园林景观地形制作.docx

摘要：随着计算机软、硬件技术的发展，利用计算机技术进行园林景观表现已成为目前主要的表现形式，通过比较三维软件的不同特点，应用3ds max 在表现园林地形景观方面具有快捷高效、易交流等特点，探讨了以3ds max 为主制作自然起伏地形、假山置石、园林水景的方法和思路，以期对园林景观效果图的表现有所借鉴。 关键词： 地形设计；计算机辅助设计；景观设计；3ds max 作者：郭舜 中国园林在形式上体现的是自然美，它不求轴线对称，也没有明显的规则可循，而是山环水抱，曲折蜿蜒，讲求“虽由人作，宛自天开”。因此，园林设计的过程具有更多的灵活性和随机性，在方案阶段往往需要反复地调整修改，这些都增加了园林景观效果图的表现难度。利用计算机技术进行园林景观表现已成为目前主要的表现形式，它不仅方便设计人员探讨设计方案，对设计成果更有预见性和把握性,还有助于客户直观形象地领会设计意图，从而做出判断和选择。 一 软件选择 随着计算机技术的不断发展，目前在园林规划设计中用于三维设计表现的软件很多，主要有4 类：（1）通用CAD 软件包中附带的三维功能，如AutoCAD、ProE、MicroStation、LandCAD、LHCAD 等；（2）通用动画软件包中附带的三维功能模型建造功能， 如3ds max 、Softimage、LightWave3D、Maya、Bryce、Vue 等；（3）专业CAD 软件包中所附带的三维功能， 如ChiefArchitect、天正建筑等；（4）通用演示图形软件中所附带的功能，如CorelDream、3Dextreme 等。1 上述软件在某些方面有很优秀的表现，但综合而言，3ds max 以其快捷的建模功能、丰富的纹理贴图、绚丽的灯光处理、灵活的相机设置、强大的渲染效果、丰富的扩展性和数据交流的方面性，是目前国内应用最为广泛的三维设计软件，也是目前制作园林景观效果图的主流选择。其他软件在实际操作中或因与常用软件的兼容性问题，或因使用方便性的问题，或因价格昂贵导致普及性不够的问题而影响了其应用。 二 地形表现方法 地形是构成园林景观的骨架，是园林中所有景观元素与设施的载体。地形处理的好坏直接影响园林空间的美学特征、布局方式、景观效果和排水设施等要素。2园林地形设计可分为陆地和水体两部分，为此，就3ds max为主表现自然起伏地形、假山置石、园林水景的方法和思路进行探讨。 （一）自然起伏地形 地形包括平坦地形、凸地形和凹地形。平坦地形比较容易表现，而自然起伏变化的凹凸地形是园林景观的重要特点，也是模型最难以建立的，因此它可以代表园林地形建造的基本技术。 （1）多边形变形法。这种方法是直接根据地形的高低起伏情况，手动调节各方向轴的数值以生成地形。该法简便快捷，可使起伏的山地和平地较自然的混为一体，生成的地形效果自然逼真，但精确度较低。3 创建方法是先用样条线(Spline)画出底面形状，然后塌陷为多边形物体(Poly)，在次物体面层级（Face）中，选择塌陷后形成的面，应用斜角挤压(Bevel)，按照地形的倾斜程度不同依次挤压出形状，再用点层级(Vertex)拖拽每个顶点使山体自然不规则，最后网格光滑（Mesh smooth）。为使地形凹凸变化更丰富自然，可再添加自由变形（FFD）修改器进行修改，最后完成贴图和材质的处理。 （2）位移贴图法。这种方法是在位移修改器中引入1张灰度图像，并利用图像的灰度明暗变化来改变对象的表面结构，以形成高低错落的地形地貌。对于面积较大，地形变化复杂且精度要求不高的景观处理适宜此种方法。运用此法时，处理好灰度图像是关键。 创建方法是先找一幅等高线地形图（或在CAD 中绘制亦可），仔细观察地形变化，然后按等高线的高低顺序依次从白到黑填色，在Photoshop 中绘制黑白关系图，(黑色地方表示最低，白色表示最高)。在3ds max 中建立面片Quad Patch），加位移（Displace）修改器，用于生成地形。导入刚创建的的黑白图，根据实际情况调节调节Strength、Decay 等参数，再转换为可编辑网格(editable mesh)，针对细节进一步调整修改，再添加UVW map 修改器，最后赋上相应的地形材质。4 （3）等高线法。即直接根据设计等高线的大小高低，由计算机自行生成山体。该法尺度精确，操作快捷，但山体景观比较生硬。 创建方法是先用样条线(Spline)绘制山脉的等高线（尽量用折线而不要用曲线，且折线的段数尽量多些，每层点的数量最好一样），将等高线在高度方向上依次拖到相应的高度，通过地形（Terrian）命令，依次从下往上拾取线条，即可形成山脉。为使地面起伏自然，对地形物体添加网格光滑(Mesh smooth)，再用躁波（Noise）命令调整地形，以获取凹凸不平的地表效果。5 （4）层叠法。这种方法可以将地形(特别是山丘)的高差变化和平面轮廓造型精确地表现出来，但所层叠的山体外形较呆板，当截面数量较少时，外形会呈现梯田状。创建线形时要注意各层线条步数的一致和各控制点的对应关系。 创建方法是先用样条线(Spline)精确描绘出平面图中各层等高线的轮廓，并在前（Font）视图中,用样条线(Spline)作出表示山体高度的直线， 应用放样（CompoundObject/Loft）命令,生成山体的粗胚，再添加UVWMap 修改器，选择平面（Planar）贴图方式，通过混合（Mix）等贴图类型来混合两种材质(如草坪和沙砾)，从而获得尺度精确的山体。6 （5）NURBS 曲线法。NURBS 曲面与实体建模方式有所不同，特别适合创建复杂的曲面造型，使用它可以使圆滑曲面的构建变得简单方便。该法快捷直观，所生成的地形蜿蜒起伏自然。 创建方法是先创建点曲面（ NURBS Surfaces/PointSurf），按照地形实际的长宽比例创建曲面。进入修改面板，在点次物体面层级（point）中,打开软选择（soft selection）,调节各项参数与实际地形相近，最后赋上合适的地形材质。 （二）假山置石 中国园林有“无园不石”之说，假山置石是中国园林的传统艺术，不仅有其独特的观赏价值，而且能陶冶情操，给人们无穷的精神享受，丰富了园林的内涵。 计算机表现假山置石景观，应尽可能模拟假山置石有聚有散、有断有续、主次分明、高低起伏、顾盼呼应、虚实相间的布局特点，如此方能达到计算机辅助设计表现园林景观的目的。7假山置石的制作，既可以模拟自然的生成方式，使用独立的石块来拼合，也可以采用面片变形的方式来获取。8 （1）网格变形法。这种方法是根据石块质、色、纹、面、体、姿的情况，手动调节各方向轴的数值。该法简便直观，但对设计师有较高的审美要求，多应用于独立的峰石。 创建方法是先建立方体（box），然后塌陷为可编辑网格(editable mesh)，调整各次物体层级参数，按照山体的外形，应用挤压（bevel）、拉伸(extrud)等命令将规整的几何外形调整出形状各异的几何体，形成山体形状后，再应用网格光滑（Mesh smooth）。为使山形凹凸有致、有断有续、起伏自然，可根据设计需要运用布尔运算（boolean）在假山石中挖出缝隙、孔洞，最后完成贴图和材质的处理。 （2）位移贴图法。创建方法是先建立平面（plane），给该平面添加位移（Displace）修改器，导入一张合适的灰度图，根据实际情况调节Strength、Decay 等参数，再转换为可编辑网格(editable mesh)，针对山形走势进一步调整细节，再添加UVW map 修改器，最后附上合适的石材质即可。 （3） 噪波变形法。创建方法是先建立球体（Geosphere） ， 应用选择并缩放（select and uniform scale）工具，在前（front）视图中沿Y 轴进行缩放，在顶（top）视图中沿X、Y 轴进行适当的缩放，完成石头的雏形创建。加入噪波修改器（noise）进行多次噪波处理，并添加网格光滑（Mesh smooth），直至效果满意为止8。 此外，为表现园林置石中的散置场景，使石块“攒三聚五，散漫理之”地随机分布在表面的不同地方，可在前述创建独立石块的基础上，通过随机分布命令（Compound Objects/Scatter） ， 选取分配对象区（Pick Distribution Object）下面的移动（Move）命令，输入复制数目，在分配对象参数（Distribution Object Parameters）下选择只使用选择的面（Use Selected Faces Only）。完成之后，再将其转为可编辑网格（Editable Mesh）， 选择元素子项（Face），再分离(Detach)，运用上述步骤对不同大小的石块进行同样方法的操作，最终可以形成随机散布且大小不一的散置场景。 （三）园林水景 中国园林有“无水不成园”之说，水景是构成园林景观的重要组成部分，园林理水有动态和静态之分，着重取“自然”之意，塑造出湖、池、瀑、泉等多种形式的水体。 运用计算机辅助设计技术可以模拟表现水景的各种变化，对于静态的水体，多是表现水边景物的倒影或是水的透明感，考虑的是如何表现水的材质变化；动态的水体则考虑如何表现涟漪、波纹、喷泉、瀑布的动态效果。在计算机进行水体表现时，应特别注意环境的烘托，如宁静的水面因有一定的倒影能力,可以运用水的倒影效果将天空、云雾、树木、亭台、山石等以借景的手法引入其中，使园景变得宽广而深远。 （1）贴图法。对于大面积的水体，常用与地形直接相连的面片（Patch）来表示，通过周围地形的反衬形成水面的轮廓。贴图法制作而成的水体适用于表现平静或微风吹拂的水面景观。 创建方法是先建立面片（quad Patch），加入噪波修改器（noise）调整z 轴数值，得到水体的实体，应用UVW map 修改器，选择平面（Planar）贴图方式，再对材质进行编辑，在漫反射（Diffuse）贴图通道使用smoke 贴图类型，在反射（Reflection）和折射（Refraction）贴图通道使用raytrce 贴图类型，调节各种贴图类型的内部参数后渲染着色，观察效果并再次调整，即可获得水面平静的湖池景观。如果在材质中使用noise、bump 等贴图类型，则可以模拟水面的动态效果。1 此外，对于平静的水面景观也可在效果图的后期处理中直接使用贴图。这种方法是仅使用Photoshop 本身的功能，按照设计方案的水景要求，选择合适的水景素材图片直接拼贴，并按照水体在场景中的透视关系调整水体的位置、色彩和光影。该方法操作简单，在水景效果表现图中常用，但对审美要求较高，否则易导致缺乏生动感和真实感。 （2）空间扭曲法。空间扭曲法是根据水面波纹的大小，直接使用涟漪（Ripple）命令制作有涟漪的水面景观。因涟漪的参数可调，可以产生不同的波长、振幅的水态。该法操作简便直观，水体效果自然逼真。 创建方法是先用样条线（Spline）绘出平面轮廓，再用挤出（ Extrude ） 命令得到有厚度的水体， 应用SpaceWarps/Ripple 命令，在顶（top）视图中创建涟漪（Ripple），并调整参数栏中的振幅、波长、衰退等参数，通过工具栏中的空间绑定（Blind Space Wrap）按钮，把创建的涟漪绑定到刚建立的水体上，水体受涟漪的影响而产生表面变形，最后进行材质编辑，贴图及渲染着色，即可产生微波起伏的湖池景观。9 （3）粒子系统。粒子系统主要用来制作喷泉、瀑布、跌水等动态的水体景观效果。 创建方法是在顶（top）视图中创建粒子系统（super Spray），并以Z 轴镜像，使得粒子系统发射器向上喷射，调整好参数。再用涟漪（SpaceWarps/Ripple）命令，选取ParticlesDynamics/Gravity，调整其参数。创建空间绑定（Blind Space Warp），拖到刚建立的粒子系统上，将两者绑定。同理，再创建球形风（SpaceWarps /Wind）和推力（SpaceWarps /Push），并与粒子系统联接，形成喷泉的水柱，分别在Diffuse 、Self-illumination 贴图通道中赋予Bitmap 贴图类型和Smoke 贴图类型，调节各贴图类型的内部参数，使喷泉既有水的材质又带有雾化的效果，最后进行渲染着色。10 （4）reactor 系统。reactor 系统是3ds max 自带的动力学插件，整合支持了流体模拟。reactor 系统中的water 对象可以逼真地模拟出自然界的水面以及在水面上下浮沉、生成波浪和涟漪等效果。 创建方法是先视水体情况建立水面环境， 通过helpers/rbcollection 创建刚体， 再组建刚体集合（properties/add），在顶（top）视图建立平面网格物体（reactor/water），大小与水体面积一样，再建立平面（plane），并增加其段数。创建空间绑定（Blind Space Warp）并拖到刚建立的water 上，将两者连接，打开reactor/preview in windows 进行模拟运算，利用空间扭曲的变形力将水的波动在平面上表现出来，直至效果满意为止，最后进行渲染着色。11 三 结语 园林设计是一门综合性的环境艺术，讲究“构园无格，借景有因”，力求精炼概括山水之胜，表现天然风致之美。目前，计算机技术已经广泛应用于园林规划设计的各个方面，它使设计工作由繁变简，由呆板变生动，拓展了设计空间，但要实现计算机技术和园林设计的完全融合则还有许多技术问题亟待解决。3ds max 是制作园林景观效果图的主流选择，可以为园林景观表现提供良好的展示手段，但要设计出更加完美、更加人性化的作品，还需要大量的软件运用技巧。此外，园林设计的过程又是以熟练的手绘表现图为基础，只有掌握了素描、色彩、透视、尺度等概念，才能