基于虚拟动画技术的园林设计系统的研究

文‖周兴海

基于虚拟动画技术的园林设计系统的研究

文‖周兴海

园林设计的展示信息需要虚拟动画技术来更好地进行三维场景模拟。利用网页平台对虚拟动画技术的开发完成园林可视化的要求，本文对虚拟动画技术在园林设计系统中的重要作用和制作手段进行了研究。

3ds max；虚拟动画；园林设计

虚拟动画技术并不是一个单一的媒体展示过程，它同时还是一个设计可视化的过程。它通过视觉形式反映设计者的思想和创意，比如在规划园林设计之前，首先要对园林的风格、结构做细致的构思，定量基本参数，制作大量的设计图纸，但不是园林设计的专业人士很难就图纸直观地了解园林设计，而虚拟动画技术可以把这种设计理念和创意通过虚拟物体更好地呈现出来。把传统的园林设计模式通过虚拟的数字化模型制作成完美的场景，可以提高园林的规划和设计的可视性。通过虚拟现实动画技术，设计者可以把自己的构思更好地模拟出来，从而构建装饰“虚拟”的园林，并可以把园林中各种虚拟元素根据自己的设计进行任意的位置摆放，观察整体设计的效果，直到满意为止（图1）。这样既节约了时间，又节省了做模型的费用。

图1 富有民族风情的街道

一、虚拟园林平台的配景构建

通过3ds max软件我们可以先完成民族风情街道的园林配景模型的设计，我们可以先通过软件完成配景树的模型首先创建一个基本立方体，把它转换为可编辑的多边形，因为在最后可以作为一个更好的网格。

我们可以利用多边形分割工具将基本体进行分割，然后开始做挤压。需要调节的是可以先做一个主干，而不是从各个方向向顶部延伸。其次树的主干第一次分割时可以根据需要决定数量。树木是一个三维的物体，所以需要注意在挤压枝干的时候不能仅从一个角度来做，这样制作完成的树木才有深度。在挤压枝叶的时候为了主要枝干的形状更加圆滑，这里需要添加一个光网格平滑，迭代数值控制在2左右，完成后可以看到你的树木最后的大体效果。通过效果图我们可以看到主干不是很逼真，而通过对根部的修改可以很好地解决这一问题。在树木下方选择底部面板的，通过挤压修改器来创建这个效果。这样完成之后其效果看上去会更加的自然。

完成主干后，接下来就要做树叶了。叶子通过平面基本体完成，将平面转换为可编辑多边形，对其形状进行基本的调节，然后在三维空间内进行复制粘贴，把完成的叶子铺满树干，树的虚拟模型就基本完成了。在整个园林设计中树的模型非常重要，所以我们的制作要更加的细致（图2）。

园林设计中建筑的虚拟模型也是同样重要的，建筑的风格决定了整个园林设计的整体风格走向。接下来我们就通过3ds max来创建建筑的模型。首先在软件中把已有的CAD图纸导入软件，通过多二维图形的挤压可以制作出建筑的外墙模型，透过可编辑多边形的制作我们可以将地板和窗台完成，当创建一个

场景对象以后，需要及时为对象赋予材质球，如果等场景创建完成之后，对象会比较多，材质赋予就会相对复杂和困难。其次场景的布光也是建筑模型需要考虑的因素，再精美的模型和材质都需要灯光来体现。在3ds max中模拟真实世界的光照效果，归纳起来有两种方法：传统的灯光陈列和使用全局光渲染系统(包括光能传递和光线跟踪器)。传统灯光阵列需要创建大量的辅助灯光模拟光的反弹效果，布光操作比较繁琐，但具有渲染速度快、修改方便等优点。全局光渲染系统是通过光线在空间内来回反弹来计算的，对灯光的数量要求不多，但是需要有更好的控制光源的能力。我们可以通过不同的灯光渲染模式最终把园林设计的虚拟平台搭建起来，完成最基本的平台构建。

二、虚拟动画在园林设计系统中的设置

图2 树的模型

虚拟动画在园林设计系统中起着重要的作用，可以让参观者全方位地理解园林设计的全貌，通过3ds max中摄像机工具的运用，可以随意进行镜头切换，全方位对园林进行观看，体现出园林的气势和风格。虚拟动画技术在园林设计中利用场景变化，可以方便参观者了解园林周边的环境，动画中加入一些精心设计的飞禽、动物、穿梭于云层中的太阳等来烘托气氛，虚构各种美景氛围。完成这些效果首先需要对摄像机的动画进行调节，在场景中我们一般使用目标摄像机来完成对应的动画要求，对摄像机进行路径约束的绑定，将其“XYZ”轴控制为“位置”、“旋转”参数默认的控制器，该控制器可以将X、Y、Z轴的参数分别控制，并单独进行修改，能够对摄像机动画进行更为细致的编辑，路径约束控制器为针对于“位置”参数的编辑修改器，该控制器能够限制对象沿一条路径或多条路径的平均距离移动，对摄像机动画参数的设置可以更精确。

在完成摄像机动画的基本设置之后，其次就需要通过动力学工具对园林设计中的物体进行物理模拟场景来设置动画，这就意味着我们可以创建接近于真实世界的动画效果，并且可以很方便地对动画进行修改。动力学工具使用物理模拟场景来设置动画，而非传统的关键点方式，这是一种全新的动画设置观念，当设置完成模拟场景后，对象将根据其自身的物理性质自动完成动画。动力学工具支持完全整合的刚体和软体动力学、布料模拟以及流体模拟。将场景中的物理属性设置完成之后，最后我们需要对场景进行一些人物的动画设置，这有助于整个园林设计中生动性的提升，让虚拟的场景更加人性化，通过创建一组骨骼动画来适配骨骼模型，然后根据其形态确定骨骼位置，并适当进行简化，最后完成骨骼的创建，在创建骨骼时，还要考虑到解算器的类型，以及分析模型动画的复杂程度等因素。

三、结语

园林设计规划的可视化技术一直是比较重要的，虚拟动画技术可以更好地将设计师对园林设计的创意呈现出来，对未来园林的制造有指导性的作用。虚拟动画技术在配景、建筑、动画的应用可以将预期的园林设计规划更好地展现出来。由于配景和建筑需要大量的纹理贴图和UVW贴图，这必然对电脑的硬件要求更高，但是随着科技的发展，这个问题得到了很好的解决，使虚拟动画技术发展有了技术平台的支持。

现在许多高校和机构都在对虚拟动画技术进行研究和应用，可以说虚拟动画技术和园林设计等行业有很好的融合性，它让园林设计的过程变得可操控，设计的图纸变得可视化。虚拟动画结合了声音、图像、动画，并进行技术的交互，这些都让参观者如身临其境般融入到园林的设计场景中去。

[1]卢正刚.3ds Max/Vray建筑渲染表现[M].北京：人民邮电出版社，2008.

[2]卢正刚.水晶石技法3ds Max建筑模型制作[M].北京：人民邮电出版社，2009.

[3]李涛，张淼.水晶石技法3ds Max/ vary建筑渲染表现（11）渲染[M].北京∶人民邮电出版社，2010.

[4]李光杰.3ds Max建筑全模型渲染火星课堂[M].北京∶人民邮电出版社.2010.

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“广西教育厅科研立项项目资助”（题名：《基于virtools虚拟现实技术在园林设计中的应用研究》，立项编号：201106LX552）。

周兴海，钦州学院美术学院讲师。