三維動畫技術在城市景觀設計中的應用

陳高雅

摘要：作為自然景觀與人工景觀的復雜綜合體，城市景觀的構成要素主要包括地形、水體、植物、大氣環境、景觀設施等等。隨著城市化進程的不斷推進，城市景觀設計日益成為重要課題，而三維動畫技術的發展及成熟恰恰能夠為城市景觀規劃提供一個強有力的工具或者手段。在分析三維動畫技術在城市景觀設計中的應用的時候，將重點介紹市政道路橋梁動畫、城市漫游動畫、虛擬現實小區漫游動畫、樓盤漫游動畫等等。

關鍵詞：三維動畫技術；城市景觀；設計

現如今，三維動畫技術以其獨特的優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，也可以人工創造的景色。景觀的英文翻譯是“landscape”，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”。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生明顯變化的景觀。根據定義可知，城市景觀應該被納人人文景觀的范疇。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，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，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。當然，還可以按照不同的地形形態，將地形分為平地、坡地、山體、山石等。

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，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，往往隨著季節變化而隨之發生不同形態的改變，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，不論何種，其所顯示的形態效果都是動態變化的。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”。

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。通常隋況下，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為運動的狀態。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。可見，這一環節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。為確保不同畫面播放的連續性，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，能夠在結合動態交互方式來實現對城市規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。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）虛擬現實小區漫游動畫

一般而言，所謂虛擬現實小區漫游動畫，其本質就是結合三維動畫技術將小區環境的具體規劃制作成動畫作品。在小區規劃的時候，往往需要考慮小區居民樓、生活配套建筑以及基礎設施等等。或者，也可以將小區規劃分為三大部分，第一是環境規劃，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規劃設計。

（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。