畢業(yè)設(shè)計（論文）-計算機輔助軟件在建筑效果圖中的應(yīng)用

煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 1 分類號 編號 煙 臺 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計） 計算機輔助軟件在建筑效果圖中的應(yīng)用 英文題目 （ 四號黑體 ） 申請學(xué)位： 工學(xué)學(xué)士 院 系： 光電信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 姓 名： XXX 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師： 2010 年 5 月 日 煙臺大學(xué) 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 2 計算機輔助軟件在建筑效果圖中的應(yīng)用 姓 名： XXX 導(dǎo) 師： 2010 年 5 月 日 煙臺大學(xué) 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 3 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 院（系）： 姓名 學(xué)號 畢業(yè)屆別 專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目 指導(dǎo)教師 學(xué)歷 碩士研究生 職稱 所學(xué)專業(yè) 具體要求 (主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等 )： 進度安排： 指導(dǎo)教師（簽字）： 2007 年 月 日 院（系）意見： 教學(xué)院長（主任）（ 簽字）： 年 月 日 備注： 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 4 緒論 建筑表現(xiàn)可以通過工程制圖、實體模型、文字說明、場景動畫及效果圖等形式表達出來。其中，工程制圖雖然表現(xiàn)的更為確切，但由于其專業(yè)性太強而使一般未經(jīng)專業(yè)訓(xùn)練的人很難讀懂，尤其是為業(yè)主提供設(shè)計方案時，設(shè)計人員與業(yè)主之間對設(shè)計方案的理解常常不易溝通，且直觀性不強；模型因為直觀性強，并可以從不同角度進行觀察，在國內(nèi)外設(shè)計領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，但他卻無法表現(xiàn)出建筑物所處的環(huán)境、 氣氛和材料質(zhì)感，而且不易攜帶，可復(fù)制性較差，故而顯得美中不足； 而 文字說明是設(shè)計師設(shè)計的輔助手段，僅可以作為視覺形象的補充說明。 以上 三種都不如建筑動畫和效果圖真實感人、具有說服力。而多數(shù)設(shè)計院更愿意選擇制作建筑效果圖來表現(xiàn)樓盤，建筑效果圖具有的直觀性、真實性、藝術(shù)性使其在設(shè)計表達上享有獨特的地位和價值，這一點已被我國近年來建筑效果圖藝術(shù)領(lǐng)域的飛速發(fā)展所證明。它作為表達和敘述設(shè)計意圖的工具，是專業(yè)人員與非專業(yè)人員溝通的橋梁。在商業(yè)領(lǐng)域里，工程投標中所使用的建筑表現(xiàn)圖，其優(yōu)劣直接關(guān)系競爭的成敗。而 計算機輔助軟件是制作 效果圖 的手段， 所使用 的主要軟件就是 3ds Max，本文的 主要目的是介紹制作建筑效果圖所使用的軟件、效果圖制作的流程，強調(diào) CAD（ Computer Assistant Design 計算機輔助設(shè)計）在建筑效果圖中的重要應(yīng)用， 同時 提高自身效果圖制作水平。 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 第一章 軟件介 紹 本文中主要用到的軟件是 AutoCAD, 3ds Max, VRay 渲染器， Photoshop,這四款軟件是目前做建筑效果圖較常用的軟件， 首先來介紹一下 AutoCAD， AutoCAD 是美國 Autodesk 公司產(chǎn)品， 目前最新版本是AutoCAD2010，本文使用的版本為 AutoCAD2007， 打開一個 dwg 格式的文件， AutoCAD 的界面如 圖 1-1 所示， 圖 1.1 此軟件目前在做建筑效果圖時主要用來精確繪制建筑的平面圖和立面圖等，由于本文主要用到的軟件是 3dsmax 和 VRay，所以對 AutoCAD 的界面布局和各個工具的功能不做過多闡述， 設(shè)計師一般會畫好 CAD 圖紙，然后交給建筑表現(xiàn)公司制作效果圖，建筑表現(xiàn)人員在拿到平面圖紙時首先對圖紙進行 分析 整理，將在 3dsmax 中建模型用不到的“文字標注”，“箭頭標注 ” ，“引線標注”以及在室外效果圖中看不到的室內(nèi)的家具等物品刪除， 圖 1-2是整理好的 CAD 圖紙： 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 6 圖 1.2 然后將 CAD 圖紙導(dǎo)入 3dsmax 中建模型，下面介紹一下本文重點軟件 3dsmax， 3dsmax 也是美國 Autodesk 公司產(chǎn)品， 最新版本為 3dsmax2011，本文使用的版本為 3dsmax2009，啟動 3dsmax，出現(xiàn)如 圖 1.3 的加載界面： 圖 1.3 稍等片刻所有插件等加載完畢后我們看到 3dsmax 的界面如 圖 1.4： 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 7 圖 1.4 最上方為標題欄，顯示當(dāng) 前文件名稱，軟件版本號。第二行為 菜單欄，多數(shù)命令都可以在此操作。 第三行為主工具欄，這里集合了 3dsmax 中經(jīng)常需要用到的命令按鈕，單擊相應(yīng)按鈕或者使用相應(yīng)快捷鍵就可以激活相應(yīng)命令。有些按鈕的右下角有小三角標志，表明此按鈕下有還有隱藏的擴展按鈕，按下帶小三角標志按鈕鼠標左鍵不釋放，稍等片刻即可彈出隱藏的擴展按鈕，將光標移動到需要選擇的按鈕上釋放鼠標左鍵，即可選中需要的按鈕。 左邊工具欄是 Reactor 工具欄，這里集合的是動畫方面相關(guān)的命令按鈕 。四個黑色框為視圖區(qū)，是 3dsmax 界面中最大的區(qū)域，這里是 3dsmax 的主要工作區(qū)域，創(chuàng)建模型，調(diào)整 位置，變換觀察等操作都需要再次完成。最右邊較大區(qū)域為命令面板，這里是 3dsmax最重要的區(qū)域，幾乎對場景中的任何參數(shù)調(diào)整都要在此完成，包括創(chuàng)建，修改，層級，運動，顯示，工具。最下方左側(cè)為腳本編輯區(qū)，在此可以輸入 3dsmax 腳本語言，進行高級控制。 腳本編輯區(qū)右側(cè)為信息區(qū)及狀態(tài)行，這里顯示場景造型的相關(guān)信息，再往右側(cè)為動畫控制區(qū)，這里是針對動畫設(shè)置的一些命令按鈕。再往右側(cè)為視圖控制區(qū)，此區(qū)域集合了對各視圖進行調(diào)整的各種按鈕，依據(jù)激活視圖的不同，各按鈕的顯示狀態(tài)及功能也各不相同 。 3dsmax 可以完成創(chuàng)建模型，渲 染出圖等任務(wù)，但是如果想要得到照片級別的渲染效果，則必須提到 VRay 渲染器， VRay 是一個功能非常強大的渲染插件，它的交互式渲染功能必須依賴于 3dsmax 的三維工作平臺來運行， VRay 渲染器是保加利亞 Chaos Group 公司研發(fā)的產(chǎn)品。 VRay 最大的技術(shù)特點是其優(yōu)秀的全局照明（ Globel Illuminition）功能， 利用該功能能夠在圖中得到逼真且柔和的陰影及光影漫反射效果。使用 VRay 渲染器有如下特點： 1. 表現(xiàn)真正的，平滑的光影追蹤反射和折射 2. 指定專用材質(zhì)類型，可以很方便的創(chuàng)建大理石，石蠟，不銹鋼金屬 和磨砂玻璃等材煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 8 質(zhì) 3. 使用 VRay 陰影類型設(shè)置，可以很容易的設(shè)計出柔和的面陰影效果 4. 使用 VRay 的全局照明功能，可以設(shè)計出很真實的間接照明效果 5. 焦散，景深和運動模糊等特效，都可以較容易的創(chuàng)建出來。 正因為擁有如此多的優(yōu)勢， VRay 渲染器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各個表現(xiàn)領(lǐng)域，無論是在建筑，動畫，電影，還是在游戲領(lǐng)域， VRay 渲染器都擁有眾多的追隨者 ，下面幾幅圖是用 VRay 渲染器渲染的 ： 圖 1.5 圖 1.6 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 9 圖 1.7 渲染完成的圖如果存在不足或者是想加入配景可以用 Photoshop 處理一下，簡單介紹 Photoshop 這款軟件， Photoshop 是 Adobe 公司產(chǎn)品， Photoshop 是建筑效果圖后期處理的主要工具，目前的最新版本為 Photoshop CS5，其功能不斷加強，已成為當(dāng)今最流行的二維處理軟件之一。在效果圖后期處理過程中， Photoshop 主要用于完成顏色的校正或修改，環(huán)境的構(gòu)建（即添加配景），提高效果圖品質(zhì)等，所以，大多數(shù)建筑效果圖在經(jīng)過 3dsmax 等三維軟件渲染輸出之后，都必須經(jīng)過一個 Photoshop 平面處理軟件處理的過程，添加人物，汽車，天空，樹木，綠化，輔助建筑等配景，將整個畫面進行色 彩和色調(diào)上的調(diào)整，最后才能打印輸出為人們在房地產(chǎn)廣告，工程投標書中所看到的最終效果如果單獨從建筑效果圖后期處理的角度看來，三維軟件所做的工作只不過是 提供一個可供 Photoshop 修改的簡單“粗坯”，只有經(jīng)過 Photoshop 的處理后，才能得到一個真實逼真的場景。 啟動 Photoshop，其界面如 圖 1.8： 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 10 圖 1.8 與大多數(shù)軟件一樣， Photoshop 的工作窗口包括七大部分：標題欄，菜單欄，工具選項欄，工具箱，圖像編輯窗口，狀態(tài)欄和浮動控制面板 。標題欄顯示當(dāng)前文件名，軟件版本號。菜單欄包括了 Photoshop 各命令菜單。工具選項欄顯示所選工具的工具屬性設(shè)置項。工具箱是 Photoshop 軟件的重要組成部分，是圖像編輯所需工具的集合，為創(chuàng)建編輯圖像提供了一系列合適的工具。圖像編輯窗口又稱為圖像編輯區(qū)，每一個圖像都有自己的編輯窗口，在 Photoshop 軟件中的所有操作，只對當(dāng)前編輯窗口有效，幫助 使用者監(jiān)視并且修改圖像?？刂泼姘逵糜谂浜蠄D像編輯和 Photoshop 功能設(shè)置， Photoshop共有圖層，通道，路徑等 14 個圖層面板。狀態(tài)欄顯示相關(guān)的提示信息。 以上是對繪制建筑效果圖所需軟件的簡單介紹 ，下面介紹一下繪制流程： 1. 分析圖紙 ： 讀懂設(shè)計圖紙，清楚設(shè)計意圖 2. 整理圖紙：即 在 AutoCAD 中 刪除圖紙中無用的部分 3. 導(dǎo)入圖紙：啟動 3dsmax，設(shè)置好 3dsmax 的系統(tǒng)單位，單擊菜單欄中的“文件”-“導(dǎo)入”命令，將處理過的 dwg 文件導(dǎo)入場景中，導(dǎo)入后分別在不同的視圖執(zhí)行旋轉(zhuǎn)命令，用移動工具按照實際的圖紙位置進行捕捉對準 4. 建立模型 ：使用 3dsmax 建立三維模型 5. 調(diào)整材質(zhì) ：建筑構(gòu)件造型制作完成后，根據(jù)設(shè)計師意圖調(diào)整材質(zhì)并賦給建筑構(gòu)件 6. 設(shè)置燈光攝像機并渲染出圖 ：基本模型制作完成后，要在場景中布置適當(dāng)?shù)臄z影機和燈光 效果，攝影機和燈光在三維創(chuàng)作中起著舉足輕重的作用，一個場景可以設(shè)置多架攝影機，從不同角度觀察場景，一般的效果圖中大多將攝影機設(shè)置為兩點透視關(guān)系，攝影機鏡頭和目標點在一個水平面上，距離地面 1.7 米（人眼的高度），這種攝影機視角觀察到的建筑效果最接近人的肉眼所觀察到的效果，在3dsmax 中設(shè)置燈光時系統(tǒng)默認的燈光會自動關(guān)閉 。另外，燈光的色彩可以根據(jù)煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 11 需要加以指定，所有燈光都可以投射陰影、投射圖像、附加質(zhì)量等。打好燈光相機的場景再調(diào)整好參數(shù)就可以進行最終渲染了。 7. 后期處理 ：后期處理包括以下方面：一是修改圖像中的 缺陷 ,主要是修改模型的缺陷或由于燈光設(shè)置所形成的錯誤 ； 二是調(diào)整圖像的品質(zhì)，通常使用“亮度 /對比度”、“色相 /飽和度”、“色彩平衡”等命令進行調(diào)整，調(diào)整其整個畫面的基調(diào)色、亮度及反差，糾正圖像的色偏，增強效果圖的立體感和層次感 ；三是添加各種配景使畫面顯得更加生動；進行適當(dāng)?shù)墓庥靶Ч幚淼?，使效果圖看上去更為生動逼真，這是后期處理中工作量最大、效果最突出的一步；四是制作特殊效果、添加配飾植物等，如制作太陽光暈、噴泉等；最后，將完成的作品打印輸出，再經(jīng)過裝裱處理，生成最終效果圖。 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 12 第 二章 效果圖表現(xiàn)實例 第一節(jié) 水景別墅效果表現(xiàn) 本節(jié) 是一個水景別墅的表現(xiàn)：簡潔的直線造型，灰白色系的外墻材質(zhì)及大面積的落地窗，充分體現(xiàn)了后現(xiàn)代主義的簡約美感。在綠樹和 池水的掩映下，更加烘托出在此生活的愜意，水景別墅的最終效果圖如圖 2.1： 圖 2. 1 其平面圖如圖 2.2： 圖 2. 2 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 13 在 3dsmax 中建立的模型如圖 2.3： 圖 2. 3 下面進行測試渲染：場景中使用的燈光為 VRaySun，使用的 相機為 VRay 物理相機，找到其最佳視覺角度，如圖 2.4： 圖 2. 4 下面進入調(diào)節(jié)材質(zhì)階段，場景中的主要材質(zhì)為灰白色墻，水材質(zhì)，樹葉材質(zhì)，玻璃材質(zhì)，不銹鋼金屬材質(zhì)等，下面將逐一列出這些材質(zhì)的參數(shù)：首先先看主墻體材質(zhì)，由 cad 平面圖可以看出這個水景別墅建筑分為三部分：中間部分的兩層樓的一樓為會客廳，二樓是臥室，右邊部分為臥室，洗手間，廚房，左邊部分為主人休息室，書房等。 先來調(diào)節(jié)墻材質(zhì)，其參數(shù)如 圖 2.5： 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 14 圖 2. 5 漫反射為灰色，同樣開啟反射，反射光澤度 0.52，在漫反射通道中添加一張位圖， 如 圖2.6，用來模擬粗糙的墻表面 圖 2. 6 制作好的墻面材質(zhì)效果如圖 2.7： 圖 2. 7 下面是水材質(zhì)的參數(shù)，如 圖 2.8： 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 15 圖 2. 8 其漫反射顏色如 圖 2.9： 圖 2. 9 反射貼圖加衰減，如 圖 2.10： 圖 2. 10 反射光澤度 0.97，折射參數(shù)為 240，折射率 1.33，勾選 影響陰影（），在凹凸通道中加入噪波，如 圖 2.11： 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 16 圖 2. 11 噪波參數(shù)如圖 2.12： 圖 2. 12 在黑色通道中再加入噪波貼圖，參數(shù)如 圖 2.13： 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 17 圖 2. 13 水材質(zhì)制作完成 ，效果如 圖 2.14： 圖 2. 14 下面制作玻璃材質(zhì)，本例中沒有使用傳統(tǒng)的標準材質(zhì) + VRayMap 來制作玻璃，而是采用VRay 材質(zhì)制作玻璃，其參數(shù)如 圖 2.15： 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 18 圖 2. 15 漫反射顏色如 圖 2.16： 圖 2. 16 反射中加衰減貼圖，反射滾光澤度 0.99，折射參數(shù)如 圖 2.17： 圖 2. 17 折射光澤度 0.99，折射率 1.54，制作好的玻璃材質(zhì)如 圖 2.18： 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 19 圖 2. 18 下面制作不銹鋼門把手的材質(zhì)，其參數(shù)如 圖 2.19： 圖 2. 19 漫反射顏色如 圖 2.20： 圖 2. 20 反射為值 138，反射光澤度 0.88，折射為全黑，及折射參數(shù)不用改變，制作好的材質(zhì)效果如 圖 2.21： 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 20 圖 2. 21 下面制作植物的材質(zhì)，其參數(shù)如 圖 2.22： 圖 2. 22 漫反射顏色為 128，在 漫反射貼圖通道中加入一張樹葉的貼圖，如 圖 2.23： 圖 2. 23 反射值 25，反射光澤度 0.6，折射值 30，折射光澤度 0.2，制作好的樹葉效果圖如圖 2.24： 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 21 圖 2. 24 以上就是本場景的主要材質(zhì)，其他諸如沙發(fā)，躺椅，水晶吊燈等的材質(zhì)由于篇幅原因在此不做具體介紹，下面進入測試渲染階段，本例是采用時下非常流行的 VRay 渲染器進行渲染， 首先進入 3dsmax 的渲染面板，如 圖 2.25： 圖 2. 25 點擊“產(chǎn)品”后面的選擇渲染器按鈕，選擇 VRay 渲染器，如 圖 2.26： 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 22 圖 2. 26 VRay 渲染器的面板如圖 2.27： 圖 2. 27 由于篇幅有限，在此不一一介紹各個控制面板的用途，只介紹本例中使用到的參數(shù)，首先打一盞燈，使用 VRaySun，打燈時屏幕彈出 提示 如 圖 2.28： 圖 2. 28 選擇“是”。 VRaySun 的參數(shù)如 圖 2.29： 圖 2. 29 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 23 進入渲染器面板，關(guān)閉全局選項中的 3dsmax 默認燈光，將光線跟蹤選項下的二次光線偏移 值 由 0.0 改為 0.01，如圖 2.30： 圖 2. 30 采樣和抗鋸齒面板參數(shù)如下，采樣使用 Adaptive DMC,抗鋸齒使用 Mitchell-Netravali，如圖 2.31： 圖 2. 31 環(huán)境面板的參數(shù)如 圖 2.32： 圖 2. 32 顏色貼圖的參數(shù)如圖 2.33： 圖 2. 33 曝光形式選擇“指數(shù)曝光”，該曝光形式可以防止圖片曝光過度，勾選“鉗制輸出”和“影響背景” 間接照明的參數(shù)如圖 2.34： 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 24 圖 2. 34 一次反彈使用“發(fā)光貼圖”，二次反彈使用“燈光緩存” ，“發(fā)光貼圖”的參數(shù)如 圖 2.35： 圖 2. 35 最小和最大采樣設(shè)為 -3， -2，勾選“細節(jié)增強”?！盁艄饩彺妗钡膮?shù)如 圖 2.36： 圖 2. 36 細分改為 1000。“設(shè)置”面板的參數(shù)如 圖 2.37： 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 25 圖 2. 37 在“公用”面板中將圖像的尺寸設(shè)為 1600*900，如圖 2.38 圖 2. 38 點擊渲染面板下面的“ Render”或者使用快捷鍵“ Shift+Q”或者調(diào)出渲染幀窗口再點擊“ Render”，即開始渲染，經(jīng)過漫長的等待之后得到渲染好的圖像如圖 2.1。 如果圖像有不足之處可以再在 Photoshop 中處理，從而得到更好的效果。 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 26 第二節(jié) 景觀效果表現(xiàn) 本節(jié) 是一張景觀的效果圖，是重慶某地區(qū)某景觀的規(guī)劃圖，其最終效果如圖 2.39： 圖 2. 39 在 3dsmax 中建立好模型如圖 2.40： 圖 2. 40 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 27 本場景的主要材質(zhì)為水材質(zhì)，木材質(zhì)，各種磚石鋪地材質(zhì)，磨盤的材質(zhì)，樹池的材質(zhì)。首先來調(diào)節(jié)水材質(zhì)，圖 2.41 為水材質(zhì)參數(shù)面板， 圖 2. 41 漫反射顏色 為純黑，反射和折射為純白，反射通道中加入衰減貼圖，反射細分值 20，折射細分值