計算機在園林環(huán)境設計中的應用

王學萍,潘存幸

(寧化園林工程公司,寧夏 寧化 365400)

1 引言

隨著計算機技術的飛速發(fā)展,硬件技術和軟件技術的不斷更新和完善,計算機也被廣泛地應用于園林設計中,如今,園林設計者使用計算機繪圖已經(jīng)成為一種趨勢。利用計算機輔助園林設計,具有效率高、速度快、便于修改、存檔管理以及表現(xiàn)效果生動逼真、藝術性和可觀性強等特點,所以深受園林設計者的青睞。

2 計算機在園林設計中的應用

2.1 計算機在園林設計中的應用現(xiàn)狀

由于計算機輔助園林設計在我國的應用起步較晚,所以能用于場地分析、規(guī)劃設計的專業(yè)軟件相對較少。因此利用計算機輔助園林設計還存在一定的困難。國外雖有相關的計算機輔助園林設計系列軟件,如美國的LANDCADD系列,功能模塊齊全,但因設計方式、軟件價格等原因,現(xiàn)在并沒有在中國園林界廣泛應用。

2.2 計算機在園林設計中的應用發(fā)展

隨著計算機應用技術的推進,設計軟件國產(chǎn)化、專業(yè)化將是必然的方向。國內已有不少軟件開發(fā)商著手這方面的開發(fā),并取得了較好的效果。如德塞、中望、園方、圖圣等公司在AutoCAD上二次開發(fā)的建筑和室內外設計軟件,已具有一定的環(huán)境設計功能,如何更多地與園林設計師相結合是未來發(fā)展的主要方向。

3 計算機制圖與手工制圖的區(qū)別

長期以來,人們一直使用一些簡單工具手工繪制各種園林景觀圖(平面圖、效果圖等),這種方法勞動強度大、周期長、效率低。但是手工制圖也具有一些優(yōu)點,如靈活性強,藝術性強,有利于表現(xiàn)一些小景觀和園林小品的效果。計算機輔助園林設計具有很多優(yōu)勢,園林工作者可以充分利用現(xiàn)有的硬件、軟件條件,盡可能發(fā)揮計算機技術在園林設計中的作用,減輕人們的工作量,提高設計效率和質量。

3.1 計算機輔助園林設計的優(yōu)點

(1)便于存檔管理。手工制圖圖紙多,整理存檔工作量大,且不易長期保存,運用計算機存儲或用磁盤、U盤、壓縮成光盤存儲既簡捷又方便,可以隨時提取,便于檔案管理。

(2)方便修改。在園林規(guī)劃方案設計階段,圖紙的改變工作量很大,手工制圖不便修改,而利用計算機繪圖,修改時基礎樣本不變,只做些局部改動即可,因而減少了工作量,有效地提高了工作效率。

(3)準確性強。手工制圖即使力求準確,仍會存在較大誤差,而電腦制圖,則會將誤差控制在較小的范圍內,特別是園林施工圖的繪制,運用電腦繪圖,可以極大地提高精確度。

(4)便于交流設計方案。手工制圖不僅難于修改,不易復制和保存,而且交流困難,使用計算機制圖可以方便直觀地把設計方案表現(xiàn)出來,各階段設計都能在先前的設計成果上加以調整,減少了大量的重復勞動,而且在當今這個網(wǎng)絡時代,通過計算機可以實現(xiàn)遠程交流,便于設計者提高設計質量和工作效率。此外,用計算機表現(xiàn)園林效果圖生動逼真,不僅具有一定的實用性,同時也具有一定的藝術性和觀賞性。

3.2 計算機輔助園林設計的不足

利用計算機表現(xiàn)園林設計圖,也存在一些缺點,如在靈活性,多變性和藝術性上不及手工制圖。但手工制圖是計算機制圖的基礎,而計算機制圖是手工制圖的發(fā)展,這也是園林設計發(fā)展的趨勢。

4 園林環(huán)境設計圖的繪制步驟

用計算機表現(xiàn)園林景觀圖,首先要確立合理的設計方案,然后在AutoCAD或3DMAX中進行建模,計算機就可以自動生成任意透視角度的透視圖,再使用Photoshop等圖像處理軟件對其進行后期加工處理,完成效果圖的制作。制作流程如圖1所示。當然各個階段并不是絕對嚴格的先后順序,制作者可以根據(jù)實際情況靈活處理。

圖1 園林環(huán)境設計圖制作流程

4.1 確定設計方案

設計者通過基地調查和分析階段,把基本資料輸入到計算機,讓計算機參與分析、計算和設計,從而確定一個完善合理的整體布局,在此基礎上,提出一個環(huán)境協(xié)調,構思獨特,布局完美的設計方案。

4.2 建模階段

建模是在理解設計方案和圖紙的基礎上,利用AutoCAD或3DMAX等繪圖軟件制作三維模型,這是制作效果圖的基礎階段,以后的材質編輯,相機及燈光的設置都是在這個基礎上進行的。

在AutoCAD中建模,精度高,可用于建造復雜的結構首先在對象特性工具欄中建立圖層,然后在繪圖工具欄中利用直線、多段線、創(chuàng)建圖塊等工具進行二維線型的建立,然后利用偏移、復制、修剪、陣列等修改工具進行修改,形成精確的二維線條模型。在實際工作中,一般使用3DMAX與AutoCAD進行配合工作,直接把AutoCAD圖紙文件導入到3DMAX中建模,這是一種非常有效的方法。

建模時要遵循兩個主要原則,一是精確,制作效果圖就是為了能夠真實、生動地展示建筑的結構、質地,全面地表現(xiàn)設計者的設計理念和意圖,而精確的模型是一切操作的基礎。二是遠粗近精,不見不建,所謂遠粗近精,是指距離觀察點遠的造型可以制作的粗糙一些,距離觀察點近的造型一定要制作得精細一些,這樣既能滿足精度的需要,又可以減少造型的面數(shù),不見不建是指對于看不見的部分,如建筑的背立面可以省略,這樣可以節(jié)省建模的時間。

4.3 編輯材質階段

(1)編輯材質是一件比較復雜的事情,不像建?？梢愿鶕?jù)施工圖的數(shù)據(jù)進行精確的建模,而只能根據(jù)對不同材料質感的理解和經(jīng)驗,再結合燈光的設置等方面綜合考慮,反復進行調試,這樣才能制作出合適的材質。3DMAX提供了強大的材質編輯能力,任何希望獲得的材質效果都可以實現(xiàn),但必須經(jīng)過反復實驗、調整。同時材質的表現(xiàn)效果與燈光照明也是息息相關的,光的強弱決定了材質表現(xiàn)的色感與質感,在設置材質參數(shù)時,其反光強度和反光范圍則要考慮到燈光對它的影響,這樣產(chǎn)生的效果才會更加令人信服。

(2)材質的設置原則包括材質主基調色的設置應與整體的環(huán)境色相協(xié)調,畫面中應有一定的顏色對比避免平淡,但也要避免顏色對比過于強烈。整幅畫面的飽和度不要太高,否則畫面過于花哨,從而產(chǎn)生不真實的效果。材質的編輯是一個不斷嘗試與修改的過程,只有經(jīng)過仔細的推敲琢磨,才能達到令人滿意的效果。

4.4 燈光與相機設置階段

在給物體賦予一定的材質后,只有設置合理的燈光,才能夠真實地表現(xiàn)建筑的結構,刻劃出建筑的細節(jié),突出場景的層次感,體現(xiàn)材質的質感。質感通過照明得以體現(xiàn),而園林景觀的外形和層次則通過陰影確定。由此可見,燈光的應用也是計算機效果圖表現(xiàn)的有力手段。

制作園林效果圖時,一般需要使用目標平行光或目標聚光燈作為主光源來模擬太陽的光照,再使用泛光燈作為輔助光源,以形成一套合理的光照系統(tǒng)。在3DMAX中制作的是物體的三維模型,它允許從任意的角度來觀察當前的場景,通過設置相機可以為當前場景中的建筑作不同視角的透視圖,如正視圖、立面效果圖、鳥瞰圖等,通常在一般的效果圖制作中,大多將相機設置為兩點透視關系,即相機的鏡頭和目標點在一個水平面上,距地面約有1.7m(人眼的高度),這種相機視角觀察到的建筑效果最接近人肉眼所觀察到的效果。調整相機時重要的一點是確定地平線,地平線是決定建筑物在整個效果圖中的位置的依據(jù),這與后期處理密切相關。一幅好的園林景觀效果圖是精確的模型、真實的材質、合適的相機設置以及合理的光照系統(tǒng)共同營造的,它們之間是相互制約,相互影響的。

4.5 渲染階段

對模型設置好燈光,設定透視角度并賦予材質后,就可以進行渲染了。最常用的3DMAX軟件是集建模、渲染和動畫為一體的核心軟件。渲染后可以得到靜態(tài)圖像或動畫,而在計算機輔助園林設計中,應用較多的是靜態(tài)三維渲染功能,因為制作動畫過程較復雜且目前應用不多。而在一些特別的項目中,可以引入動畫技術。

渲染也就是在3DMAX中進行后期調整的階段,園林環(huán)境中所要表現(xiàn)的主體的位置,畫面的大小,天空與地面的協(xié)調等都需要在這一階段完成,所以在完成每一次渲染后,都要仔細觀察模型、材質、燈光、透視角度等各方面的整體構圖和細節(jié)刻劃,并對不滿意的部分進行及時地調整和修改,最后將渲染圖進行保存,以便進行后期處理。

4.6 后期處理階段

4.6.1 后期處理軟件的選擇

后期處理過程是將在3DMAX中渲染輸出的圖像進行潤色加工、調整的過程,對園林效果圖來說,主要是進行配景和背景的必要添加、修改,這是所有工作中最重要的一步,應用的軟件主要是Photoshop軟件,是最為優(yōu)秀的平面圖像處理軟件。利用Photoshop進行后期處理時要充分利用它的分層功能,把不同的配景圖像分別放置在不同的層上。由于對一個層上的圖像進行操作不影響其他層,這樣非常便于修改,另外,Photoshop強大的濾鏡功能,能方便地為配景加上陰影、倒影,調節(jié)其飽和度、清晰度、色彩等,使整個畫面更加優(yōu)美,富有藝術的魅力。

4.6.2 后期處理的內容

修改圖像中的缺陷,主要是修改模型的缺陷或由于燈光設置所形成的錯誤。調整圖像的品質,通常使用[亮度/對比度]、[色調/飽和度]等命令進行調整,以得到更加清晰,更富有層次感的圖像。添加天空、樹木、人物、花鳥等各種配景,使效果圖更加真實生動,這是后期處理中工作量最大,效果最突出的一步。制作特殊效果,比如制作光暈,動感,繪制水滴噴泉等。

4.6.3 后期處理的具體技法

(1)配景物體(如樹木、人物、天空、花鳥等)的添加技法。配景物體的添加,在素材庫中選擇所需樹木圖片,運用顏色范圍或魔棒命令選出樹木并用移功工具將其添加到效果圖中,再用變形命令將其縮放到合適的大小,再通過[色彩平衡]或[亮度/對比度]命令調整樹木的顏色,得到與畫面色彩統(tǒng)一協(xié)調的效果。樹木陰影的添加技法有兩種,一是直接利用透視陰影濾鏡制作陰影。二是把要做陰影的層復制一個,通過調整飽和度、亮度等參數(shù)把它變成棕黑色然后經(jīng)過扭曲操作,可以實現(xiàn)陰影效果。利用以上技法可以逐一加入所需的配景物體,應注意根據(jù)環(huán)境主體特征選擇不同的配景物體,注意不同物體的風格、類型、數(shù)量以及透視關系。插入遠、中、近和不同類型的配景物體,以產(chǎn)生高低、種類上的層次,在不影響主體的情況下,可以加入氣球、飛鳥等素材,盡量使畫面豐富生動,又與周圍環(huán)境相協(xié)調。

(2)汽車動感的表現(xiàn)技法。利用以上方法將所選汽車圖片放置到合適位置,用濾鏡中的動感模糊命令可以使汽車產(chǎn)生動感效果。

(3)水面的表現(xiàn)技法。用上述方法將水體圖片添加到效果圖中,用色彩平衡命令調整水體顏色。選擇水邊物體所在的圖層,用變形翻轉命令將物體倒過來,再用動感模糊和波紋濾鏡處理,降低其透明度,放在水中合適的位置,并用高斯模糊命令將物體下面逐漸變虛,就可以產(chǎn)生真實的水中倒影效果。

(4)草坪的制作技法。在效果圖中,選擇需要添加草坪的范圍,再通過粘貼入命令,將從圖庫中選出的草坪圖片移動到效果圖中放置到合適的位置,用濾鏡中的添加雜色命令可以使草坪產(chǎn)生不均勻的顆粒狀顏色,對草坪圖層進行高斯模糊和輕微的動感模糊處理,可以使畫面產(chǎn)生柔和的光影效果。

(5)效果圖的最終調整。觀察整體畫面對不足之處進行調整,然后合并所有可見層。選擇[亮度/對比度]命令,對畫面進行處理,使整幅畫面更清晰。調節(jié)效果圖的不透明度,使整個場景的高光部分變亮,這樣整個效果圖就產(chǎn)生了一種光暈效果,最后將完成后的效果圖進行保存。

5 結語

通過分析計算機在園林設計中的應用及利用計算機表現(xiàn)園林設計圖的過程和相關技法,對計算機在園林設計中的功能有了更深刻的認識。近年來,由于計算機軟硬件技術的飛速發(fā)展使計算機性能大幅提高,計算機技術的大量普及,使計算機輔助園林設計也得到了突飛猛進的發(fā)展,它作為一種現(xiàn)代化設計方法和提高設計效率的有效手段,在設計領域中發(fā)揮著越來越重要的作用。利用計算機輔助園林設計,目前已在全國各大園林設計院、設計所廣泛應用,設計人員充分利用計算機設計的優(yōu)勢,完美地表達設計構思,創(chuàng)作出令人滿意的設計圖,從而推動園林事業(yè)的發(fā)展。

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