浅析建筑模型中数字化3D 技术的重要性

杜丽娜 桂林师范高等专科学校

1946 年在美国宾夕法尼亚大学，诞生了世界上第一台电子计算机ENIAC，科学家冯 诺依曼 (John voneumann)是现代计算机之父，是他率先奠定了现代计算机的基本内部结构。我国的第一台电子计算机在1958 年也诞生的，这象征着中国在现代计算机领域的开端，我们计算机开始了飞速的发展。计算机最基本的原理就是存储程序和程序的控制，简单说就是把程序（计算机如何操作的序列指令）和数据通过一定的输入设备，输入到计算机的内部运行。

一、3D 技术发展的大时代背景

3D 是英文“three-dimensional”的简称，我们简单可以理解3D 就是立体的物体，相对2D 即平面设计有长、宽而言，立体是既有长宽，还有高度的三维空间。其实我们生活的世界就是一个可以用眼睛和身体感知的立体三维空间，和时间维度（时间的无触感的存在）的四维立体空间。这些三维的实物给人丰富的视觉感受、触感感受、嗅觉感受，我们与他们有着错综复杂的关联和时空联系，其实人类对世界认知学习的原始动力就是三维客观存在的。这一种学习过程历经了千年的变化，直至今天，人类文明的飞速进步、科技的高速发展、电脑的发明和发展普及、互联网技术的延生改变了传统固有的学习模式。三维数字化技术让虚无的二维的网络世界，也有现实三维空间的感受，无论生活中的方方面面的实物都可以用电脑的三维技术来建模、渲染仿真出来，大到宫殿城市、小到锅碗瓢盆等。

3D 数字化也可以称为三维数字化，其基本原理就是通过观察获取客观事物的外形特定数据，其大数据信息通过在电脑设备上三维工具软件，进行加过处理并节点虚拟创建、修改、完善建造模型，模型继续贴图和渲染处理好就成为我们需要的三维模型了。模型很好的还原了客观事物的实际外形和内部结构，真实的让我们感觉到实物的客观存在，而不是简单的平面视觉效果，我们还可以通过大数据，设计建筑自己构思的实物。在电影这个行业3D 技术等到了非常好发展，同时还在深入研究4D 和5D 的视觉效果，不简单的用3D 技术让人们身临其境的感受到电影画面和情节，还在硬件上提供吹风、喷水、晃动等效果，让人们的视觉、听觉、触觉、嗅觉让人们完全融入电影之中。

二、3D 数字化技术在建筑设计模型已经是不可或缺的一个环节

人类社会的建筑发展历史是伴随着人类的起源，不断发展和变迁。中国的故宫、希腊的雅典卫城(Acropolis)、帕特农神庙、古罗马斗兽场、法国的凡尔赛宫到现在的北京奥运鸟巢、悉尼歌剧院都是见证了人类的发展文明。一个优秀建筑的诞生是需要付出巨大的人力、物力的代价，建筑设计最大的价值体现就是满足人们实用上的需求，同时建筑设计的优劣对人们的使用和生活有起了巨大的影响。简单说就是一个优秀合理的建筑作品，不简单为人们遮风挡雨，满足基本的生理需求，更加追求注重对人们精神需求和审美需求挖掘，也只有在深入研究人和建筑的关系的基础上，总结建筑经验，才能促进建筑设计的继续发展。

建筑模型更好的完善了建筑设计，建筑设计的初期体量和难度非常大，设计师的很多建筑设计上的问题，容易被二维的图纸的单一性而忽略。建筑模型的出现就非常好解决了设计中的一些问题，三维的建筑模型比二维设计图纸来说，能全面和直观的表达建筑最终的效果，可以把建筑的优缺点展现出来，方便设计师不断修改完善。建筑模型分为三维电脑虚拟效模型和实体的建筑模型。三维虚拟模型也可以称为设计模型，通过电脑建筑设计软件3DS MAX、Sketchup建筑草图大师、MAYA 等。3DS MAX 是建筑三维模型制作中用的最广泛的，它的功能非常强大可以模拟制作室内和室外不同建筑的模型，通过渲染器还可以渲染出不同季节环境变化、不同分建筑风格特色。但是3DS MAX 自带的渲染器虽然可以光能传递和高级照明渲染场景，但是软件渲染技术设计很长，全景照明时候力不从心不建议使用。Vray 渲染器的出现就弥补了她的渲染的缺点，在全局照明、高级照明、表现建筑玻璃效果、高级反射金属质感等，都可以渲染出逼真的建筑内外部效果图，其运算速度快也受到大家的喜爱。建筑设计从设计、施工建设、到最后的完成每一个环节都是环环相扣的，特别是建筑设计阶段，很多复杂的结构在平面图纸上很难准确的体现，但是建筑体必须要坚固耐用，保证安全性和实用性基本的要求，特别是一些造型具有特色的外形设计，必须要不断验证其设计的安全性和可实施性。电脑三维模型出现，可以帮助我设计人员更加直观的分析建筑设计中存在的问题，及时修改完善， 并验证设计的，获取最准确的数据，最终帮助设计师完成建筑设计。

电脑三维技术的高度发展，新的3D 打印技术出现，更加促进了建筑设计的发展，3D 打印技术是（3D printing，又称增材制造、积层制造）是在完成电脑三维数字模型文件为前提，运用特色材料（塑料、石膏材料、陶瓷、、橡胶类材料、砂、尼龙玻纤、金属粉末、镀银、镀金、铝材料、钛合金、不锈钢等材料）通过3D 打印机，立体打印的方式来构件物体。其实简单的说，3D 打印机和我们日常用的普通打印机的工作的结构原理一样，只是普通打印机是平面输出，而3D 打印机是把多种的材料，通过层层叠加的方式，把电脑虚拟的模型变成实实在在的物体。我们建筑设计，可以利用3D 打印技术把建筑的部件打印出来，通过拼接最终成为实际的建筑模型，比如一些房地产商的销售部，我们都会看到很多建筑沙盘，沙盘上的建筑模型等比例的缩小，配上绿色植被和灯光，栩栩如生的展示在我们眼前，消费者可以非常直观的看到建筑环境，大大提高了房地产的销售。当然3D 打印技术不单单用在建筑设计中，还可以用在汽车设计、家电设计、玩家设计、医学上也可以运用，比如打印假肢。可以说社会的行行业业都可以使用数字化3D 技术。

其实建筑模型无论是虚拟的模型，还是实体的建筑模型都是得益于现代数字化技术的高度发达，科技的高速发展为现代建筑设计打下了坚实的基础。三维数字化技术在建筑设计中的地位与日俱增，很多高层建筑和结构特殊的建筑，人们已经无法简单的靠笔和纸去完成建设设计，需要在建筑设计的图纸这一环节，来确保建筑设计的合理性和安全性。数字化3D 技术下孕育的建筑模型，帮助了设计师更好的完成建筑设计。随着科技的发展，我相信只要合理利用，数字化科技会给我们提供更多的帮助和便利，促进社会行行业业的发展。