基于3dsMAX建模在室內設計中的數據建設應用探討

彭秀川

摘要：基于3dsMAX建模在室內設計應用中提煉基于室內金屬、玻璃、油漆、木紋、布紋、反射等材質、貼圖、渲染制作的數據，構建3dsMAX室內設計中數據標準化模塊建設。解決3dsMAX建模在室內設計過程中的數據碎片化的弊端，提出相應的3dsMAX建模室內設計過程中材質數據建設的參考值，為室內設計方案快速表現提供依據，著重論述3dsMAX在室內設計方案建模過程中的數據在實踐中的技術應用。

Abstract： Based on 3dsMAX modeling， data based on indoor metal， glass， paint， wood pattern， cloth pattern， reflection and other materials， texture， rendering， etc. are extracted in interior design applications to build a data standardization module construction in 3dsMAX interior design. To solve the disadvantages of data fragmentation in the interior design process of 3dsMAX modeling， the reference value of material data construction in the interior design process of 3dsMAX modeling is put forward， which provides a basis for the rapid performance of interior design schemes. This paper focuses on the technical application of 3dsMAX data in the modeling process of interior design scheme.

關鍵詞：3dsMAX；建模；數據

Key words： 3dsMAX；modeling；data

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）32-0205-07

0 引言

3D Studio是3dsMAX的前身，誕生在80年代末，是美國Autodesk[1]公司生產。3dsMAX最早進入國內時間大概為90年代初，當時國內有條件開設3dsMAX課程的高校不多。2000年后隨著IT的發展電腦的普及，軟件的不斷更新與完善，眾多的室內設計師開始摒棄傳統的手繪制圖，走向了更高效的電腦3D效果圖設計，基于3D的室內效果圖設計是一個操作復雜新型技術應用，是一個不斷的積累的過程。

1 3dsMAX室內設計方案表現數據建設現狀

3dsMAX是基于計算機平臺的三維制作應用軟件，主要面向室內設計、建筑設計、動漫設計、工業設計等廣大行業方案建模的三維技術應用軟件。當前以3D現代室內設計技術[2]表現成為建筑裝飾、室內設計等專業的核心，國內眾多高校室內設計專業都開設了與之相關的專業三維建模課程教學，其中以3dsMAX軟件課程教學開設最多，普及范圍最廣。在國內3dsMAX一直是眾多裝飾企業、園林設計企業、室內設計企業等相關設計行業中應用最為廣泛的三維軟件。不管在企業中的應用，還是在專業課程教學中，都是靠個人經驗的積累完成設計建模與方案表現，沒有形成規范的標準數據，不能為企業、教學的應用提供有效快速建模方案表現的數據。另學習3dsMAX者沒有數據參考，在材質、貼圖、渲染的參數數值忘記于無形，不能熟練、準確的掌握室內設計方案表現的方法和技術，需要花費更長的時間積累經驗，提供一套常用的行之有效的參數數據建設應用模塊尤為重要。

2 3dsMAX在室內設計中的數據建設

數據就是科學實驗、檢驗、統計等所獲得的和用于科學研究、技術設計、查證、決策等的數值。3dsMAX應用研究的數據整理指的是基于3dsMAX室內設計表現中的數據應用。依據3dsMAX室內設計表現過程，大致分為建模特性、材質數據、貼圖特性、燈光特性、渲染特性、后期特性。

3dsMAX在室內設計中的應用研究從六個方面進行收集整理數據：建模、材質、貼圖、燈光、渲染、后期，這六個方面依據3dsMAX室內設計建模方案表現的步驟進行數據收集，六個方面的前后步驟緊密相連，缺一不可。通過在實際工程方案表現中，收集整理最貼近實踐應用的數據，建立基礎部分的數據，不斷深化研究，最終形成標準化的數據。

建模、材質、貼圖、燈光、渲染、后期六個部分各不一樣，數據的側重也不一樣。分為兩類：基本特性，常用數值。掌握基本特性的主要是建模、貼圖、燈光、渲染、后期五個部分，這些部分的數據以變量為主，如建模中的標準幾何體中長方體有長、寬、高；圓柱體有長、寬、高、半徑1、半徑2等參數設置，這個數值是依據具體目標要求變化的變量數據。材質為常用數值，如完成目標要求玻璃等物體材質的表現，玻璃材質的一些特性參數數據有絕對的數值，這個數值上下偏差不大，可以收集成常用數值。如在完成標準材質的玻璃制作，玻璃定量數據主要由不透明度、光澤度、光澤度范圍設置、折射貼圖組成；數值為36、86、36、光線跟蹤貼圖，百分之百的通透性。在下一次應用過程中這個數據不需要再去調節，依次可以使用，但必須通過反復的應用和數據整理，最終才能成為在室內設計方案表現中的數據依據。

2.1 3dsMAX建模 3dsMAX建模是室內設計制作基礎，室內設計建模分為：基礎建模、二維圖形建模、復合建模、編輯多邊形建模等。這些基礎模型是構建室內設計三維世界的基本元素。每種建模方法都有各自的優點和不足，每種建模的方法都需要長時間的操作才能掌握。建模數據主要以特性為主，沒有特定常用數據，可以建立常用室內設計的尺寸作為參考依據，如常用家具尺寸。

2.1.1 基礎建模種類 基礎建模是3dsMAX用三維基礎模型元素，通過這些基本體相互簡單的疊加，完成某些簡單的三維模型制作，如帶圓角邊的家具、墻體、膠囊等模型的創建，稱為基礎建模。按基本體分為：標準基本體建模、擴展基本體建模。

標準基本體包括立方體、長方體、圓柱、圓管、椎體、圓環等，這些簡單的三維基本體通過疊加、相交等方式，可以完成生活中的某些簡單的家具建模，如四方凳子、圓凳子等三維模型的創建。擴展基本體建模包括切角長方體、切角圓柱體、膠囊、異面體、油箱體、彷錘體、L形墻、C形墻、棱柱等。

以上標準基本體與擴展基本體不僅是初級建模的元素，也是高級建模的基本元素。這類基本體建模數據變量性比較大，沒有特別的固定數值提供參考，如果以產品的形式建立固定數值比較適合，比如家具尺寸的數據比較好界定，在此只歸納了基本體的特性。見基本體特性集合（表1）。

2.1.2 二維圖形建模 二維圖形元素包括線、圓、弧、矩形、橢圓、圓環、多邊形、星形、文本、螺旋線。這些二維圖形可以通過添加修改器等方式可以完成復雜的二維圖形，完成二維圖形到三維的建模。二維圖形建模修改器包括樣曲線編輯、布爾運算、修剪、延伸、擠出、車削等，這些參數都是變量數據，只要掌握圖形元素的基本特性，掌握操作技術應用。見二維圖形特性集合（表2）。

2.1.3 復合建模 由兩個以上模型組成的建模稱為復合建模。包括布爾、放樣、散布、變形、一致、連接、圖形合并、地形、網格化等。其中常用的布爾建模是基于三維體之間的修剪建模、放樣建模是基于二維圖形建模，可以完成較為復雜造型創建。常用的主要以布爾、放樣、圖形合并為主。見復合對象特性集合（表3）。

2.1.4 編輯多邊形建模 編輯多邊形建模是基于三維體編輯修改的一個強大建模工具，通過點、邊、邊界、面、元素的控制修改，改變物體的形狀、構造達到三維建模的目的。物體是由點、線、面、元素構成，該修改器功能強大，整合了原有建模的單項命令，分為點、邊、邊界、面、元素，每一個都有特定內容修改物體，屬于高級建模。這些修改的參數都是變量，以掌握特性為主。

其它高級建模還有面片建模、NURBS曲線建模等，這兩種建模方式有著獨特的物體建模構造方法，可以完成更復雜模型的需要，主要以產品表現為主。除了編輯多邊形修改器，還有其它的多種修改器建模，車削[3]與擠出，主要是針對二維圖形轉換三維建模用的修改器，命令參數以變量為主。見修改建模特性集合（表4）。

2.2 3dsMAX材質 材質[4]是物體表現出來的一種性質，如像木材、金屬、玻璃等。材質是室內設計效果設計中物體材質質感表現的最終效果，是影響展示效果的關鍵因素。3dsMAX材質由材質編輯器管理，材質分為默認材質與VR材質兩類（VR是其他外帶插件）[5]。默認材質有標準材質、雙面材質、頂底材質、合成材質、混合材質、多維材質等；VR材質有VRayMtl材質、VR材質包裹、VR雙面材質、VR發光材質、VR混合材質、VR覆蓋材質等。3dsMAX材質數據以部分特性和常用數值為主，通過室內設計建模過程中對材質參數的積累，收集與整理了部分數據為3dsMAX室內設計提供參考。

2.2.1 默認材質 默認材質是3dsMAX系統配套材質，主要有標準材質、雙面材質、頂底材質、合成材質、混合材質、多維材質等。標準材質也是基礎材質，該材質可以完成多種不同材質物體的制作，下有布林、金屬、各項異性、多層布林、半透明物體等材質的設置，也是雙面、頂底等其他配套的子材質組成。見材質特性集合（表5）。

2.2.2 VR材質 VR材質3dsMAX插件，是安裝了VR渲染器的一套材質系統，區別于3dsMAX默認材質，又有共性的一面。VR材質的效果優于3dsMAX默認材質，物體材質質感細膩而真實。VR材質分為VRayMtl材質、VR材質包裹、VR雙面材質、VR發光材質、VR混合材質、VR覆蓋等，主要由漫反射由顏色控制、反射由顏色控制、折射由顏色控制，其它高光、反射高光、光澤度等由數值控制，通過室內設計實際經驗積累，可以整理常用調節的材質數據。見VR材質數據集合（表6）。

2.3 3dsMAX貼圖 貼圖[6]的英語 Map 其實包含了另一層含義就是“映射”，其功能就是把紋理通過 UV 坐標映射到3D 物體表面，依附于材質表面帶有“紋理”、“機理的”圖片，既每個物體表面上不同的樣子，如木頭的木紋狀。3dsMAX貼圖分為普通貼圖與VR貼圖，主要掌握貼圖內容的特性。

2.3.1 普通貼圖 3dsMAX普通貼圖分2D貼圖、3D貼圖、合成貼圖、顏色控制貼圖、其它貼圖等六部分。其中2D貼圖又叫程序紋理，但仍屬于平面貼圖，需要配合UVW坐標。3D貼圖屬于程序紋理，使用自身的XYZ軸坐標系，不會出現貼圖拉伸的錯誤，常用于繁雜的模型。合成貼圖用于控制各種貼圖之間的混合方式，改變某些貼圖的色彩信息。顏色控制貼圖專門用于控制和調節貼圖的色彩通道或輸出。其它貼圖主要制作一些特殊效果。材質上貼圖有漫反射貼圖、反射貼圖、折射、凹凸、不透明、環境、置換、高光光澤。見貼圖編輯特性集合（表7）。

2.3.2 VR貼圖 VR貼圖主要有HDRI貼圖、發光貼圖。HDRI是High Dynamic Range Image也叫高動態范圍貼圖[7]，它是一種特殊的圖形文件格式，它的每一個像素除了含有普通的RGB信息以外，還包含有該點的實際亮度信息，所以它在作為環境貼圖的同時，還能照亮場景，為真實再現場景所處的環境奠定了基礎。

2.4 3dsMAX燈光 3dsMAX燈光是模擬生活環境照明系統。3dsMAX燈光分為標準燈光、光度學燈光、VR燈光等。其中標準燈光、光度學燈光都是系統自帶的光源，VR燈光是安裝VR渲染器后所帶的光源。這些光源各有優劣，有著共同的基礎參數設置和共同調節光源的基本理念。

2.4.1 標準燈光 標準燈光有泛光燈、聚光燈、平行光，可以自由切換成目標聚光燈、目標平行光。這種光源參數設置數值較為容易，容易操作，但是表現復雜的光影場景及光影效果有很大難度。標準燈光是3dsMAX早期配置的一套模擬光源系統，倍增器來控制其強度，這個光源的設置上要靠使用者對真實光線的理解、熟悉進行手動模擬全局光照，渲染速度超快。這些燈光參數主要是變量，以掌握特性為主。

2.4.2 光度學燈光 光度學燈光是3dsMAX后期版本新增的系統默認燈光，是用單位來控制強度。主要有目標燈光、自由燈光、MRSKY門戶三種類型。這種燈光具體有點光源、線光源、面光源、球形光源、半球光源、圓柱形光源。這些光源可以單獨使用，也可以結合光域網使用，可以調入外部光源文件使用。其中MRSKY門戶需要配套MR渲染器使用。光度學燈光用于MAX整合LS[8]后的光能傳遞渲染器，也可用在標準燈光模擬全局光照里，能有效提高光影細節，表現出更加真實的材質。

2.4.3 VR燈光 VR燈光是VR渲染器自帶光源，該光源主要有VR光源、VRIES、VR環境、VR太陽。VR燈光對片區照明和局部照明，模擬明暗又比光度學的方便，更容易操作，表現復雜場景下的光影環境與光影效果級材質質感。見燈光特性集合（表8）。

2.5 3dsMAX渲染 渲染英文為Render，也稱為著色，是三維軟件現代CG對場景制作的一道工序，通過渲染提供非常直觀、實時的表面基本著色效果，根據硬件的能力，還能顯示出紋理貼圖、光源影響甚至陰影效果。一般渲染透視圖為主，具備立體感，即我們常說的三維圖。為了表現出更好的空間感，渲染要做一些“特殊”的渲染設置，決定哪些物體在前面、哪些物體在后面和哪些物體被遮擋、圖片尺寸、長寬比例等。

2.5.1 分類 渲染主要分系統自帶的默認公用參數、默認渲染器、外部渲染器，如VR渲染等。公用參數是渲染設置共有的基礎性設置，有選擇渲染器設置，渲染單幀或視頻，圖像大小，選擇性渲染物體。

2.5.2 渲染器 3dsMAX系統配套的渲染器，可以配套使用光線跟蹤、光能傳遞、曝光控制。是以掃描線渲染[9]渲染為主，該渲染方式是一行一行、而不是根據多邊形到多邊形或者點到點方式渲染的一項技術和算法集。所有待渲染的多邊形首先按照頂點y坐標出現的順序排序，然后使用掃描線與列表中前面多邊形的交點計算圖像的每行或者每條掃描線，在活動掃描線逐步沿圖像向下計算的時候更新列表丟棄不可見的多邊形。

2.5.3 VR渲染器 其它渲染器以VR渲染器為代表，VR渲染器可以提供單獨的渲染程序，方便使用者渲染各種圖片。VR渲染器提供了一種特殊的材質——VrayMtl。在場景中使用該材質能夠獲得更加準確的物理照明（光能分布），更快的渲染，反射和折射參數調節更方便。使用VrayMtl，你可以應用不同的紋理貼圖，控制其反射和折射，增加凹凸貼圖和置換貼圖，強制直接全局照明計算，選擇用于材質的雙向反射。見渲染特性集合（表9）。

2.6 后期處理 三維室內設計效果圖渲染出來后，需要對該圖片做后期處理，主要有剪接、加效果、加文字、加合成、調明度、調純度、調色相、調對比度、調飽和度、加修改等對圖片進行修剪、添加、合成等后期深度制作，將加入的素材融合到圖片中并完成最終的效果。見后期操作特性集合（表10）。

3 3dsMAX在室內設計中數據總結

通過3dsMAX在室內項目的設計與實施中，分別從實施過程的建模、材質、貼圖、燈光、渲染、后期六個方面，分別收集了這些方面不同特性與部分數據。集合了3D應用的特性，整理出部分常用材質的特性、數據。通過常用特性、數據，為今后的學習者提供便捷的參數使學習者更容易掌握，在今后的室內設計方案表現中快速提高表現的效率。

基于3dsMAX建模在室內設計中的數據建設應用是一個長期、復雜、不斷探索、積累的過程。基于技術性的數據收集只取得了一點點進展，要研究、要收集整理的數據還很多很多，這個路程還很艱苦，還需要通過大量的實踐、不斷的積累來完善已經取得的進展。

參考文獻：

[1]軟件.DB/OL.百度.https：//baike.so.com/doc/1505088-1591370.html.

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[3]沈曉蕓，錢燕婷.關于3DS MAX建模技術及其優化的研究[J].科教文匯（上旬刊），2014，09.

[4][6]吳業紅.基于3DsMax材質與貼圖技術的教學探討[J].電腦知識與技術，2009，5.

[5]方建軍，徐颯然，張俊竹.3dsMAX+VRay制圖原理與應用[M].安徽美術出版社，2017，5：66.

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[8]吳俊霆.3DSMAX線性渲染引擎的燈光仿真技術研究及應用[D].湖南大學，2013，5：11.

[9]計算機知識[DB/OL].百度.https：//baike.so.com/doc/2063300-2182881.html.