三维动画技术在仿真建筑动画领域的应用

郭云仲

（云南师范大学 云南省昆明市 650500）

所谓仿真建筑动画就是采用三维动画技术结合影视剪辑艺术将尚未存在的建筑及其周边环境仿真模拟出来，正是基于这种前瞻性的展示表现，仿真建筑动画已经被广泛的应用于建筑行业各方面的的宣传中。三维动画是计算机技术特别是计算机图形图像技术高速发展的衍生物，其三维空间的模拟特性及模拟实体的生动逼真等特点使其迅速的被运用于各行各业，目前三维动画技术已经被广泛应用于影视、广告、教学、军事、科研、医学等领域。根据不同的标准可以将三维动画分为不同的类型，例如根据所表现的内容，三维动画可以分为影视动画、游戏动画、建筑动画、广告动画等，但是三维动画的分类不是绝对的，往往一个动画作品中融合了多种内容。

1 仿真建筑动画的现状分析

早期的仿真建筑动画主要受限于软件技术和硬件技术等客观条件，当时制作出来的仿真建筑动画成品是一个类似简单效果图展示和单一摄影机运动的画面。随着三维软件和计算机硬件技术的提升，建筑动画不再只是一个摄影机动画，而是如同一部电影，有着多种表现形式、丰富的画面以及优美的音效，在展示项目的同时也在表现三维动画艺术。当前的仿真建筑动画项目主要采用三维动画技术和实景实拍技术二者的优势优点相结合，利用三维动画制作出优美逼真的各种镜头画面和真实的实拍镜头画面相结合，力求生动而逼真地将建筑项目展示给目标受众，让人们能较为直观地了解建筑项目的外观结构样貌、内部空间关系、周围景观环境、周边配套设施、区域人文环境及片区交通条件。

目前用于设计制作仿真建筑动画的主流设计软件有Autodesk公司的AutoCAD和3ds Max, AutoCAD主要用于绘制建筑设计图纸，3ds Max主要用于建筑模型和场景的制作、材质贴图的设计、灯光效果的模拟、镜头动画的制作、分镜头渲染输出等；其次还需要用到Adobe公司的Photoshop、After Effects、Premiere等软件，仿真建筑动画的制作同样离不开图形图像的设计与处理，Photoshop可以完成图形图像处理，建筑贴图绘制剪裁处理等， After Effects可以完成建筑动画的后期合成和特效的设计与制作，Premiere则用于完成建筑动画后期的视频剪辑与镜头的组接过渡渲染输出等工作。除此以外，三维动画技术应用于仿真建筑动画领域的其他相关技术还有：用于模拟两足生物动画过程及逼真肌肉运动的Character Studio；3D的节点式粒子工具Particle Flow的PF Source粒子流系统；用于树木或者森林的建模Speed Tree；运行在3D上的造树插件Tree Storm；可以在做出专业的大面积树林、草丛等的插件Forest；可以制作出全息人物、动植物等模型，甚至是运动车辆、动态喷泉、常用设施的插件RPC；3D景观插件Dreamscape，它可以制造和渲染成生动逼真的地面形状、海面景象、全景天空、多形状云层、室外光源等相关效果；流体动力学模拟软件Real Flow可以模拟现实世界中运动的固体和液体；如图2所示。

图1：仿真建筑动画成品案例截图

图2：Real Flow模拟运动的液体

可在3D里制作出爆炸及液体金属、云朵、烟雾、尘埃等特效的After Burn；以上技术被广泛用于三维动画的设计与制作过程中。

2 仿真建筑动画的制作流程

一部完整的高品质仿真建筑动画是由一个专业素质过硬、人员结构合理的团队来完成的，这个团队是由策划、导演、制作总监、模型师、渲染动画师、后期特效剪辑师等人员组成的，控制好每一个制作环节，协调组织好团队的人员是做出一个“好片子”的关键。所以一部优秀仿真建筑动画的规范化制作流程就包含了：建筑项目分析、项目资料收集、动画分镜脚本、建筑模型制作及场景合成、分镜头渲染、后期剪辑及合成。第一建筑项目分析：首先要充分了解客户需求，与客户沟通策划脚本，与导演和制作总监共同研究明确仿真建筑动画项目的制作创意和风格；第二项目资料收集：根据前面确定建筑动画的定位和风格及表现手法，尽可能和客户索要到相关全面的资料，特别是建筑设计图纸及各项重要数据，如果出现资料不齐全的情况，尽量通过多种渠道去搜集整理；第三动画分镜脚本：根据前面既定的建筑动画的表现手法，制作分镜头脚本，计算出需要多少个镜头，给每个镜头进行编号，计划好每个镜头的音乐音效、字幕、参考画面及镜头时长等重要因素；如图3所示。

图3：仿真建筑动画分镜脚本实例

第四建筑模型制作及场景合成：项目制作团队中的模型制作小组根据前期的资料图纸等信息，根据CAD图纸按照制作规范完成建筑单体模型的制作和地形场景模型的制作，除主题建筑之外甚至要完成生活配套建筑模型，配套设施模型，人物、动物、车辆、山体、雕塑、河流、道路等模型，并将这些模型分场景进行合并，完成预定几个大场景的合成工作；第五分镜头动画及渲染：在场景合成的基础上，根据前期确立的仿真建筑动画影片风格和表现手法进行摄影机动画的制作，摄影机动画包含自由摄影机动画和目标摄影机动画，除摄影机动画外建筑项目环境里的多种镜头动画制作也需要在此环节里完成，例如汽车行驶动画、游鱼游动动画、飞鸟飞翔动画、人物行走动画、水幕流动动画、喷泉喷涌动画、植物生长动画、花瓣树叶飘落动画、旗帜飘扬动画、树林被风吹动动画等。同时将这些镜头动画逐一的渲染输出出来，渲染时如果单机设备不够，可以采用渲染农场辅助渲染，渲染农场的渲染能力和速度是单机设备的几倍到几十倍，可以极大的加快渲染的速度，缓解渲染的压力；第六后期剪辑及合成：将渲染出来的动画镜头进行剪辑、影片校色和特效处理、对剪辑后的镜头进行有机的组接，设计镜头到镜头的过度方式，完成配音和配乐工作，将其合成输出成最终成片 。

3 仿真建筑动画的表现形式

按照仿真建筑动画的表现内内容，可以将三维动画技术应用仿真建筑动画领域的表现形式归类为以下五种：

（1）城市规划仿真建筑动画，主要是运用三维动画技术将城市新规划布局展现出来，能较为精准地表达规划项目的具体实施方案和意图，通常在表现手法上会较多的运用鸟瞰镜头来展示城市规划的宏大场面，也会选几个代表性的城市规划局部运用大全景，全景、中景甚至是近景和特写来表现局部细节；

（2）城市宣传仿真建筑动画，主要是采用三维动画技术将一个城市好的方面和具有代表性的方面进行三维模拟成动画，进而加以播放宣传，特别是很多的旅游城市都喜欢采用仿真建筑动画结合实景实拍再进行剪辑加工处理，进而得到城市形象宣传片，而更重要的目的则是为了招商引资，获得资本的更多关注和投资，所以这类的仿真建筑动画文案方面也很重要，更像是一个招商引资的广告，整部动画需要逻辑清晰并有一个明确的主题，说明项目的位置和商业价值。

（3）建筑设计表现仿真建筑动画，主要是采用三维动画技术将需要全方位展示的博物馆、艺术馆、音乐厅等进行三维的仿真模拟，通过表现建筑的外观形态和建筑的空间关系，重点会表现一些有特点的建筑空间环境；

（4）房地产宣传仿真建筑动画，主要是运用三维动画技术将房地产建筑进行三维的仿真模拟。这类动画通常采用写实手法表现房地产项目即将要建的小区或商业区，除了表现房地产项目本身外也会注重对周边的环境和配套设施进行宣传，用完美的景致画面和周边优美的环境几配套设施来吸引消费者的关注和购买欲望，从而提升房地产项目的价值和销售量；

（5）古建筑复原仿真建筑动画，主要是运用三维动画技术将古建筑文化遗产或有特色的建筑遗迹进行三维的仿真模拟。一般是用仿古的手法再现历史上的经典建筑文化遗产或有特色的建筑遗迹，在文化遗产数字化项目中会较多采取这样的表现手法。如图4所示。

图4：城市规划、城市宣传、建筑设计表现、房地产宣传室外、房地产宣传室内、古建筑复原

好的仿真建筑动画能让受众和投资商身临其境的感受到项目设计方案的全貌和细节，以便更好地对投资方案做出更客观正确的评估，同时也为项目宣传和项目审批提供了一个更有利的全方位展现的三维动画资料；好的仿真建筑动画能让设计师避免设计上的一些失误甚至是错误，能更好的预防或弥补一些设计方面的不足；好的仿真建筑动画能为提高建筑项目质量、降低建筑项目成本和风险、以及最好地规划和利用土地资源和建筑资源做出前期的准确分析。