【文章內(nèi)容簡介】 3D于2010年底發(fā)布了這款實時3D可視化軟件，他即將推出建筑可視化版本，在將來的建筑漫游領(lǐng)域?qū)⒂懈笞鳛?。Lumion強大的實時3D渲染能力，可用來制作電影或者靜幀的3D作品，其涉及到的領(lǐng)域包括了建筑的規(guī)劃設(shè)計，以及現(xiàn)場演示，因為它強大優(yōu)秀的渲染能力，能夠?qū)崟r提供優(yōu)質(zhì)的圖像效果，把快速高效地工作流程結(jié)合在了一起，人們能夠直接在Lumion創(chuàng)建自己的虛擬現(xiàn)實，通過自帶的模型動畫庫以及天氣系統(tǒng)更快的創(chuàng)建出需要模擬的場景，以及智能的動畫和攝像機設(shè)置，使渲染制作影片比以前更加快速，可以說是建筑可視化效果史上一個驚人的產(chǎn)品。Lumion的便捷性在于，功能強大但是界面簡潔易懂，新手幾乎一天就可以上手，導(dǎo)入模型場景，進行地形設(shè)定，里面有強大的材質(zhì)模塊，通過簡單的參數(shù)表現(xiàn)材質(zhì)效果，雖然與更高級的三維建模模型對比來說，效果稍有欠缺，但能在實時渲染的環(huán)境下達到這個效果已經(jīng)相當(dāng)驚人。Lumion當(dāng)中還有自己的模型庫，所有模型都帶有自己的材質(zhì)信息，部分模型帶有自己的動畫信息，在Lumion動畫模塊中，可以進行影片制作，制作過程中可以運用庫中自帶的視頻效果進行編輯，同時可以設(shè)置場景內(nèi)模型的動畫等，其功能運用多樣性相當(dāng)可觀，最后在進行影片的渲染輸出，動畫制作相當(dāng)簡單高效。 Adobe Premier CS6Adobe Premier 是由Adobe公司推出的最早的真正意義上的非編軟件，真正做到了影片非線性編輯功能，以及極強的實時預(yù)覽效果。它有著較好的兼容性，可以與Adobe公司推出的其他軟件相互協(xié)作，共同完成視頻編輯工作。它集成了視頻制作的全套功能，由采集、剪輯、調(diào)色、美化音頻、字幕添加、輸出媒體視頻、到視頻DVD刻錄的一整套流程，只要在Premier一個軟件中，就能全部完成高質(zhì)量的作品。Adobe Premier CS6 與以前版本最大的差別在于界面的改進，界面重新規(guī)劃縮減了許多工作欄以及按鈕去繁從簡，推崇簡約設(shè)計，但仍然集成了CS5中經(jīng)典的水銀加速引擎，即僅限于Nvida顯卡配置的計算機使用的類似于GPU加速即渲染加速和運算加速原理的加速引擎，可以大大提高素材預(yù)覽速度，使影片在使用了各種效果之后能在計算機中更加迅速的實時渲染輸出。 Unity3D眾所周知Unity在游戲開發(fā)有著強大的能力，由其開發(fā)的游戲多為網(wǎng)絡(luò)游戲以及角色扮演游戲，由國內(nèi)游戲團隊制作的PC平臺上較為知名的大型游戲是《新仙劍奇?zhèn)b傳OL》以及游戲大國日本、美國開發(fā)的幾款游戲，其畫質(zhì)一流畫面精美程度不亞于現(xiàn)如今《穿越火線》、《戰(zhàn)地之王》等主流第一人稱射擊游戲。Unity是由Unity Technologies開發(fā)的一個讓用戶可以輕松地創(chuàng)建游戲，如三維視頻游戲，或者建筑可視化交互，實時三維動畫等互動內(nèi)容的并且兼容多個平臺如windows，ios，以及Andrew的綜合性游戲開發(fā)工具，是一個全面整合的專業(yè)游戲引擎。其中Unity3代表了一個質(zhì)的飛躍，其內(nèi)置的光照貼圖、遮擋剔除、以及調(diào)試器和編輯器都經(jīng)過了革新，其功能已經(jīng)達到了不可思議的成都，用戶可以獲得卓越的性能體驗。 建模技術(shù)建模技術(shù)是現(xiàn)今三維動畫制作的基礎(chǔ)之一，常用的三維動畫軟件都有自己獨立的建模系統(tǒng)，如同Maya，3DMax或者犀牛，作為本課題的主要建模工具Maya具備了比較全面的建模方法，常用的包括Nurbs曲面建模，Polygon多邊形建模，以及細(xì)分建模和雕刻建模，其中多邊形建模在三維動畫的角色建模上表現(xiàn)十分突出。本課題主要以建筑建模為主，主要采用曲面建模和多邊形建模來完成。曲線建模這種建模方法是由多條樣條曲線到曲面的建模方法，通過調(diào)整面的邊界曲線來調(diào)整面的形狀，它所建立的曲面有極好的平滑過渡性，對于建筑的平滑延展的細(xì)節(jié)特殊造型有很好的表現(xiàn)力；多邊形建模是由基本的多邊形，經(jīng)過編輯點和邊的位置來調(diào)整整個多邊形的形狀，對于復(fù)雜但又整齊的建筑結(jié)構(gòu)有很好的表現(xiàn)能力。Maya模型制作要點：（1） 根據(jù)模型特點選擇適合的建模方式。比如需要建立復(fù)雜結(jié)構(gòu)的角色模型或者生物模型，建議使用多邊形建模，多邊形建模的點，邊，面控制等容易達到發(fā)雜結(jié)構(gòu)的效果；而進行帶有光滑曲面結(jié)構(gòu)，延展性較好的模型建模時候，最好采用曲線建模，能夠使物體的表面看起來光滑整潔，在調(diào)整外部造型的時候不易產(chǎn)生凹陷或褶皺等，適用于工業(yè)產(chǎn)品外觀制作。（2） 模型制作要注重比例。當(dāng)進行模型制作時，要注意整個場景中所有模型的比例，比如建立一輛車的模型，首先要注意車身自身的比例，這時可以設(shè)定車的某一個部件為標(biāo)準(zhǔn)比例，如車胎的比例為1，Maya建模中有一個缺陷，即矢量單位是相對的，而不是絕對的，所以在進行建模的時候，要設(shè)定一個物體為基本單位，這樣在建模的時候才能把握好物體的比例。（3） 模型布線要科學(xué)合理。這里指的是多邊形建模，在進行多邊形建模的時候，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)造型是通過逐漸增加多邊形上的循環(huán)邊來控制更多細(xì)節(jié)而達到復(fù)雜造型的目的的。而為什么要科學(xué)布線，因為在預(yù)設(shè)多邊形創(chuàng)建中，默認(rèn)四邊形為標(biāo)準(zhǔn)面，在增加邊的時候最好采用增加循環(huán)邊，這樣才不易產(chǎn)生三角面。因為在Maya中，制作動畫對于多邊形面的控制，默認(rèn)是通過四邊形的四個頂點來控制的，所以建模當(dāng)中布線的科學(xué)合理能夠避免產(chǎn)生過多的三角面，保持點、線、面的干凈整潔，在后期制作動畫的時候，才不會產(chǎn)生計算上的錯誤。（4） 合理規(guī)劃模型分組。因為整個場景當(dāng)中的模型零部件很多，對于模型合理命名和分組也相當(dāng)?shù)闹匾粋€物體的零部件打組，這樣在后期制作場景當(dāng)中比較方便，也不會使模型遺失零部件。 材質(zhì)與貼圖技術(shù)三維建模中的材質(zhì)與貼圖技術(shù)是指物體的表面的一種特性，材質(zhì)決定了這些面在著色時的不同特性，比如顏色即反射光線、光亮程度、自發(fā)光或者不透明度等等，而貼圖顧名思義是指利用一張?zhí)幚砗玫膱D像，粘貼到三維物體的表面，使其看起來是物體本身的顏色和紋理。材質(zhì)與貼圖技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)不僅僅限于顏色、光亮度的表現(xiàn)上面，更多的是細(xì)節(jié)紋理和凹凸紋理的表現(xiàn)?，F(xiàn)如今，貼圖紋理技術(shù)與渲染技術(shù)結(jié)合，在通過計算機的圖形計算，在三維模型沒有細(xì)節(jié)的情況下，通過材質(zhì)貼圖信息，為三維模型增加紋理信息，比如制作一個樹皮的材質(zhì)紋理貼圖，在材質(zhì)信息中導(dǎo)入樹皮凹凸信息的貼圖即bamp凹凸貼圖，通過渲染計算機計算渲染生成圖像后，就會看到原本光滑沒有細(xì)節(jié)的三維圖形上出現(xiàn)了凹凸細(xì)節(jié)，這種貼圖技術(shù)為使用者在表現(xiàn)模型細(xì)節(jié)方面帶來了很大便利，可以減少模型建模細(xì)節(jié)而通過貼圖來展示，大大減少了建模實時渲染的計算機運行負(fù)荷。最后材質(zhì)貼圖中還有一項貼圖烘焙技術(shù)，因為每一張貼圖在進行渲染時，都是獨立計算場景中的光線在貼圖上造成的顏色、漫反射、折射以及發(fā)光度、透明度信息等等，而貼圖烘焙能見模型與模型之間的光影關(guān)系通過圖片信息的方式變現(xiàn)出來，形成一種新的烘焙貼圖，將這種貼圖貼在物體上，得到一個虛假的光影效果，不需要計算機進行光影計算，大大減少了計算機的渲染負(fù)荷，maya中的烘焙貼圖有acc、ao貼圖和轉(zhuǎn)換貼圖、高光貼圖、固有色貼圖等等。在本課題中運用的到了bamp凹凸貼圖的技術(shù)，在表現(xiàn)建筑屋頂?shù)臅r候，由于古風(fēng)建筑房頂?shù)牧鹆咂?xì)節(jié)較多，模型制作起來比較耗費精力，于是在這個部分采用了凹凸貼圖技術(shù)，在利用maya的hypershade材質(zhì)編輯器中的節(jié)點編輯為其添加顏色貼圖，以及凹凸貼圖的等貼圖信息，在模型渲染時，就會產(chǎn)生凹凸效果。 動畫設(shè)置技術(shù)。關(guān)鍵幀動畫即給場景內(nèi)的物體設(shè)置關(guān)鍵幀，通過關(guān)鍵幀的矢量記錄，來制作比較簡單的，物體移動的動畫，這一個動畫制作方式，比較常用在三維漫游動畫的攝像機漫游設(shè)置上。用這個方法就可以控制攝像機的漫游路徑，根據(jù)分鏡頭腳本設(shè)置攝像機路徑，分鏡頭渲染，就可以達到現(xiàn)實中拍攝分鏡頭的目的，簡單而快速。當(dāng)然，關(guān)鍵幀動畫也可以實現(xiàn)復(fù)雜的角色模型動畫中，但僅限于較短的，段落性的動畫，比如角色的微笑，行走兩步，或者舉手抬手的動作，這些都可以通過調(diào)整模型并且設(shè)置關(guān)鍵幀來完成。同時maya還有一個動畫編輯窗口，在這個窗口中會顯示所選中物體各個矢量的動畫信息，選中某個矢量就可以進行復(fù)制或者循環(huán)等編輯。但是關(guān)鍵幀動畫只是簡單的記錄某個模型或者某個控制器的矢量位移信息，要制作完整的模型動畫，只使用設(shè)置關(guān)鍵幀動畫工作量是以幾何關(guān)系倍增的，根本不可能，所以必須要利用Maya中自帶的MEL腳本信息，由計算機進行計算來制作模型動畫。MEL腳本是80年代興起的一種制作三維動畫的腳本語言，它的是利用了內(nèi)部設(shè)定指令，通過腳本調(diào)用指令并賦予模型，而對模型進行腳本控制的，在maya的角色模型動畫中被廣泛運用。在本課題中有涉及到簡單的攝像機漫游動畫，和人物動作動畫。攝像機漫游動畫毫無疑問使用了關(guān)鍵幀動畫，簡單快速地設(shè)定了攝像機漫游路徑；而人物角色動畫比較麻煩，建立好角色模型之后，要對其進行多邊形面的篩查，有三角面等影響動畫控制的面要及時修改。然后按照人體骨骼模型進行骨骼裝配，再將骨骼蒙皮，即把模型綁定到骨骼上面，使得骨骼能夠控制模型，這樣在對骨骼進行動畫腳本編輯的時候才能控制模型。當(dāng)設(shè)置完骨骼動畫腳本時候，還沒有完全完成。骨骼對于模型的控制，還有一個比較重要的參數(shù)，叫做蒙皮權(quán)重，即骨骼對模型的控制系數(shù)，最后是落在控制當(dāng)前面的四個點上。權(quán)重值分為01，當(dāng)這個值為1的時候，這個點就和骨骼的動作完全一致。當(dāng)制作骨骼蒙皮的時候，模型是自動為就近的骨骼分配控制點，因為手工創(chuàng)建模型和骨骼會有一些別差，在控制的時候會出現(xiàn)一些不符合實際的情況，特別是手臂、膝蓋、肩頸的需要彎曲運動的地方，所以還要進行骨骼蒙皮權(quán)重的調(diào)整，這是一個精細(xì)的工作。 場景制作技術(shù)場景制作技術(shù)，即除了具體事物的模型之外的壞境也是由模型組成的，由這些沒有單位的模型比如地形，河流，天空，雨滴等組成的，就是環(huán)境場景。也可以分為兩個部分，效果要素和物質(zhì)要素，效果要素同時也可以歸類到特效技術(shù)當(dāng)中，因為有很大一部分效果要素是在渲染的過程中才能夠體現(xiàn)出來，目前的硬件水平可能還無法達到實時渲染的效果。在本課題中是利用Lunion制作場景，這是一個3D實時可視化軟件，其場景制作的強大之處在于，它建立了自己的模型庫和一個天氣系統(tǒng)，即上述的物質(zhì)要素和效果要素。Lumion的模型庫中大部分模型都已經(jīng)帶有自己的材質(zhì)信息以及動畫信息，并且發(fā)型公司已經(jīng)對這些信息進行了打包封裝，使其在進行實時可視化的渲染時不必進行運算，能夠快速的給用戶提供動畫以及渲染效果。這個軟件還有一個獨特的系統(tǒng)就是天氣系統(tǒng)，其中陽光的光效，云層的分布，雨滴的運動，碰撞等等都已經(jīng)擁有自己獨特的運算系統(tǒng)，能夠?qū)崟r的顯示這些效果要素，使三維動畫制作者極大的縮減了場景建設(shè)的時間和經(jīng)歷。 渲染技術(shù)三維動畫制作達到動態(tài)的效果，這需要在三維動畫制作軟件通過渲染場景動畫來完成的。渲染是指根據(jù)物體材質(zhì)的貼圖信息、三維場景的設(shè)置、燈光、粒子效果等，由程序通過信息計算繪出一幅完整的畫面或一段動畫。許多圖形軟件中除了自帶的渲染器外，還有RenderMan、Mental ray、Vray等渲染器可以通過渲染接口對軟件的三維場景進行渲染。渲染的過程是將場景中的三維造型以及賦予物體的材質(zhì)貼圖和燈光陰影明暗程度等信息通過程序計算繪制完成動畫過程。MentalRay是業(yè)內(nèi)著名的渲染器之一，它對于光的折射和反射渲染尤為突出，由總部設(shè)在德國的mental images公司1989年正式發(fā)布。從發(fā)布一直到現(xiàn)在由于該渲染器功能不斷完善提高，得到了大量用戶的擁護和廣泛的技術(shù)支持，這樣使他一直處于三維動畫渲染器的領(lǐng)先地位。許多好萊塢大片場景中，都使用他來渲染，它對于光的表現(xiàn)能力已經(jīng)到了令人嘆為觀止的成都。使用MentalRay渲染器能實現(xiàn)一流的電影、游戲、建筑渲染效果。特別是對于逼真場景，帶有粒子特效以及光效的顯然質(zhì)量要求極高的電影特效領(lǐng)域MentalRay更是備受青睞。MentalRay渲染器可以很好的實現(xiàn)反射，折射，焦散，全局光照明等其他渲染器很難實現(xiàn)的效果。并且Mental ray在置換貼圖和運動模糊的運算速度上也遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于Maya中默認(rèn)渲染器。想要得到三維動畫的畫面必須要經(jīng)過動畫渲染這一不走。而且最后想得到動態(tài)或者靜態(tài)的動畫，都要經(jīng)過渲染這一步。渲染由渲染器實現(xiàn)，而渲染器有光線跟蹤方式(Ray－tracing)、線掃描方式(Line－scan如3dsMAX內(nèi)建的)等，如果想要得到比較好的渲染效果，那么起渲染時間肯定也要相應(yīng)增加?，F(xiàn)在市面上比較好的渲染器有皮克斯公司的RenderMan(Maya軟件也支持RenderMan渲染輸出)和Softimage公司的MetalRay。渲染輸出時可以以序列幀的方式儲存，也可以直接渲染視頻文件，而在Maya中的輸出渲染，個人比較推薦渲染輸出序列幀，因為即使在渲染過程中發(fā)生錯誤，也不易導(dǎo)致視頻文件出錯，可以保留已經(jīng)渲染的序列，節(jié)省渲染的時間。而本課題中，大部分是使用Lumion軟件進行動畫渲染，因為是3D實時渲染可視化軟件，所以此款軟件對于顯卡的要求比較高，但是也因為其高質(zhì)量的實時可視化效果，為動畫制作帶來了很大便利。在Lumion中自帶了自己的動畫錄制系統(tǒng)，它相較于上述專業(yè)3D建模工具的動畫渲染不同之處，它采用自己的渲染器，對于材質(zhì)真實感表現(xiàn)不如上述幾種渲染器，但是由于其設(shè)置動畫鏡頭以及豐富的視頻編輯預(yù)設(shè)特效，深受建筑漫游用戶的追崇，他的動畫系統(tǒng)只需要在第一幀位置確定鏡頭，以及最后一幀位置確定鏡頭，即形成了記錄關(guān)鍵幀的動作，同時實施可視鏡頭運動軌跡，是動畫渲染更加高效。 圖片處理技術(shù)圖片處理技術(shù)，即利用專業(yè)的圖片處理工具，對圖片進行縮放，或者提取加入圖片內(nèi)容的簡單的處理圖片的技術(shù)。更專業(yè)的圖像處理技術(shù)，是利用了圖像內(nèi)儲存的數(shù)字信息，利用數(shù)字技術(shù)對圖像進行計算和分析，然后提取所得到的結(jié)果的技術(shù)。而本課題中引用到的技術(shù)，僅僅是通過Photoshop軟件對一些圖像進行處理，使其達到材質(zhì)紋理貼圖的需求。例如，建立一個角色貼圖時，要將人物皮膚，毛發(fā)，眼睛，以及衣服等貼圖合成在一張貼圖上，就需要導(dǎo)出模型uv，根據(jù)uv來進行貼圖的拼接，把上述部位的貼圖按照導(dǎo)出uv圖對其拼接，大大縮減了渲染貼圖的成本。當(dāng)貼圖需要制作一張bamp凹凸貼圖的時候，首先需要將原帖圖按照模型uv拼貼好，再提取它其中的灰度信息，制作一張只有黑白兩色的貼圖，再導(dǎo)入三維建模軟件中，設(shè)置bamp凹凸貼圖節(jié)點中，進行調(diào)整，從而得到貼圖信息。 視頻編輯技術(shù)視頻是多幅靜止圖像即序列幀與連續(xù)的音頻信息在時