数字沙盘影片制作中的模型制作与灯光渲染研究

李海英

摘 要

数字沙盘影片综合运用了计算机程控技术、三维动画技术、图像技术与电技术等，借助数字化投影的方式实现，充分展示区位特征，具有丰富多变的动态化视觉效果，容易让观众形成共鸣。本文以临沧城市规划馆的数字沙盘地幕影片项目为例，影片主题为《相约临沧》，对其设计思路进行分析，同时探讨画面设计与镜头语言的运用，重点研究制作模型与渲染灯光过程中的问题，通过应用多种软件来解决制作异形模型的问题，借助分离模型、用贴图来替代灯光效果的方式与运用Omni灯光技术应对建筑屋顶灯光问题，成功完成该项目的设计任务。

关键词

数字沙盘影片;模型制作;灯光渲染;画面设计

中图分类号： G09B25/00                文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 01

0 引言

数字沙盘影片具有较高的科技含量，使用先进的展示手段，精湛的设计方法，可展示的内容极为丰富，具有知识性、互动性与趣味性。制作数字沙盘影片时需要关注其色彩质感，做好景观设计，要掌握沙盘模型所呈现的效果与实际的景观效果，另外还要重视灯光效果，通过合适的灯光对沙盘中设置建筑的特色之处加以突出，结合景观特点来配备与选择灯光。本文结合具体项目分析制作数字沙盘影片，论述模型制作与灯光渲染的关键事项。

1 项目概况

临沧数字沙盘地幕影片是受临沧市城乡规划局委托，制作一部时长6分钟，以《相约临沧》为主题的影片。从生态、自然以及人文等方面来展示临沧，最终达到震撼观众的效果，使观赏者能够感受到临沧的独特魅力。影片的制作同样考虑到第五届亚洲微电影艺术节，所以是个不小的挑战。

2 影片设计思路

影片选取两种视角，分别是爷爷钟岩的“看”的视角与孙女钟静姝的“听”的视角，借助这两种完全不同的视角，将镜头转移到临沧的文化、历史、自然、城市、未来等多个方面，借此来展现人与所生活的城市之间存在的关系，也充分展示出二者之间的相互影响，使人与人以及人与城市间形成更加稳固的关系，能够对城市产生深厚的情感。利用同期声穿插静姝的独白，使观众仿佛身临其境，对临沧充满向往与期待。

数字沙盘系统主要组成部分有计算机集群系统，数字化城市互动系统与影片观赏，选择运用联屏显示技术，无缝拼接地屏与墙屏，可通过三维鼠标与触摸屏两种工具实现操作与互动需求，形成裸眼3D视觉效果。影片属于三维辅助决策系统型解读片，在数字沙盘系统中可用三维鼠标进行交互式浏览，设置差异化的比例尺状态，动态化地自由旋转、缩小以及放大沙盘。互动类型主要包括三维辅助决策系统、交互漫游与主题互动，通过应用三维辅助决策系统，可以分析与浏览城市规划项目，所用的方法具有可视化、动态化与三维优势，以此实现辅助决策功能。系统还能够对现有的方案做出调整，具体可调整信息包括楼层、栋数、纹理、材质、朝向与体量。

3 镜头语言与画面设计

影片設计过程中，镜头语言的合理运用与画面设计均是极为关键的工作。在该影片中，镜头穿越云层，展示给观众临沧的壮丽山河，顺延山脉推进镜头，以俯瞰的视角观赏山水，展示各类场景，配合相应的解说词。首先展示了旅游十字、X型物流与东西二环线线型，依照空间发展目标，对中心城区实施提升质量与扩大容量的操作，打造出“一中心，四组团”的独特空间结构。在主城核心区中，使用金龙献瑞与凤凰衔玉的动画来完整地展示出山水格局，展示其风土民族风情、生态方面的优势与气候特征;展示八大特色空间，包括都市农庄、子孙庙记忆客厅、茶文化体验区等，将这些各具特色的空间逐一呈现到画面中;顺延街面推进镜头，针对建筑，将其基本属性刷新，如楼层、栋数、纹理、材质、朝向等，选择民族风貌街区，翻新其建筑的材质，展示出鲜明的民族文化元素。在画面中应用各种颜色对不同类型的建筑专题进行区分。展示拆迁活动时，画面需先呈现出旧城区，突出其具有的拥挤与密集化的问题，而后转化为城市中央绿地，二氧化碳量降低，氧气含量持续升高，城市绿地系统中也新增了一些便民设施。对三维场景内部两点间处于直线方向之上的可视性进行检测。选择终止点与起始点，如果有建筑物进行遮挡，起到遮挡作用的建筑将会转变成红色，通视线原本的颜色也会随之发生变动，一段为黄色，另外一段则为红色。展示一组三维镜头，城市漫游与城市天际线。进行退让分析，需对建筑物规划六线进行判断，确定是否达到要求。进行视域分析，在制高点位置进行远眺，可视范围将变为绿色[1]。

在强化镜头语言的表达效果时，可选择一些有效的拍摄手法，展示视角时可采用航拍与延时摄影的方式，具体对应的拍摄内容为风景与建筑群，通过这两种拍摄方式可以在画面中展示出肉眼难以察觉的景象。通过音乐来吸引观众对于影片的关注，设计画面时还要穿插一些城市地标，注重音乐与画面的配合，给观众保留更多想象空间。通过运用动画来对画面感进行丰富，拍摄期间更多地把控画面进行运动的基本规律，结合镜头语言在影片中展示动画艺术[2]。

4 制作要点分析

4.1 模型制作

制作模型是影片设计中的重点，设计过程中必须关注到一些制作要点。该影片的模型制作工作存在缺少必要的资料的问题，这给模型设计制作工作提升了难度，不仅仅要制作出普通的建筑模型，同时还要按照要求建设出异形类模型，这种模型制作工作实现难度极高，需要根据模型的形状特点，运用更为复杂化、特殊化的制作方式，使用的主要软件是3Dmax，同时还应用nurbs建模法与poly建模技术，另外还可运用多种辅助类软件，如Substance Painter 2与Photoshop等。优化模型时，选择运用MeshSmooth这一指令，确保顺利完成模型制作任务。依照建筑图纸形成建筑模型构架，控制建筑比例，拼接立面墙体，关注质感与色彩的运用。

3Dmax软件以PC系统为应用基础，对于硬件配置并无过多的要求，通过安装应用插件可补充该软件的功能，强化原本的设计功能，满足更多的模型设计需求，可对建模步骤进行堆叠处理，因此设计出的模型能够保留相对偏大的设计弹性，属于性价比比较高的模型设计软件，操作过程也极为简单，软件整体具有较强的操作性[3]。配合应用的nurbs属于比较具有优越性的建模方式，能控制模型物体表面的呈现曲线度，通过对模型的曲线效果进行控制与完善，确保模型造型更加生动与逼真，再应用poly建模技术，实现多边形建模需求，修改调整模型的工作也更容易实现。

4.2 灯光渲染

实施场景渲染工作时，需要使影片具有更加真实的画面，因此选择将模型与实景结合运用，通过分层设计的方法实现设计目标。影片中有一个鏡头是鸟瞰两院落一馆的夜景，该区域的建筑具有古代建筑式屋顶，建筑内部结构极为复杂，同时还有很多别致的细节设计，将这种建筑场景设计成夜景的形式呈现出来可以形成美丽震撼的视觉效果。首先将夜景部分完成，而后发现在设计屋顶部分的灯光效果时产生了问题，设计出灯光效果并不好且与实景存在极大的区别，必须进行调整，不仅要达到实景的效果，最终需赶超实景。结合灯光渲染部分的设计要求，选择运用Editabie Mesh，对模型进行分离，依照屋顶既有的朝向将屋顶有效分离，为了解决细节问题，选用逐步分离的方式，确保屋顶部分可以被完整地分离，完成分离之后，应用VRayBlendMt实现物体对应的通道贴图，以此替代灯光效果。为了凸显该处建筑墙体部分的效果，采用Omni灯光技术，将两种不同的技术应用到灯光渲染的环节中，形成的设计效果完全超出预先设想的效果。通过这种创新化的灯光渲染设计方式，直接缩减了渲染需要的时间成本，加快了设计节奏，最终也形成了极佳视觉效果。

5 结语

本文结合临沧数字沙盘地幕影片设计项目，分析了制作这种数字化影片时，制作模型的要点与渲染灯光的关键问题，这两个环节在设计过程中既重要，又具有较高的实现难度。设计建筑模型时，问题集中体现在异形模型的制作方面，必须运用更加复杂的制作技术，综合应用了3Dmax、nurbs、poly等软件与建模方法，同时发挥出辅助软件的作用，完成了模型的制作与优化任务;灯光渲染时需强化画面的真实感，将模型与实景进行结合，在某个场景中，屋顶灯光效果出现问题，使用分离模型技术、VRayBlendMt与Omni灯光技术，解决了灯光渲染的问题，最终达成设计目标。

参考文献

[1]程忠波.浅析数字沙盘的设计与应用[J].电子制作，2014，000（024）：68-68.

[2]吴思齐.“数字沙盘”为农业规划排兵布阵[J].农村工作通讯， 2015，No.668（24）：66.

[3]张勇军.多媒体城市数字沙盘投影技术运用与实例分析[J].城市建设理论研究（电子版），2012，000（007）：1-4.