计算机在园林环境设计中的应用

王学萍,潘存幸

(宁化园林工程公司,宁夏 宁化 365400)

1 引言

随着计算机技术的飞速发展,硬件技术和软件技术的不断更新和完善,计算机也被广泛地应用于园林设计中,如今,园林设计者使用计算机绘图已经成为一种趋势。利用计算机辅助园林设计,具有效率高、速度快、便于修改、存档管理以及表现效果生动逼真、艺术性和可观性强等特点,所以深受园林设计者的青睐。

2 计算机在园林设计中的应用

2.1 计算机在园林设计中的应用现状

由于计算机辅助园林设计在我国的应用起步较晚,所以能用于场地分析、规划设计的专业软件相对较少。因此利用计算机辅助园林设计还存在一定的困难。国外虽有相关的计算机辅助园林设计系列软件,如美国的LANDCADD系列,功能模块齐全,但因设计方式、软件价格等原因,现在并没有在中国园林界广泛应用。

2.2 计算机在园林设计中的应用发展

随着计算机应用技术的推进,设计软件国产化、专业化将是必然的方向。国内已有不少软件开发商着手这方面的开发,并取得了较好的效果。如德塞、中望、园方、图圣等公司在AutoCAD上二次开发的建筑和室内外设计软件,已具有一定的环境设计功能,如何更多地与园林设计师相结合是未来发展的主要方向。

3 计算机制图与手工制图的区别

长期以来,人们一直使用一些简单工具手工绘制各种园林景观图(平面图、效果图等),这种方法劳动强度大、周期长、效率低。但是手工制图也具有一些优点,如灵活性强,艺术性强,有利于表现一些小景观和园林小品的效果。计算机辅助园林设计具有很多优势,园林工作者可以充分利用现有的硬件、软件条件,尽可能发挥计算机技术在园林设计中的作用,减轻人们的工作量,提高设计效率和质量。

3.1 计算机辅助园林设计的优点

(1)便于存档管理。手工制图图纸多,整理存档工作量大,且不易长期保存,运用计算机存储或用磁盘、U盘、压缩成光盘存储既简捷又方便,可以随时提取,便于档案管理。

(2)方便修改。在园林规划方案设计阶段,图纸的改变工作量很大,手工制图不便修改,而利用计算机绘图,修改时基础样本不变,只做些局部改动即可,因而减少了工作量,有效地提高了工作效率。

(3)准确性强。手工制图即使力求准确,仍会存在较大误差,而电脑制图,则会将误差控制在较小的范围内,特别是园林施工图的绘制,运用电脑绘图,可以极大地提高精确度。

(4)便于交流设计方案。手工制图不仅难于修改,不易复制和保存,而且交流困难,使用计算机制图可以方便直观地把设计方案表现出来,各阶段设计都能在先前的设计成果上加以调整,减少了大量的重复劳动,而且在当今这个网络时代,通过计算机可以实现远程交流,便于设计者提高设计质量和工作效率。此外,用计算机表现园林效果图生动逼真,不仅具有一定的实用性,同时也具有一定的艺术性和观赏性。

3.2 计算机辅助园林设计的不足

利用计算机表现园林设计图,也存在一些缺点,如在灵活性,多变性和艺术性上不及手工制图。但手工制图是计算机制图的基础,而计算机制图是手工制图的发展,这也是园林设计发展的趋势。

4 园林环境设计图的绘制步骤

用计算机表现园林景观图,首先要确立合理的设计方案,然后在AutoCAD或3DMAX中进行建模,计算机就可以自动生成任意透视角度的透视图,再使用Photoshop等图像处理软件对其进行后期加工处理,完成效果图的制作。制作流程如图1所示。当然各个阶段并不是绝对严格的先后顺序,制作者可以根据实际情况灵活处理。

图1 园林环境设计图制作流程

4.1 确定设计方案

设计者通过基地调查和分析阶段,把基本资料输入到计算机,让计算机参与分析、计算和设计,从而确定一个完善合理的整体布局,在此基础上,提出一个环境协调,构思独特,布局完美的设计方案。

4.2 建模阶段

建模是在理解设计方案和图纸的基础上,利用AutoCAD或3DMAX等绘图软件制作三维模型,这是制作效果图的基础阶段,以后的材质编辑,相机及灯光的设置都是在这个基础上进行的。

在AutoCAD中建模,精度高,可用于建造复杂的结构首先在对象特性工具栏中建立图层,然后在绘图工具栏中利用直线、多段线、创建图块等工具进行二维线型的建立,然后利用偏移、复制、修剪、阵列等修改工具进行修改,形成精确的二维线条模型。在实际工作中,一般使用3DMAX与AutoCAD进行配合工作,直接把AutoCAD图纸文件导入到3DMAX中建模,这是一种非常有效的方法。

建模时要遵循两个主要原则,一是精确,制作效果图就是为了能够真实、生动地展示建筑的结构、质地,全面地表现设计者的设计理念和意图,而精确的模型是一切操作的基础。二是远粗近精,不见不建,所谓远粗近精,是指距离观察点远的造型可以制作的粗糙一些,距离观察点近的造型一定要制作得精细一些,这样既能满足精度的需要,又可以减少造型的面数,不见不建是指对于看不见的部分,如建筑的背立面可以省略,这样可以节省建模的时间。

4.3 编辑材质阶段

(1)编辑材质是一件比较复杂的事情,不像建模可以根据施工图的数据进行精确的建模,而只能根据对不同材料质感的理解和经验,再结合灯光的设置等方面综合考虑,反复进行调试,这样才能制作出合适的材质。3DMAX提供了强大的材质编辑能力,任何希望获得的材质效果都可以实现,但必须经过反复实验、调整。同时材质的表现效果与灯光照明也是息息相关的,光的强弱决定了材质表现的色感与质感,在设置材质参数时,其反光强度和反光范围则要考虑到灯光对它的影响,这样产生的效果才会更加令人信服。

(2)材质的设置原则包括材质主基调色的设置应与整体的环境色相协调,画面中应有一定的颜色对比避免平淡,但也要避免颜色对比过于强烈。整幅画面的饱和度不要太高,否则画面过于花哨,从而产生不真实的效果。材质的编辑是一个不断尝试与修改的过程,只有经过仔细的推敲琢磨,才能达到令人满意的效果。

4.4 灯光与相机设置阶段

在给物体赋予一定的材质后,只有设置合理的灯光,才能够真实地表现建筑的结构,刻划出建筑的细节,突出场景的层次感,体现材质的质感。质感通过照明得以体现,而园林景观的外形和层次则通过阴影确定。由此可见,灯光的应用也是计算机效果图表现的有力手段。

制作园林效果图时,一般需要使用目标平行光或目标聚光灯作为主光源来模拟太阳的光照,再使用泛光灯作为辅助光源,以形成一套合理的光照系统。在3DMAX中制作的是物体的三维模型,它允许从任意的角度来观察当前的场景,通过设置相机可以为当前场景中的建筑作不同视角的透视图,如正视图、立面效果图、鸟瞰图等,通常在一般的效果图制作中,大多将相机设置为两点透视关系,即相机的镜头和目标点在一个水平面上,距地面约有1.7m(人眼的高度),这种相机视角观察到的建筑效果最接近人肉眼所观察到的效果。调整相机时重要的一点是确定地平线,地平线是决定建筑物在整个效果图中的位置的依据,这与后期处理密切相关。一幅好的园林景观效果图是精确的模型、真实的材质、合适的相机设置以及合理的光照系统共同营造的,它们之间是相互制约,相互影响的。

4.5 渲染阶段

对模型设置好灯光,设定透视角度并赋予材质后,就可以进行渲染了。最常用的3DMAX软件是集建模、渲染和动画为一体的核心软件。渲染后可以得到静态图像或动画,而在计算机辅助园林设计中,应用较多的是静态三维渲染功能,因为制作动画过程较复杂且目前应用不多。而在一些特别的项目中,可以引入动画技术。

渲染也就是在3DMAX中进行后期调整的阶段,园林环境中所要表现的主体的位置,画面的大小,天空与地面的协调等都需要在这一阶段完成,所以在完成每一次渲染后,都要仔细观察模型、材质、灯光、透视角度等各方面的整体构图和细节刻划,并对不满意的部分进行及时地调整和修改,最后将渲染图进行保存,以便进行后期处理。

4.6 后期处理阶段

4.6.1 后期处理软件的选择

后期处理过程是将在3DMAX中渲染输出的图像进行润色加工、调整的过程,对园林效果图来说,主要是进行配景和背景的必要添加、修改,这是所有工作中最重要的一步,应用的软件主要是Photoshop软件,是最为优秀的平面图像处理软件。利用Photoshop进行后期处理时要充分利用它的分层功能,把不同的配景图像分别放置在不同的层上。由于对一个层上的图像进行操作不影响其他层,这样非常便于修改,另外,Photoshop强大的滤镜功能,能方便地为配景加上阴影、倒影,调节其饱和度、清晰度、色彩等,使整个画面更加优美,富有艺术的魅力。

4.6.2 后期处理的内容

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。调整图像的品质,通常使用[亮度/对比度]、[色调/饱和度]等命令进行调整,以得到更加清晰,更富有层次感的图像。添加天空、树木、人物、花鸟等各种配景,使效果图更加真实生动,这是后期处理中工作量最大,效果最突出的一步。制作特殊效果,比如制作光晕,动感,绘制水滴喷泉等。

4.6.3 后期处理的具体技法

(1)配景物体(如树木、人物、天空、花鸟等)的添加技法。配景物体的添加,在素材库中选择所需树木图片,运用颜色范围或魔棒命令选出树木并用移功工具将其添加到效果图中,再用变形命令将其缩放到合适的大小,再通过[色彩平衡]或[亮度/对比度]命令调整树木的颜色,得到与画面色彩统一协调的效果。树木阴影的添加技法有两种,一是直接利用透视阴影滤镜制作阴影。二是把要做阴影的层复制一个,通过调整饱和度、亮度等参数把它变成棕黑色然后经过扭曲操作,可以实现阴影效果。利用以上技法可以逐一加入所需的配景物体,应注意根据环境主体特征选择不同的配景物体,注意不同物体的风格、类型、数量以及透视关系。插入远、中、近和不同类型的配景物体,以产生高低、种类上的层次,在不影响主体的情况下,可以加入气球、飞鸟等素材,尽量使画面丰富生动,又与周围环境相协调。

(2)汽车动感的表现技法。利用以上方法将所选汽车图片放置到合适位置,用滤镜中的动感模糊命令可以使汽车产生动感效果。

(3)水面的表现技法。用上述方法将水体图片添加到效果图中,用色彩平衡命令调整水体颜色。选择水边物体所在的图层,用变形翻转命令将物体倒过来,再用动感模糊和波纹滤镜处理,降低其透明度,放在水中合适的位置,并用高斯模糊命令将物体下面逐渐变虚,就可以产生真实的水中倒影效果。

(4)草坪的制作技法。在效果图中,选择需要添加草坪的范围,再通过粘贴入命令,将从图库中选出的草坪图片移动到效果图中放置到合适的位置,用滤镜中的添加杂色命令可以使草坪产生不均匀的颗粒状颜色,对草坪图层进行高斯模糊和轻微的动感模糊处理,可以使画面产生柔和的光影效果。

(5)效果图的最终调整。观察整体画面对不足之处进行调整,然后合并所有可见层。选择[亮度/对比度]命令,对画面进行处理,使整幅画面更清晰。调节效果图的不透明度,使整个场景的高光部分变亮,这样整个效果图就产生了一种光晕效果,最后将完成后的效果图进行保存。

5 结语

通过分析计算机在园林设计中的应用及利用计算机表现园林设计图的过程和相关技法,对计算机在园林设计中的功能有了更深刻的认识。近年来,由于计算机软硬件技术的飞速发展使计算机性能大幅提高,计算机技术的大量普及,使计算机辅助园林设计也得到了突飞猛进的发展,它作为一种现代化设计方法和提高设计效率的有效手段,在设计领域中发挥着越来越重要的作用。利用计算机辅助园林设计,目前已在全国各大园林设计院、设计所广泛应用,设计人员充分利用计算机设计的优势,完美地表达设计构思,创作出令人满意的设计图,从而推动园林事业的发展。

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