激活视图的不同，各按钮的显示状态及功能也各不相同 。 3dsmax 可以完成创建模型，渲 染出图等任务，但是如果想要得到照片级别的渲染效果，则必须提到 VRay 渲染器， VRay 是一个功能非常强大的渲染插件，它的交互式渲染功能必须依赖于 3dsmax 的三维工作平台来运行， VRay 渲染器是保加利亚 Chaos Group 公司研发的产品。 VRay 最大的技术特点是其优秀的全局照明（ Globel Illuminition）功能， 利用该功能能够在图中得到逼真且柔和的阴影及光影漫反射效果。使用 VRay 渲染器有如下特点： 1. 表现真正的，平滑的光影追踪反射和折射 2. 指定专用材质类型，可以很方便的创建大理石，石蜡，不锈钢金属 和磨砂玻璃等材烟台大学毕业论文（设计） 8 质 3. 使用 VRay 阴影类型设置，可以很容易的设计出柔和的面阴影效果 4. 使用 VRay 的全局照明功能，可以设计出很真实的间接照明效果 5. 焦散，景深和运动模糊等特效，都可以较容易的创建出来。 正因为拥有如此多的优势， VRay 渲染器已经被广泛应用到各个表现领域，无论是在建筑，动画，电影，还是在游戏领域， VRay 渲染器都拥有众多的追随者 ，下面几幅图是用 VRay 渲染器渲染的 ： 图 1.5 图 1.6 烟台大学毕业论文（设计） 9 图 1.7 渲染完成的图如果存在不足或者是想加入配景可以用 Photoshop 处理一下，简单介绍 Photoshop 这款软件， Photoshop 是 Adobe 公司产品， Photoshop 是建筑效果图后期处理的主要工具，目前的最新版本为 Photoshop CS5，其功能不断加强，已成为当今最流行的二维处理软件之一。在效果图后期处理过程中， Photoshop 主要用于完成颜色的校正或修改，环境的构建（即添加配景），提高效果图品质等，所以，大多数建筑效果图在经过 3dsmax 等三维软件渲染输出之后，都必须经过一个 Photoshop 平面处理软件处理的过程，添加人物，汽车，天空，树木，绿化，辅助建筑等配景，将整个画面进行色 彩和色调上的调整，最后才能打印输出为人们在房地产广告，工程投标书中所看到的最终效果如果单独从建筑效果图后期处理的角度看来，三维软件所做的工作只不过是 提供一个可供 Photoshop 修改的简单“粗坯”，只有经过 Photoshop 的处理后，才能得到一个真实逼真的场景。 启动 Photoshop，其界面如 图 1.8： 烟台大学毕业论文（设计） 10 图 1.8 与大多数软件一样， Photoshop 的工作窗口包括七大部分：标题栏，菜单栏，工具选项栏，工具箱，图像编辑窗口，状态栏和浮动控制面板 。标题栏显示当前文件名，软件版本号。菜单栏包括了 Photoshop 各命令菜单。工具选项栏显示所选工具的工具属性设置项。工具箱是 Photoshop 软件的重要组成部分，是图像编辑所需工具的集合，为创建编辑图像提供了一系列合适的工具。图像编辑窗口又称为图像编辑区，每一个图像都有自己的编辑窗口，在 Photoshop 软件中的所有操作，只对当前编辑窗口有效，帮助 使用者监视并且修改图像。控制面板用于配合图像编辑和 Photoshop 功能设置， Photoshop共有图层，通道，路径等 14 个图层面板。状态栏显示相关的提示信息。 以上是对绘制建筑效果图所需软件的简单介绍 ，下面介绍一下绘制流程： 1. 分析图纸 ： 读懂设计图纸，清楚设计意图 2. 整理图纸：即 在 AutoCAD 中 删除图纸中无用的部分 3. 导入图纸：启动 3dsmax，设置好 3dsmax 的系统单位，单击菜单栏中的“文件”-“导入”命令，将处理过的 dwg 文件导入场景中，导入后分别在不同的视图执行旋转命令，用移动工具按照实际的图纸位置进行捕捉对准 4. 建立模型 ：使用 3dsmax 建立三维模型 5. 调整材质 ：建筑构件造型制作完成后，根据设计师意图调整材质并赋给建筑构件 6. 设置灯光摄像机并渲染出图 ：基本模型制作完成后，要在场景中布置适当的摄影机和灯光 效果，摄影机和灯光在三维创作中起着举足轻重的作用，一个场景可以设置多架摄影机，从不同角度观察场景，一般的效果图中大多将摄影机设置为两点透视关系，摄影机镜头和目标点在一个水平面上，距离地面 1.7 米（人眼的高度），这种摄影机视角观察到的建筑效果最接近人的肉眼所观察到的效果，在3dsmax 中设置灯光时系统默认的灯光会自动关闭 。另外，灯光的色彩可以根据烟台大学毕业论文（设计） 11 需要加以指定，所有灯光都可以投射阴影、投射图像、附加质量等。打好灯光相机的场景再调整好参数就可以进行最终渲染了。 7. 后期处理 ：后期处理包括以下方面：一是修改图像中的 缺陷 ,主要是修改模型的缺陷或由于灯光设置所形成的错误 ； 二是调整图像的品质，通常使用“亮度 /对比度”、“色相 /饱和度”、“色彩平衡”等命令进行调整，调整其整个画面的基调色、亮度及反差，纠正图像的色偏，增强效果图的立体感和层次感 ；三是添加各种配景使画面显得更加生动；进行适当的光影效果处理等，使效果图看上去更为生动逼真，这是后期处理中工作量最大、效果最突出的一步；四是制作特殊效果、添加配饰植物等，如制作太阳光晕、喷泉等；最后，将完成的作品打印输出，再经过装裱处理，生成最终效果图。 烟台大学毕业论文（设计） 12 第 二章 效果图表现实例 第一节 水景别墅效果表现 本节 是一个水景别墅的表现：简洁的直线造型，灰白色系的外墙材质及大面积的落地窗，充分体现了后现代主义的简约美感。在绿树和 池水的掩映下，更加烘托出在此生活的惬意，水景别墅的最终效果图如图 2.1： 图 2. 1 其平面图如图 2.2： 图 2. 2 烟台大学毕业论文（设计） 13 在 3dsmax 中建立的模型如图 2.3： 图 2. 3 下面进行测试渲染：场景中使用的灯光为 VRaySun，使用的 相机为 VRay 物理相机，找到其最佳视觉角度，如图 2.4： 图 2. 4 下面进入调节材质阶段，场景中的主要材质为灰白色墙，水材质，树叶材质，玻璃材质，不锈钢金属材质等，下面将逐一列出这些材质的参数：首先先看主墙体材质，由 cad 平面图可以看出这个水景别墅建筑分为三部分：中间部分的两层楼的一楼为会客厅，二楼是卧室，右边部分为卧室，洗手间，厨房，左边部分为主人休息室，书房等。 先来调节墙材质，其参数如 图 2.5： 烟台大学毕业论文（设计） 14 图 2. 5 漫反射为灰色，同样开启反射，反射光泽度 0.52，在漫反射通道中添加一张位图， 如 图2.6，用来模拟粗糙的墙表面 图 2. 6 制作好的墙面材质效果如图 2.7： 图 2. 7 下面是水材质的参数，如 图 2.8： 烟台大学毕业论文（设计） 15 图 2. 8 其漫反射颜色如 图 2.9： 图 2. 9 反射贴图加衰减，如 图 2.10： 图 2. 10 反射光泽度 0.97，折射参数为 240，折射率 1.33，勾选 影响阴影（），在凹凸通道中加入噪波，如 图 2.11： 烟台大学毕业论文（设计） 16 图 2. 11 噪波参数如图 2.12： 图 2. 12 在黑色通道中再加入噪波贴图，参数如 图 2.13： 烟台大学毕业论文（设计） 17 图 2. 13 水材质制作完成 ，效果如 图 2.14： 图 2. 14 下面制作玻璃材质，本例中没有使用传统的标准材质 + VRayMap 来制作玻璃，而是采用VRay 材质制作玻璃，其参数如 图 2.15： 烟台大学毕业论文（设计） 18 图 2. 15 漫反射颜色如 图 2.16： 图 2. 16 反射中加衰减贴图，反射滚光泽度 0.99，折射参数如 图 2.17： 图 2. 17 折射光泽度 0.99，折射率 1.54，制作好的玻璃材质如 图 2.18： 烟台大学毕业论文（设计） 19 图 2. 18 下面制作不锈钢门把手的材质，其参数如 图 2.19： 图 2. 19 漫反射颜色如 图 2.20： 图 2. 20 反射为值 138，反射光泽度 0.88，折射为全黑，及折射参数不用改变，制作好的材质效果如 图 2.21： 烟台大学毕业论文（设计） 20 图 2. 21 下面制作植物的材质，其参数如 图 2.22： 图 2. 22 漫反射颜色为 128，在 漫反射贴图通道中加入一张树叶的贴图，如 图 2.23： 图 2. 23 反射值 25，反射光泽度 0.6，折射值 30，折射光泽度 0.2，制作好的树叶效果图如图 2.24： 烟台大学毕业论文（设计） 21 图 2. 24 以上就是本场景的主要材质，其他诸如沙发，躺椅，水晶吊灯等的材质由于篇幅原因在此不做具体介绍，下面进入测试渲染阶段，本例是采用时下非常流行的 VRay 渲染器进行渲染， 首先进入 3dsmax 的渲染面板，如 图 2.25： 图 2. 25 点击“产品”后面的选择渲染器按钮，选择 VRay 渲染器，如 图 2.26： 烟台大学毕业论文（设计） 22 图 2. 26 VRay 渲染器的面板如图 2.27： 图 2. 27 由于篇幅有限，在此不一一介绍各个控制面板的用途，只介绍本例中使用到的参数，首先打一盏灯，使用 VRaySun，打灯时屏幕弹出 提示 如 图 2.28： 图 2. 28 选择“是”。 VRaySun 的参数如 图 2.29： 图 2. 29 烟台大学毕业论文（设计） 23 进入渲染器面板，关闭全局选项中的 3dsmax 默认灯光，将光线跟踪选项下的二次光线偏移 值 由 0.0 改为 0.01，如图 2.30： 图 2. 30 采样和抗锯齿面板参数如下，采样使用 Adaptive DMC,抗锯齿使用 Mitchell-Netravali，如图 2.31： 图 2. 31 环境面板的参数如 图 2.32： 图 2. 32 颜色贴图的参数如图 2.33： 图 2. 33 曝光形式选择“指数曝光”，该曝光形式可以防止图片曝光过度，勾选“钳制输出”和“影响背景” 间接照明的参数如图 2.34： 烟台大学毕业论文（设计） 24 图 2. 34 一次反弹使用“发光贴图”，二次反弹使用“灯光缓存” ，“发光贴图”的参数如 图 2.35： 图 2. 35 最小和最大采样设为 -3， -2，勾选“细节增强”。“灯光缓存”的参数如 图 2.36： 图 2. 36 细分改为 1000。“设置”面板的参数如 图 2.37： 烟台大学毕业论文（设计） 25 图 2. 37 在“公用”面板中将图像的尺寸设为 1600*900，如图 2.38 图 2. 38 点击渲染面板下面的“ Render”或者使用快捷键“ Shift+Q”或者调出渲染帧窗口再点击“ Render”，即开始渲染，经过漫长的等待之后得到渲染好的图像如图 2.1。 如果图像有不足之处可以再在 Photoshop 中处理，从而得到更好的效果。 烟台大学毕业论文（设计） 26 第二节 景观效果表现 本节 是一张景观的效果图，是重庆某地区某景观的规划图，其最终效果如图 2.39： 图 2. 39 在 3dsmax 中建立好模型如图 2.40： 图 2. 40 烟台大学毕业论文（设计） 27 本场景的主要材质为水材质，木材质，各种砖石铺地材质，磨盘的材质，树池的材质。首先来调节水材质，图 2.41 为水材质参数面板， 图 2. 41 漫反射颜色 为纯黑，反射和折射为纯白，反射通道中加入衰减贴图，反射细分值 20，折射细分值