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篇1

關鍵詞：三維效果圖；水利水電；工程；應用

中圖分類號：TV222 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）09-0131-02

在建設工程領域，水利水電工程存在涉及范圍廣、建設規(guī)模大、建設內容復雜、設計周期及施工期長等特點。目前水利水電工程在規(guī)劃設計階段，仍然以平面CAD圖紙和文字說明作為主要表現(xiàn)形式，難以直觀表現(xiàn)工程在真實空間中不同角度的具體形態(tài)以及工程建成后的運行狀態(tài)等。

近年來，電腦軟、硬件技術迅速發(fā)展，為利用電腦三維技術真實模擬工程施工過程及完工后形態(tài)提供了可能。電腦三維技術在水利水電工程領域有兩方面應用，一是通過制作“立體”的三維效果圖對工程整體或局部構造進行“以假亂真”的描述，二是通過三維動畫對工程各子系統(tǒng)的工作原理及建成后的整體形態(tài)提供身臨其境的感受和體驗。本文僅對較易入門的水利水電工程三維效果圖（簡稱水工效果圖）設計制作技術進行研究。

1 水工效果圖的作用

三維效果圖是展現(xiàn)水利水電工程設計成果的一種直接而有效的靜畫表現(xiàn)方式，主要功能是將平面的圖紙三維化、仿真化，利用電腦三維仿真軟件技術生成模擬真實環(huán)境的高仿真虛擬圖片，再以圖片為載體表達作品需要及預期達到的效果。

三維效果圖對指導工程設計和施工亦能發(fā)揮重要作用。比如制作水工效果圖時，第一步便是對工程各部分結構和周邊場景精確建模，然后從各個角度不同側面、不同層次進行渲染，通過對靜畫成果進行觀測與分析，來檢查水利水電工程設計方案是否存在瑕疵，據此對項目方案作進一步推敲，以糾正工程平面圖紙和設計報告的紕漏。此外，通過對水利水電工程模型各部分任意剖切和透視處理，可以進一步明晰水工建筑物內部結構及各部分銜接，一方面為施工組織設計提供了直接的設計依據，另一方面亦便于對工程施工進行指導。

2 制作水工三維效果圖的基礎條件

2.1 行政支持

三維效果圖效果顯著，但在項目資金不足或項目負責人缺乏前瞻性意識的情況下，三維效果圖并非不可或缺，所以項目主管部門的重視是三維效果圖市場需求的源動力，是三維效果圖制作工作得以啟動的關鍵性因素。在水利水電工程領域，業(yè)主的支持和推動，將使制作方更易獲取必需的工程項目信息，雙方的溝通便亦能更深入、更充分，確保制作過程不偏離大方向、大前提，從而大大加快水工效果圖制作工作的進度。

2.2 設備支持

水工效果圖制作過程數據運算量大，對電腦設備的性能有較強依賴性，電腦設備購置投入資金與三維效果圖制作耗費時間往往成反比。高效能電腦設備通常價值不菲，根據企業(yè)實力差異，起碼應選用高配置商用電腦，有條件的話盡量使用圖形工作站作為工作平臺。此外，水工效果圖背景、人物及配景插畫的制作，需要參考大量圖片素材，一部分可在互聯(lián)網上搜集，其余則要按畫幅大小需要實地拍攝。小幅面素材可用大分辨率家用級數碼相機進行拍攝，至于高分辨率、大場景、大幅面素材，則最好用專業(yè)高清單反數碼相機拍攝取材，反正最終原則是確保圖片素材的高質素。

2.3 工程項目信息支持

制作方接受水工效果圖制作任務后，第一件事便是精確、全面掌握工程內容，確定模型具體類型、數量、尺寸及位置。只有業(yè)主及時、準確提供工程項目整體情況（含工程設計報告書、設計圖紙，最好是電子版），如涵閘或堤防的尺寸、位置、高程等信息，制作方才能有效開展水工效果圖制作準備工作。

2.4 人力協(xié)同支持

三維效果圖制作是一個復雜的系統(tǒng)工程，個別三維效果圖相對簡單，業(yè)主要求不高，也不需反復修改，制作人員可單獨在較短時間內完成。但水工效果圖多數較復雜，模型造型形式多樣，點、面數量大，單槍匹馬已無法應付工程項目信息搜集整理、單體和群體建模、大幅面圖像平面處理等繁重的工作，需要協(xié)同若干制作人員組成制作小組，甚至幾個制作小組分工協(xié)作，各司其職、各負其責，才能順利按時完成制作任務。

3 制作工具

水工效果圖以相關電腦軟件作為制作工具，涉及各式各樣大、小型軟件的綜合運用，對制作人員的電腦系統(tǒng)基礎知識水平和軟件應用能力提出了較高要求。

3.1 計算機輔助設計軟件

計算機輔助設計（CAD-Computer Aided Design）軟件是指利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作的軟件，簡稱CAD軟件，可以幫助設計人員擔負計算、信息存儲和制圖等工作。CAD軟件使用非常廣泛，國外有Autocad、MicroStation、ArchiCAD等代表軟件，國內知名度較高的有天正、理正、浩辰、中望等CAD軟件，目前業(yè)界以Autocad、天正（以Autocad為基礎開發(fā)）較為常用，最高版本已去到Autocad 2012。CAD軟件主要用于前期準備工作，可用來打開業(yè)主提供的水利水電工程設計圖紙電子版資料，了解設計師的設計意圖，利用軟件內的查詢工具掌握工程各部分模型的空間信息，為下一步使用三維軟件提供基礎數據。

3.2 三維制作軟件

國際上三維制作軟件類型眾多，主要有3dmax、Softimage/XSI、Maya、Rhino、Lightwave、Cinema 4D、PRO-E等軟件，其中Maya側重于動畫制作，Lightwave建模功能強大，而3dmax綜合性好，各方面較為平衡，是目前使用最為廣泛的水工三維制作軟件。3dmax易學易用，可用于制作工程主體模型，并渲染初級效果圖片，目前最高版本為3dmax 2012中文版。

3.3 后期處理軟件

三維制作軟件生成的圖片往往不盡如人意，一般只能達到效果圖“初稿”的程度，離業(yè)主要求仍有較大距離，需要進行細致的后期處理，方能達到逼真的效果。圖像后期處理是指使用后期處理軟件，對效果圖“初稿”進行圖像編輯、圖像合成、校色調色及特效制作等一系列操作，使“初稿”最終潤飾成為效果產品，后期處理是效果圖出圖的一個重要環(huán)節(jié)，也是必不可少的環(huán)節(jié)。后期處理軟件為數不少，其中Adobe公司的Potoshop是平面設計界的龍頭老大，功能最全面、性能最強大，通過Potoshop的處理往往能使效果圖達到驚人的效果，目前Potoshop最高版本為Potoshop CS5。

“Autocad+3dmax+Potoshop”俗稱工程效果圖界的三駕馬車，也是水工三維效果圖制作的首選軟件。這三套軟件均屬大型軟件，功能豐富、復雜程度高。值得慶幸的是，制作人員并不需要耗費大量時間去掌握全部功能（實際上也不可能），其實只需使用其中小部分常用功能，便能夠完成水工效果圖制作。當然，效果圖創(chuàng)作“功力”要再上一個臺階的話，必然對制作人員的水平提出更高要求，沒有深入鉆研就無法創(chuàng)作出感人的作品。只有針對不同工程、不同軟件和不同技術，投入大量時間不斷學習、提高，平時注意技術積累，經常研究新方法新途徑，盡量使用有效手段、消耗較短時間來完成手頭的工作，才能達到融會貫通的境界。

4 制作步驟

水工三維效果圖制作過程較為復雜，非一言一語可以表述清楚，下面僅以“Autocad+3dmax+Potoshop”這三駕馬車為例，分兩階段簡述水工效果圖制作步驟。

4.1 前期制作階段

4.1.1 造型建模

建模工作是制作水工效果圖的基礎，要求務必嚴格按照設計圖紙進行精確造型建模，而且過程較為枯燥，制作人員要具備一定的恒心和毅力才能堅持下來。首先，制作人員需要了解目標工程的整體信息，對水利水電工程而言，就是要充分準確理解設計圖紙，了解業(yè)主意圖，對要表現(xiàn)的事物形成總體把握，并據此在白紙上勾勒平、剖面或空間草圖，經業(yè)主確認后，便可以正式開展建模工作。數字模型一般用3dmax建立，亦可用Autocad建模，應根據實際情況及制作人員個人工作特點靈活確定，哪一個用起來順手、便利，就用哪一個。習慣做法是以3DMAX為主，同時結合Autocad綜合運用。

4.1.2 賦予材質

水工建筑物建模工作的成果仍然是單色工作模型，僅用以推敲模型空間和構造關系，效果卡通化。只有在3dmax中賦予模型適當的材質，并經反復試驗與比較確定合理貼圖，效果圖才能更具真實感。

4.1.3 光線處理

燈光與陰影在水工效果圖中起著重要作用，陰影要力求符合工程項目太陽照射的實際情況，而且調整燈光時須注意結合貼圖的調整，使兩者相互協(xié)調，光影效果才會更顯著。

4.1.4 渲染輸出

在渲染輸出前，要根據最后可能打印的最大幅面確定輸出分辨率，然后調好照相機的角度和可視范圍，并確定地平線，力使效果圖符合人們的一般視覺感受。

4.2 后期制作階段

4.2.1 遠景處理

可用與實際項目相符的高清晰度照片作為背景（包括天空及遠處的地面、道路、植物、人物、路燈以及汽車等人造景觀），并調好明暗、色調。

4.2.2 近景處理

插入近處的地面、道路、植物、人物、路燈以及汽車等人造景觀圖片，除了客戶要求的，還可以自己設想發(fā)揮。

4.2.3 玻璃處理

用通道選出所有玻璃部分選擇，用亮度、對比度或色彩平衡等功能進行調整，以增強玻璃效果。

4.2.4 調整畫面整體性

該步驟貫穿整個制作過程，隨著內容不斷豐富，需隨時調整畫面素描關系（明暗、結構及空間感），并要推敲效果圖色彩關系及畫面構成是否具有美感。

5 注意事項

由于水利水電工程具有多樣性及復雜性，且各種水工效果圖制作軟件晦澀難懂，常使相關制作人員無所適從，此時經驗的欠缺、技術上的不足屢屢暴露無遺。此時要么放棄，要么糊弄過去。當然，制作人員還有第三個選擇，就是采取積極措施查漏補缺。一方面需主動深入工程項目現(xiàn)場勘察測量，了解工程實際情況，激發(fā)創(chuàng)作靈感，減少成果偏差。另一方面要抽出適當時間了解包括工程資料和軟件資料在內的相關技術資料，對其中的疑點、難點問題進行學習摸索，或反復上機實操進行軟件技術驗證，參考好的照片和水工效果圖，多做練習，注意積累經驗。此外，在消化現(xiàn)有技術的基礎上，不斷研究新技術、新措施，同時留意各項技術未來的發(fā)展趨勢，確保自身優(yōu)勢，才能在水工效果圖市場競爭中立于不敗之地。

6 結 語

水工效果圖憑借自身種種優(yōu)勢在水利水電行業(yè)得到越來越廣泛的應用，通過水工效果圖，水利水電工程參建各方均能直接獲得對工程的感性認識，大大促進了工程項目的順利開展，效果顯著。廣大正在從事或有志于從事水工效果圖創(chuàng)作的朋友，應當緊緊抓住當前水利大發(fā)展的歷史機遇，煉好基本功，探索新路子，共同開拓水利事業(yè)新紀元。

參考文獻：