城市景觀設計中三維動畫技術的應用

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現如今，三維動畫技術以其獨特的優(yōu)勢為人們所廣泛使用，并日漸拓展到社會的各個領域，尤其是視覺領域，人們可以在利用計算機技術的同時，結合三維動畫技術，制作出各種令人賞心悅目的作品。作為當前最為流行的一種圖形、圖像技術，三維動畫技術的發(fā)展并非一蹴而就的，其所依賴的理論基礎也不僅僅局限在圖像學、美學方面，還包括數學、攝影學、計算機軟硬件等多種學科。隨著國內城市化進程的不斷加快，城市景觀規(guī)劃勢必成為其中的重要任務，而多媒體技術，特別是三維動畫技術的出現，恰恰能夠為城市景觀規(guī)劃提供一個強有力的工具或者手段。

一、城市景觀的內涵及構成要素

（一）城市景觀的內涵

通常來講，景觀就是某一地理區(qū)域的景色或者某一種類型的景色，其中，這里所說的景色既可以是自然景色，也可以人工創(chuàng)造的景色。景觀的英文翻譯是“l(fā)andscape”，從字面意思上分析，景觀總是與土地不可分割的。與此同時，景觀又離不開人類的勞動實踐，因此，多數人更傾向于將景觀理解成“人與自然相互作用的最終成果”。[1]從種類上分析，景觀分為兩種，其一是自然景觀，主要是集中了天然景觀與人文景觀在內的、單純包括自然方面的景觀。值得一提的是，這里所說的天然景觀并非是絕對沒有發(fā)生任何變化的景觀，而是基于人類活動而引起的尚未產生“明顯變化”的景觀。其二是人工景觀，即因受到人類直接或者間接的長期活動而使得自然面貌發(fā)生明顯變化的景觀。根據定義可知，城市景觀應該被納入人文景觀的范疇。準確地說，人類改造自然的過程的是漫長的，單純依靠人類活動對于景觀的影響大小來區(qū)分自然景觀與人工景觀，是不恰當的。換言之，自然景觀與人工景觀是很難以界定的。從這一角度分析，城市景觀應該被看做是自然景觀與人工景觀的復雜綜合體。

（二）城市景觀的構成要素

從構成要素上分析，城市景觀主要包括如下幾個部分：第一，地形。作為景觀其他要素的重要載體，地形往往被人們比喻成“骨架”。按照不同的尺度，可以將地形細分為三種：第一種是大地性，占用地理面積相對較大的地形形態(tài)，常見的有山巒、丘陵、平原等；第二種是小地形，占用地理面積相對較小的地形形態(tài)，常見的有臺地、平地、坡道等；第三種是微地形，主要包括基于微起伏的草地、沙丘、石頭的變化而形成的地形形態(tài)。當然，還可以按照不同的地形形態(tài)，將地形分為平地、坡地、山體、山石等[2]。第二，水體。毋庸置疑，水體是城市景觀中的重要元素之一，也是必不可少的元素。一般情況下，按照水體的不同形態(tài)，可以將它分為兩大類：其一是動水，主要包括溪澗、瀑布、噴泉、河流等，其二是靜水，常見的如湖海、池井、水潭等。與城市景觀的其他要素不同，水是無形的，也是有形的，正是這種特質才使得水能夠擁有萬千種變化，也成就了城市景觀的無窮景致。第三，植物。與城市景觀的其他構成要素不同，植物是最具生命力的、變化最豐富的要素，其所帶來的觀賞價值也是不可估量的。植物這一要素并非一成不變，往往隨著季節(jié)變化而隨之發(fā)生不同形態(tài)的改變，利用這一特征，可以給城市景觀設計帶來更佳的觀賞效果。第四，天時景象。通俗地講，天時景象也可以被看做是大氣環(huán)境。處于不同時間段的城市景觀所呈現的效果是各不相同的。既可以是一天中的不同時辰，也可以是一年中的不同季節(jié)，不論何種，其所顯示的形態(tài)效果都是動態(tài)變化的。如晨暮晝夜的時分變化、春夏秋冬的季相變化等等。因此，人們常常將景觀的天時之美比作是“流動的自然形象，是時空交感的藝術”[3]。第五，景觀設施。毫不夸張地說，景觀設施是城市景觀中的重要組成部分，凡是能夠給人們的生活、娛樂、休閑等帶來便利的人工設施，基本上都可以劃為景觀設施的范疇。一方面，景觀設施應當能夠滿足大眾需求，另一方面，景觀設施與其所處的環(huán)境能夠融為一體，相互呼應，并呈現出一種美感。

二、三維動畫技術的應用原理

實際上，三維動畫技術又可以被稱為三維預渲染回放技術，具體流程就是先通過三維預渲染獲取一個三維動畫視頻，后借助于特定的播放器進行視頻播放。具體來說，三維動畫技術的應用原理包括如下幾部分內容：

（一）建模

簡單地看，建模就是借助三維動畫技術，在電腦上繪制二維物體。通常情況下，在建模之前，應當做好準備工作，即明確不同物體的最終形狀以及物體在電腦畫面中所處的具體位置。從流程上分析，建模應該做好如下三步：第一步是按照繪制對象，在平面上畫出幾何形狀；第二步，將不同的幾何形狀根據一定的順序或者結構加以組合，從而得到一個三維形體；第三步，明確不同三維物體在場景中的位置，并進行擺放。

（二）動畫

所謂動畫，其本質就是使已經設計好的三維物體從靜止變?yōu)檫\動的狀態(tài)。具體而言，應當定義關鍵幀，就是設計者在電腦上進行畫面繪制，如同將紙張放入電腦再進行圖像繪制?？梢?，這一環(huán)節(jié)對于設計者的繪畫水平具有較高的要求，只有那些繪畫能力較高的人才能做到畫面逼真。之后，插入關鍵幀[4]。為確保不同畫面播放的連續(xù)性，應當插入相關畫面，通常這一步驟是由計算機完成的。

（三）繪圖

在這一部分，應當重點關注貼圖與光線控制等方面，唯有運用恰當，才有可能制作出一個較為逼真的動畫作品。

（四）著色輸出

所謂著色輸出，本質就是利用動畫制作軟件可以實現動畫的自動生成。也就是說，針對之前已經繪制好了的畫面進行有序連接，從而生成動畫視頻。實際上，最終的動畫視頻就是文件，只需要點擊一下即可進行視頻播放。

三、三維動畫技術在城市景觀設計中的應用

眾所周知，三維動畫技術能夠被應用到社會生活的各個領域，具體到城市景觀設計，同樣能夠深入到不同的方面。接下來，將重點介紹幾種三維動畫技術的應用領域呈現。

（一）市政道路橋梁動畫

必須明確的是，市政道路不僅僅是指公路，而是應當廣義地理解為包括橋梁、船舶以及其他附屬交通設施在內的一切交通設施。當需要進行市政道路建設的時候，應當在施工前，借助于三維動畫技術，模擬道路修建過程以及成果，并將其呈給不同層級的領導，以此便于領導作出決定。不可否認，與平面圖形相比，三維立體動畫能夠更加直觀、更加全面、更加準確地向人們傳達信息，借助于三維動畫技術，能夠客觀審查市政道路橋梁設計的可操作性，還可以就其中的建設過程作出記錄與評價，甚至有助于實現與周圍環(huán)境的協調功能。除此之外，還可以在市政道路橋梁動畫中，結合GPS定位系統，以便于管理人員進行監(jiān)視或者管理；當然，對于汽車駕駛員而言，通過道路全景動畫與地圖的有效結合，實現路況信息的導航功能。

（二）城市漫游動畫

所謂城市漫游動畫就是在城市規(guī)劃領域、建筑領域等方面借助于諸如三維動畫技術等進行動畫設計。截止到目前為止，城市漫游動畫已經為諸多國家的城市建設作出了巨大貢獻，之所以如此，是因為它自身有具有的多種優(yōu)勢是其他方式無法比擬的，例如，城市漫游動畫能夠實現人機交互，能夠真實呈現建筑結構的空間感，還能夠實現大面積三維地形仿真。借助于城市漫游動畫，人們如身臨其境，能夠在結合動態(tài)交互方式來實現對城市規(guī)劃以及未來建筑的觀察或者審視，更為重要的是，在觀察三維場景的時候，不論是觀察角度，還是觀察距離，亦或者是精細程度都不受任何限制。另外，根據不同的運動模式如步行、坐車、飛翔等等，能夠實現不同路線的自由切換功能[5]。最后，在城市漫游動畫中，能夠同時針對不同設計方案加以對比，從而幫助決策者選擇出更為恰當的方案。

（三）虛擬現實小區(qū)漫游動畫

一般而言，所謂虛擬現實小區(qū)漫游動畫，其本質就是結合三維動畫技術將小區(qū)環(huán)境的具體規(guī)劃制作成動畫作品。在小區(qū)規(guī)劃的時候，往往需要考慮小區(qū)居民樓、生活配套建筑以及基礎設施等等?；蛘?，也可以將小區(qū)規(guī)劃分為三大部分，第一是環(huán)境規(guī)劃，其中主要涉及到道路、草坪、車輛、居民等等；第二是綠化帶規(guī)劃，重點從位置、占地面積、植物樹種等等角度來考慮；第三是園林景觀規(guī)劃，主要體現在公園、假山、涼亭等等。這一系列因素均可以借助三維動畫技術進行模擬仿真。從播放時間上說，虛擬現實小區(qū)漫游動畫應當限制在五到二十分鐘之間，借助于漫游等方式來實現小區(qū)規(guī)劃設計。

（四）樓盤漫游動畫

在城市景觀設計中，樓盤宣傳片設計制作是其中的重要組成部分。隨著城市化進程的不斷加快，城市樓盤的數量也有了突發(fā)猛進的增加，這同時也突出了樓盤漫游動畫的必要性與重要性。設計者在現代建筑理念的基礎上，借助于三維動畫技術在計算機上勾畫出虛擬樓盤的建筑方案，從而使人們能夠身臨其境地漫游其中。從結構上看，一個完美的動畫作品包括兩個部分，其一是室內空間設計，其二是室外空間設計。因此，樓盤漫游動畫集中表現在室內外空間設計規(guī)劃，借助于樓盤漫游動畫能夠更加全面、準確地詮釋樓盤設計方案，從而在有效提高工程投標率的同時，進一步提升樓盤價值。

作者：陳高雅