《基于Cinema 4d三維虛擬場景設(shè)計(jì)中的建模與渲染設(shè)計(jì)實(shí)例【200字】》

基于Cinema4d三維虛擬場景設(shè)計(jì)中的建模與渲染設(shè)計(jì)實(shí)例摘要：為滿足產(chǎn)品展示場景的設(shè)計(jì)真實(shí)感、高效率要求,采用C4D完成三維虛擬的場景建模和虛擬設(shè)計(jì)。利用C4D軟件制作場景的三維模型,首先制作展示區(qū)域的部分子模型,通過材質(zhì)編輯和添加貼圖（UV,法線，Alpha等）增加場景設(shè)計(jì)的逼真效果,組合多個(gè)子模型進(jìn)行適當(dāng)布局和調(diào)整獲取完整的三維場景模型;完成三維虛擬場景建模后在渲染舞臺(tái)環(huán)境,通過區(qū)域燈光、環(huán)境場景添加效果,實(shí)現(xiàn)三維場景設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)表明,三維虛擬場景設(shè)計(jì)逼真程度高于同類型方法,三維建模性能突出,該方法適用于三維虛擬場景設(shè)計(jì)以及特效場景制作。提出三維虛擬場景設(shè)計(jì)中的建模方法,以虛擬角色繪畫以及三維模型設(shè)計(jì)為核心完成角色繪畫與建模,實(shí)現(xiàn)與用戶之間的互動(dòng)與展示。關(guān)鍵詞：三維虛擬場景設(shè)計(jì)；建模與渲染；Cinema4d隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，三維虛擬場景技術(shù)也得到了長足的發(fā)展，同時(shí)在人們生產(chǎn)生活當(dāng)中的應(yīng)用也越來越廣泛。在產(chǎn)品展示場景設(shè)計(jì)方面，虛擬現(xiàn)實(shí)同樣有其用武之地。對于產(chǎn)品展示場景設(shè)計(jì)來說，三維設(shè)計(jì)是其關(guān)鍵一步。產(chǎn)品展示應(yīng)當(dāng)如何表達(dá)，是由設(shè)計(jì)師結(jié)合客戶的主觀需求決定的。本文提出以C4D軟件制造三維虛擬場景為基礎(chǔ)的產(chǎn)品展示場景優(yōu)化以及設(shè)計(jì)方案，旨在幫助用戶更為便捷、快速地選擇符合自身意愿的產(chǎn)品展示場景搭配，幫助設(shè)計(jì)師更加準(zhǔn)確地達(dá)到用戶需求。三維虛擬場景設(shè)計(jì)以往產(chǎn)品展示場景設(shè)計(jì)通常利用AutoCAD軟件繪制，以二維方式呈現(xiàn)，基于AutoCAD軟件二次開發(fā)出現(xiàn)大量產(chǎn)品展示場景規(guī)劃類軟件，但具有三維呈現(xiàn)效果的技術(shù)類軟件較少。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是可建立三維模擬環(huán)境的重要技術(shù)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過三維重構(gòu)方式設(shè)計(jì)產(chǎn)品展示場景，可令所設(shè)計(jì)產(chǎn)品展示場景以更好的方式呈現(xiàn)。產(chǎn)品展示場景的虛擬三維視覺重建可改善設(shè)計(jì)質(zhì)量，提升產(chǎn)品展示場景設(shè)計(jì)的應(yīng)用性，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立產(chǎn)品展示場景仿真環(huán)境，令人仿佛身臨其境，實(shí)現(xiàn)三維虛擬場景設(shè)計(jì)的進(jìn)一步優(yōu)化。設(shè)計(jì)虛擬三維視覺技術(shù)的仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)以三維虛擬場景為核心，具有三維虛擬場景設(shè)計(jì)的專業(yè)性，將規(guī)劃技術(shù)、建筑信息等細(xì)節(jié)通過該系統(tǒng)有效仿真，通過建立三維地形模型、設(shè)計(jì)園林相關(guān)設(shè)施參數(shù)實(shí)現(xiàn)三維虛擬場景設(shè)計(jì)需求。另外，如今常用的三維建模軟件，如BIM、3Dmax、Maya，也都存在著一個(gè)問題：當(dāng)大型場景中的模型存在過多面數(shù)時(shí)，會(huì)極大地提高對硬件設(shè)備的要求。就算利用貼圖代替精細(xì)模型，也會(huì)由于需要達(dá)到的細(xì)節(jié)效果而不得不提高貼圖的分辨率，導(dǎo)致同樣的問題出現(xiàn)，因此，此次產(chǎn)品展示場景設(shè)計(jì)將通過Cinema4D進(jìn)行虛擬建模，并總結(jié)建模規(guī)律和方法，以規(guī)避上述問題。設(shè)計(jì)實(shí)例（一）子模型建模對于產(chǎn)品展示場景中結(jié)構(gòu)復(fù)雜的子模型建模，需首先考慮多邊形建模，良好的布線原則可大大提高建模效率。首先，采用有利于電腦運(yùn)算的均勻四邊形布線方式，避免產(chǎn)生三角面或五邊形面，即極點(diǎn)的產(chǎn)生。這樣可以減少N-GON多邊形的產(chǎn)生，使得循環(huán)切線可控，便于操作且能有效解決模型因細(xì)化操作而導(dǎo)致的在動(dòng)畫中出現(xiàn)的破面、褶皺、黑面現(xiàn)象。其次，因?yàn)槎噙呅畏ň€決定其表面朝向，所以必須確保法線始終朝外。在大場景制作中，可利用“背面忽略”，避免渲染時(shí)多余光線的追蹤計(jì)算。接著，在轉(zhuǎn)角或曲線處運(yùn)用“鉆石分面”結(jié)構(gòu)，在保持邊的形狀的情況下，把一個(gè)邊分裂成兩個(gè)不同走向，并確保形成的表面大小平均。最后，“收縮包裹變形器”可作為產(chǎn)品展示場景結(jié)構(gòu)穿插組合的核心工具。將建立好的構(gòu)件網(wǎng)格或幾何體投射到需要穿插的面上，從而使過渡面柔和，且不會(huì)產(chǎn)生多余的面片和改變多邊形線條。其中場景人物的建模是最為復(fù)雜的。本次設(shè)計(jì)采用C4D進(jìn)行虛擬角色繪畫，盡力去減少人物的復(fù)雜程度與多邊面數(shù)量。C4D自帶人體模型，進(jìn)行調(diào)整后預(yù)設(shè)骨架，之后綁定模型，添加人物模型運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)與用戶之間的互動(dòng)與展示。（二）材質(zhì)編輯和添加貼圖模型組建后需要進(jìn)行材質(zhì)編輯和添加貼圖，UV是一種常用的貼圖方法，UV是UVW的簡稱(因W坐標(biāo)不常用)，它指的是紋理貼圖坐標(biāo)，和模型的XYZ坐標(biāo)互相聯(lián)系，UV定義了圖片上每個(gè)點(diǎn)的位置信息，如圖1所示。操作步驟為UV的展開、UV紋理的導(dǎo)出、UV紋理的編輯、UV紋理的使用。圖1UV紋理除此之外還用到了法線貼圖。法線即是幾何體（三角形）正面的朝向，通過這個(gè)方向與燈光的角度來計(jì)算改幾何體是否被照亮以及照亮的程度。普通的灰度貼圖只能在上下兩個(gè)方向產(chǎn)生凹凸，而法線貼圖基于RGB通道凹凸方向更加隨機(jī)。圖2法線貼圖效果對比添加燈光，添加效果，渲染首先設(shè)置攝像機(jī)，將攝像機(jī)加入C4D的“保護(hù)標(biāo)簽”，使用簡單材質(zhì)和區(qū)域光，通常對于虛擬現(xiàn)實(shí)的場景設(shè)計(jì)而言，通過間接光與直接光結(jié)合后所得的平均亮度數(shù)值實(shí)現(xiàn)相關(guān)燈光渲染的虛擬仿真。其中有關(guān)于間接光的計(jì)算相對繁瑣，但是納入間接光能夠使場景設(shè)計(jì)當(dāng)中對應(yīng)的整體亮度更加融合，因此對其通過亮度色階對應(yīng)的光照方式做出描述。對間接光進(jìn)行面光源的模擬處理，能夠達(dá)到對應(yīng)間接光的光照效果水平。同時(shí)，為達(dá)到場景光源模擬的效果最優(yōu)，對其進(jìn)行一定的燈光整合。要保持照射距離與燈光距離的一致，燈光距離保證為遠(yuǎn)距離光線的衰減距離的一半。區(qū)域光主光放置主體內(nèi)部，主體上方放置頂，區(qū)域光有兩個(gè)：主燈和頂燈。主燈的作用是讓產(chǎn)品產(chǎn)生一個(gè)從內(nèi)到外的光源，而頂燈起到了渲染襯托的作用。進(jìn)行燈光的六個(gè)基礎(chǔ)選項(xiàng)的設(shè)置：常規(guī)——具體顏色、強(qiáng)度、類型、投影；細(xì)節(jié)——形狀、衰減。背景設(shè)置為海藍(lán)色，選擇渲染設(shè)置，開啟全局光照，設(shè)置漫射深度。把渲染完成的文件另存為PSD文件，導(dǎo)入PS使用CR濾鏡進(jìn)行后期處理，增加畫面細(xì)節(jié)。因?yàn)闊艄馐屈S白色的，畫面整體偏白，因此可以增白減黑，由于畫面是藍(lán)色調(diào)的，所以可以提高藍(lán)色飽和度，讓畫面更通透，顏色更潤，另外增強(qiáng)自然飽和度，能使畫面的色彩感更加的強(qiáng)烈。圖3利用PS進(jìn)行畫面調(diào)整設(shè)計(jì)展示圖4為最終三維虛擬產(chǎn)品展示場景效果圖，針對各類型中出現(xiàn)的畫面卡頓、圖形錯(cuò)誤、渲染過慢等問題，進(jìn)行了模型優(yōu)化方法，設(shè)計(jì)了三維動(dòng)畫腳本及光影設(shè)計(jì)，通過虛擬角色繪畫實(shí)現(xiàn)了與用戶的互動(dòng)與展示。整體視覺效果良好，場景內(nèi)色彩具有較高融合性，有一定的商業(yè)價(jià)值和設(shè)計(jì)參考價(jià)值。設(shè)計(jì)表明三維虛擬場景設(shè)計(jì)逼真程度高于同類型方法,三維建模性能突出,該方法適用于三維虛擬場景設(shè)計(jì)以及特效場景制作。圖4最終設(shè)計(jì)成品結(jié)束語利用C4D可以實(shí)現(xiàn)三維虛擬場景的情景交互，解決目前虛擬現(xiàn)實(shí)交互尚不能被多方普及的問題。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)硬件設(shè)施不斷發(fā)展，C4D更新越來越多的功能，材質(zhì)庫預(yù)設(shè)庫也在不斷擴(kuò)充?？梢韵胂笪磥頃?huì)有更多利用C4D進(jìn)行場景創(chuàng)作的設(shè)計(jì)誕生，C4D也將更多地應(yīng)用于空間動(dòng)畫展示、影視動(dòng)態(tài)布景、文創(chuàng)產(chǎn)品開發(fā)等過程中。參考文獻(xiàn)何鵬,李衛(wèi)正,王琦,等.三維建模軟件CINEMA4D在園林輔助設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].林業(yè)科技開發(fā),2014:121-125.黃振彬.cinema4d在視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與研究[J].環(huán)球市場信息導(dǎo)報(bào),2018(22):168-168.吳平莉.淺談三維設(shè)計(jì)軟件Cinema4D[J].視聽,2019,000(004):258-259.孫銀銀.CINEMA4D在視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J