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3D技术在景观规划中的意义

2011-11-14 10:54:36中国园林招标网

  笔者以Quest3D为工具,通过建立一个园林漫游展示系统,研究Q uest3D技术在园林景观设计中的应用与实现。以帮助园林景观设计人员提高业务水平,更好地实现人机交流,创造出更好的园林景观设计作品。

  1技术要求1. 1 Quest3D技术的优点Quest3D是一款强大的工业或游戏用实时图形渲染引擎,由荷兰的Act 3D公司开发。其最大的特点是将众多标准函数封装为通道( Channel),使设计开发人员可以真正采用搭积木的编程方法专注于自身虚拟现实系统的开发。整套引擎分为3大块:编辑器、浏览器和SDK开发工具包。

  Quest3D可以较轻松地创建出树、草、花等自然景物,渲染的时候可以保持惊人的速度,远处的对象慢慢地淡出,使人们感觉不到它们的消失,能创建出有思维的交互式对象和人,使对象的行走、说话等成为现实,还提供了路径查找功能,可以和Javascript进行通信。

  对于园林设计师来说, 3DSMAX是较为常用的建模软件,而3DSMAX对Quest3D又有较好的支持,它不仅支持Quest3D程序的输出,同时还可以在Q uest3D程序中通过选择摄像机在三维场景中进行导航设置,在场景中指定活动控件和感应器,丰富了实时浏览的内容。因此对于熟悉3DSMAX的园林设计师来说, Quest3D是一个很好的选择。

  1. 2 Quest3D技术对软硬件的要求基于INTEL P4或AMD ATHLON系列的CPU、512M以上内存、具备32M以上显存的显卡是现在设计师普遍使用的计算机配置,能满足Quest3D运行的需求;绘制园林场景使用Auto CAD,建模软件使用3DSMAX,贴图处理使用Photoshop.

  2基本流程Quest3D技术操作有5个步骤。

  2. 1方案的制定选择古典庭院为园林展示场景,场景中主要区域面积为3 500m 2,预计场景面数在10万个以上,纹理不超过100M,属于迷你现实项目的小型场景。此方案地势较平坦,场景中包括了几组古典建筑和十几种园林植物。

  2. 2在3DSMAX中建立三维场景首先按照设计方案制作出场景中各要素的模型,并赋上相应的材质贴图,然后加上能照亮整个场景的灯光,最后根据设定的视域和视高来确定自由摄像机(Free camera)的镜头类型和位置。由此可见,建立虚拟现实环境的场景与制作电脑渲染图场景的过程基本一致,但侧重点有所不同。前者更关注实时浏览的流畅感和空间感,而后者需要的是静态图像渲染效果。因此,在创建虚拟现实场景时应做到下面几点:在满足视觉要求的前提下,尽量减少模型的面数。模型创建完后使用3DSMAX中的优化修改器(Optmi ize)进行优化,能最大限度地减少模型面数;使用实例复制( Instances Copy)。Instance是对象的实例复制,当改变任何一个实例复制品的时候,所有其他的复制品都会改变;对于一些非主要物体,不要过于苛求细节,尽可能使用模拟的几何体,如周围的建筑可直接采用几何体+贴图( box+ maps)的方式制作;场景中所使用的贴图不需要很精细,最好全用jpg格式压缩,并缩小尺寸,这样能节省大量的下载时间;所有使用到的贴图必须全部放在一个目录中,因为Q uest3D只能搜索一个指定的贴图目录;由于在Q uest3D中不能使用诸如全局光、反射光、折射光、阴影等光线效果,只能通过普通灯光的布光技巧来弥补。另外,要保证场景中任何一个角落都能被灯光照亮(因为最终浏览虚拟现实场景时,任何一个角落都有可能被浏览到);在3DSMAX中创建自由摄像机( Free camera)来确定视域和视高,有助于模型的建立和最终渲染效果的表现。但Quest3D场景的浏览是通过摄像机来进行的,在3DSMAX场景中建立的不同摄像,在Quest3D中也无法被使用,所以在导入Quest3D前可以将场景后总的摄像机删除。

  2. 3虚拟场景中地形、建筑、植物等不规则要素的制作2. 3. 1地形。使用3DSMAX中的位移( displace)修改器制作。位移修改器通过对三维物体施加一个灰度图,使三维物体对应图上亮的地方产生凸起,而亮度的不同会导致凸起的程度不同。因此可以将设计的地形用Photoshop处理成一张灰度图,然后在3DSMAX中作为位移修改器的贴图施加到一个平面上,就可以得到想要的地形了。

  2. 3. 2建筑。在3DSMAX中采用多边形建模、面片建模、NURBS曲线建模等方法作出基本建筑模型,最后给各部分赋上贴图,对于建筑内看不见的部分可不作处理。

  2. 3. 3植物。在3DSMAX中运用AEC扩展功能、树木插件法、面片贴图法等方法创建植物模型,如果为达到高仿真的园林造景效果可以在运用LOD技术对植物面进行精简下使用更多的实体植物模型。

  2. 4输出Quest3D文件Quest3D的输出插件Panda D i rectX Exporter可以将3DSMAX里的模型转化为Quest3D可导入。 X格式的文件。。X文件包含了一个物体所有的表面、纹理贴图配置和动画资料等,能够直接导入Quest3D(图8)。

  2. 5为场景创建互动效果Quest3D技术中最令人激动的就是场景的互动性,导入3DSMAX模型场景利用Quest3D中提供的各种通道( Channel)实现逻辑上的链接,每一个Channel都有其特定的功能和逻辑顺序。根据不同Channel的选择、逻辑顺序的安排和参数的设定,可以制作出各种互动效果,当然也可以实现各种特效和动画表现,如对摄像机、光晕效果、园林植物、背景音乐等进行建立与控制。

  2. 6虚拟现实的浏览发布程序是根据需要生成Quest View能够播放的控件(* . Q 3D )或发布独立的应用程序(* . EXE),直接运行做好的Quest3D文件或直接运行(* .EXE)文件就能浏览了,在浏览中通过鼠标或键盘控制漫游的方向,如同身临其境。

  3结论( 1)场景的建模是在3DSMAX中完成的,然后将模型文件转换成Quest3D文件。在研究过程中,将园林模型分类并分别研究其建模方法,并为场景创建了互动效果,通过对虚拟现实的浏览,实现了Quest3D技术在园林设计中的应用。

  ( 2)计算机创建的三维模型(M odel)是由面( Face)组成的,模型的形体越复杂,所用的面也会越多,对计算机的运算速度要求也就越高。园林景观中常用的设计要素,如植物、变化的地形、水体等都是不规则的形体,用计算机的模型表示会非常复杂,比如一棵树本身就有成千上万片树叶,做成模型后所用到的面能达到百万的数量级,这些复杂园林造景中的模型导入Quest3D中会影响软件的运行速度,导致无法达到预期的效果或无法实现虚拟漫游,所以要实现园林造景在Quest3D中仿真或艺术性的效果,还需要作进一步的研究简化建模方法。

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  2. 个例园林的分析与探究

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