基于3DSMAX的陶瓷茶具產品仿真模型技術探討＊

鄧石蘭

（廣東潮州韓山師范學院 廣東 潮州 521041）

前言

隨著計算機技術的日益發展，各類三維建模及渲染軟件被廣泛地應用于游戲開發、影視制作、視覺效果設計等領域。決定三維作品質量的關鍵，除了建模命令之外，最主要的因素非燈光、材質、貼圖和渲染4大模塊命令莫屬。筆者基于3DSMAX軟件的基礎上，結合不同的軟件及插件對陶瓷茶具產品仿真模型技術進行探討。作為從事陶瓷茶具產品的設計者，只有根據陶瓷的工藝特點，掌握恰當的制作命令和技巧，才能制作出仿真度極高的產品效果圖。

1 Zbrush雕刻技術軟件應用

在產品設計的過程中，造型是作為其靈魂而存在的，造型是整個產品設計中構思的最初階段，在3DSMAX中則對應建模部分。對于茶具的基本建模方法，包括基礎建模技術、高級建模技術和一些常用的建模輔助命令，在此不一一贅述。然而在處理復雜的造型，例如處理陶瓷表面的浮雕、圓雕時，用3DSMAX很難達到高精度模型效果，這時候可以與Zbrush軟件交叉使用。

Zbrush軟件是一款讓設計者可以自由創作的三維軟件，不同于傳統的三維軟件設計工具的工作模式，它把建模中間最復雜最耗費精力的建模和貼圖，變成像玩泥巴那樣簡單有趣，是目前最重要的建模輔助工具，它可以通過手寫板或者鼠標來控制Zbrush的立體筆刷工具，自由自在地隨意雕刻。通常先在3DSMAX里創建陶瓷的基礎模型，然后導入Zbrush中，通過層級的細化運用筆刷的不同形式，將物體的細節逐漸的加強，細膩的筆刷可以輕易塑造出微小的細節，包括精致準確的陶瓷凹凸表面和不同的材質肌理，然后使用Zbrush中的重新拓撲工具創建一個比較低級的網格再導入3DSMAX中，然后在3DSMAX中添加在Zbrush中生成的置換貼圖和法線貼圖，可以使模型看上去像更Zbrush中的高模。當然，制作有雕塑感裝飾的陶瓷模型不僅僅依靠軟件功能，還需要有一定的雕塑造型能力。

2 Vray插件的使用

Vray是一款高質量的渲染軟件，在陶瓷產品的造型設計表達上，除了需要制作出準確的三維模型外，還需要更精美的渲染。3DSMAX在建模、燈光、材質的表現上都非常的優秀，但是在自帶的渲染器卻存在很大的局限，渲染出來的效果圖看起來非常地失真，對于材料設置的精度不夠是最主要的原因。Vray渲染器有自帶的材質庫，即VrayMtl材質，Vray的材質是對真實世界材質的模擬，對于不同的材質的特點及屬性進行分析、量化，對材質的紋理、透明、高光、反射、折射進行設置，能更好地控制材料的效果，而且它能夠獲得較好的照明效果，更方便物體的反射折射的調節。它結合了全局照明系統與精確的光影追蹤，真實光線計法創造出來的照明效果使得產品設計的效果圖真實而生動，因為Vray插件是使用渲染時的不二選擇。

3 陶瓷材質與貼圖分析

陶瓷材質類產品的釉面通常較為光滑，具有一定的反射效果，在3DSMAX的標準建筑類的材質球中自帶了光滑類型瓷磚的材質，也可以選擇下載專門的陶瓷材質球或者選擇VrayMtl材質進行參數調節。例如，白瓷材質的參數為：漫反射顏色白色（255 255 255），反射顏色調成偏黑（16 16 16），高光光澤度選擇“L”鍵解除鎖定，數值為0.78，將反射模糊調成1.0，細分調成50，BRDF卷欄里選擇Phong類型，可增加一個環境貼圖，模擬出外部的環境，經過環境色之后陶瓷表面出現豐富的反射效果，又或者通過VrayMtl，漫反射顏色白色（255255 255），在反射里增加衰減貼圖，類型為菲涅爾，高光光澤度值為0.85反射模糊為0.95細分調成15BRDF卷欄里選擇Ward類型，個性異性為0.5，旋轉為70，增加一個環境貼圖，輸出數量為3.0。黑色的陶瓷則可將漫反射設置為黑色。以上參數僅僅起到借鑒作用，具體使用時還需要根據實際情況進行調整。

在陶瓷類材質的應用中，常用的材質還包括雙面材質與多維／子對象材質。雙面材質包括2部分的材質，一部分在對象的外表面，一部分在對象的內表面，對于不同的內外表面材質不同的杯子可經常使用。多維／子對象材質則可以為一個面指定不同的材質，對于不同顏色層或材質的杯子可以一一指定。

對于日常的陶瓷產品，除了表面的釉面顏色裝飾外，花紙是最常用的裝飾方法。在3DSMAX中則需要“貼圖”來貼出表面的裝飾，貼圖是指將圖案附著在物體的表面上，使物體表面出現花紋或色澤。使用頻率最高的為位圖貼圖、UVW貼圖、凹凸貼圖。位圖是一種常見的二維貼圖，對于在壺體或杯子上僅用單個紋樣進行裝飾的造型可直接貼圖，而UVW貼圖則是對貼圖進行編輯，平面、柱形、球體的貼圖方式都非常適用于偏向于對以中軸線對稱為主的壺體造型，茶具上的花邊則是用柱形貼圖方式通過軸向的調節將花紋的單獨紋樣變成無縫的二方連續形式。凹凸貼圖是對物體表面的凹凸進行模擬，通常可用于對陶瓷表面淺浮雕紋理的表達。

4 陶瓷產品燈光技巧

在3DSMAX如何更好地表現出陶瓷產品的質感，除了產品本身造型的設計外，光線是最重要的因素，燈光的布置非常關鍵。燈光的設置過程簡稱為“布光”。對于產品最簡單有效的布光手法則是經典三點布光原則。三點布光，又稱為區域布光，一般用于較小范圍的場景照明。如果場景很大，可以把它拆分成若干個較小的區域進行布光。一般可采用3種光，分別為主體光、輔助光與背景光。主體光通常用它來照亮場景中的主要對象與其周圍區域，并且擔任給主體對象投影的功能。輔助光又稱為補光，填充陰影區以及被主體光遺漏的場景區域、調和明暗區域之間的反差，主要起柔和照明的作用，通常輔助光的亮度只有主體光的50%～80% 。背景光的作用在于增加背景的亮度，從而襯托主體，并使主體對象與背景相分離。燈光要體現場景的明暗分布，要有層次性，不能把所有燈光一概處理，根據需要選用不同種類的燈光，而且燈光宜精不宜多。布光時應該遵循由主題到局部、由簡到繁的過程。對于燈光效果的形成，應該先調角度定下主格調，再調節燈光的衰減等特性來增強現實感。最后再調整燈光的顏色做細致修改，為了整個畫面的烘托的效果，對主光源的顏色可以進行設置，例如對于一些歐洲宮廷式的茶具，可以將顏色設置淡淡的橘黃色，達到金碧輝煌的裝飾效果。

5 Photoshop軟件的應該

通常對于從事產品工作的設計者來，除三維軟件之外還需要掌握二維的平面處理軟件，以Photoshop軟件為例，原因有以下幾點：

5.1 三維貼圖的處理

一個仿真的陶瓷茶具造型，如果只有精良的模型，而無法為模型提供逼真的帖圖，也無法得到較好的渲染效果。實際上，在制作材質時，除了要依靠軟件本身具有材質功能外，利用Photoshop軟件可以制作在三維軟件中無法得到的合適的材質也非常重要。以傳統的紫砂壺為例，為表達壺體本身的質感，可通過Photoshop軟件對實物圖片的部分截取直接作為材質貼圖使用，得到視覺的真實感。對于有裝飾花面的茶具，花面的制作也可通過Photoshop軟件繪制，貼圖后增加產品造型與裝飾結合的完整性。

5.2 后期圖像制作

經過3DSMAX建模及渲染后，效果圖如果還沒能達到預期的效果，可以通過數字圖像處理軟件進行后期的修飾補充。在很多的圖形處理軟件中，Photoshop是比較理想的圖形處理軟件。可以通過對圖像的編輯，例如亮度調整、變形、校色調色、仿制圖章、污點修改，也可以添加背景合成，經過處理后的圖像會更加具有真實感以及藝術表現力。

計算機仿真的建模技術改變了傳統的設計模式，通過材質、環境、色彩、紋理等各種手段所制作出來逼真的模型，真實地呈現了設計者的創意表達，不受到平面草圖及實物模型制作的各種限制，命令的修改非常地方便快捷，通過原有模型，以點、線、面、調節可以使得茶具造型的各個部分都很容易改變，不同的材質又賦予造型不同的視覺感覺，創造出各式各樣的類型與風格，給設計者帶來無限的創作靈感，同時仿真的效果圖更易于設計者與客戶的溝通縮短產品的開發周期，降低了成本。隨著市場對陶瓷產品設計的要求日益提高，計算機的仿真模型技術也隨之快速發展，應用越來越廣。

1 倪勇.Vray渲染器在產品設計表達中的應用.數字技術與應用，2011（9）：16～18

2 周莉莉，劉溫.基于3DSMAX材質與貼圖技術的教學研究.教育論壇，2013（5）：8～10

3 何容芳，華玉文.產品造型設計與計算機仿真.家用電器科技，2000（10）：11～13