基于sketchup與enscape技術(shù)的室內(nèi) 店鋪展示設(shè)計(jì)應(yīng)用分析

張龍

摘? 要： sketchup軟件構(gòu)建顯示三維模型速度快，enscape技術(shù)渲染室內(nèi)燈光效果逼真，融合兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)室內(nèi)店鋪展示效果，通過實(shí)際案例設(shè)計(jì)研究其應(yīng)用效果。將店鋪CAD測(cè)繪數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二維GIS數(shù)據(jù)，Google sketchup Pro 6 GIS Plug?in插件將二維GIS數(shù)據(jù)導(dǎo)入sketchup軟件后，開始繪制基礎(chǔ)圖形，擠壓得到立體三維模型，通過刪除冗余元素、霧化等操作優(yōu)化模型，同時(shí)賦予模型真實(shí)紋理。采用enscape自帶的材質(zhì)賦予模型紋理貼圖，enscape技術(shù)從燈光顏色與燈光類型角度渲染室內(nèi)燈光。實(shí)例設(shè)計(jì)效果顯示：設(shè)計(jì)效果圖中餐桌椅布局合理，可視化效果優(yōu);燈光渲染逼真，燈光照射陰影明暗變化顯著，細(xì)節(jié)處理較好。

關(guān)鍵詞： 店鋪室內(nèi)設(shè)計(jì); 燈光效果渲染; 三維模型; 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換; sketchup; enscape技術(shù)

中圖分類號(hào)： TN02?34; TP391.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)： 1004?373X（2020）03?0050?04

Application analysis of shop interior display and design

based on sketchup and enscape technologies

ZHANG Long

（School of Art and Communications， Wuhan Polytechnic University， Wuhan 430000， China）

Abstract： The sketchup software is fast in building and displaying 3D models， and the enscape technology has a realistic rendering effect of interior lights. The advantages of the two technologies are combined to design the shop interior display， and its application effect is studied by actual case design. After the CAD mapping data of the shop is converted into 2D GIS data， which is then imported into the sketchup software by Google sketchup Pro 6 GIS Plug?in， the basic graphics are drawn and extruded to obtain the 3D model. The model is optimized by deleting redundant elements， atomizing， etc.， and the model is endowed with the real texture at the same time. The texture mapping is given to the model by the material of enscape， and the interior lights are rendered by the enscape technology from the perspective of light color and light type. Example design effect shows that， in the design effect diagrams， the layout of dining tables and chairs is reasonable， the visualization effect is excellent， the lighting rendering is lifelike， the shadow produced by lighting illumination changes significantly， and the details are processed well.

Keywords： shop interior design; lighting effect rendering; 3D model; data conversion; sketchup; enscape technology

0? 引? 言

室內(nèi)店鋪展示設(shè)計(jì)為店鋪裝修施工提供可視化虛擬效果圖，保障裝修效果符合客戶預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)[1]。構(gòu)建店鋪及其內(nèi)飾三維模型、渲染模型外觀是室內(nèi)店鋪展示設(shè)計(jì)的兩個(gè)關(guān)鍵步驟，前者創(chuàng)建室內(nèi)店鋪主體框架，后者增強(qiáng)模型效果，提升模型逼真、可視化效果[2?3]。目前使用頻率較高的三維建模軟件有3DSMax，Sky Line，sketchup等[4]，相對(duì)而言，sketchup構(gòu)建、顯示三維模型速度較快，提升設(shè)計(jì)人員工作效率;sketchup構(gòu)建模型精細(xì)程度、渲染模型外觀、渲染室內(nèi)燈光效果突出，更適用于設(shè)計(jì)室內(nèi)店鋪展示效果[5?6]。室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)不存在自然光，所以渲染燈光效果十分關(guān)鍵。enscape技術(shù)在渲染燈光方面獲取一致好評(píng)，使用方便、操作智能。

因此，本文設(shè)計(jì)室內(nèi)店鋪展示效果時(shí)，結(jié)合sketchup軟件與enscape技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，采用sketchup構(gòu)建室內(nèi)店鋪三維模型，基于enscape技術(shù)渲染室內(nèi)燈光效果，設(shè)計(jì)的室內(nèi)店鋪展示效果符合客戶預(yù)期，客戶滿意度較高;在一定程度上節(jié)省了設(shè)計(jì)人員的工作時(shí)間，減少不必要的工作量。

1? 室內(nèi)店鋪展示設(shè)計(jì)分析

基于sketchup與enscape技術(shù)設(shè)計(jì)室內(nèi)店鋪展示思路為：

1） 獲取原始室內(nèi)店鋪展示CAD數(shù)據(jù)后，在ArcGIS軟件中完成 CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、編輯與處理[7]，得到有效的二維GIS數(shù)據(jù);

2） 利用Google sketchup Pro 6 GIS Plusg?in插件將二維GIS數(shù)據(jù)導(dǎo)入sketchup軟件中，開始構(gòu)建室內(nèi)店鋪展示三維模型[8];

3） 對(duì)構(gòu)建完成的三維展示模型實(shí)施表面紋理材質(zhì)貼圖、enscape燈光渲染，最后完成室內(nèi)店鋪展示效果設(shè)計(jì)。

依據(jù)上述分析總結(jié)設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

1.1? 室內(nèi)店鋪展示三維建模

1.1.1? CAD數(shù)據(jù)向ArcGIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

測(cè)繪獲取的室內(nèi)店鋪展示原始數(shù)據(jù)為CAD格式，格式轉(zhuǎn)換、編輯、處理后可作為有效數(shù)據(jù)使用。采用ArcGIS開發(fā)平臺(tái)作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具，ArcGIS自帶處理地理要素的工具，集成在ArcToolbox模塊中。該模塊中，Data Interoperability Tools為數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換工具，可解決CAD數(shù)據(jù)向ArcGIS二維數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換問題。轉(zhuǎn)換CAD數(shù)據(jù)格式具體方式為：采用Data Interoperability Tools的Quick Import工具將CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Geodatabase要素[9]，利用其他工具轉(zhuǎn)換成Shapefile數(shù)據(jù)，最終得到用于三維建模的ArcGIS二維數(shù)據(jù)。

1.1.2? 基于sketchup三維建模技術(shù)

1） 構(gòu)建三維模型

基于二維GIS數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)要求確定店鋪設(shè)計(jì)尺寸。首先，采用sketchup中的拉伸工具營造基礎(chǔ)的室內(nèi)立體輪廓，包括櫥窗、墻面、地面等元素，不斷完善模型細(xì)節(jié)[10];其次，構(gòu)建店鋪展示所需的全部物件模型，包括展示柜臺(tái)、桌椅、家電、照明燈具、裝飾物件等元素?；趕ketchup構(gòu)建室內(nèi)店鋪展示三維模型存在三種方案，分別為：設(shè)計(jì)嶄新的三維模型，對(duì)模型素材庫中的模型加以改進(jìn)和優(yōu)化，在Goole Earth中下載三維模型[11]。設(shè)計(jì)常見、沒有特殊要求的模型時(shí)，后兩種方案較為實(shí)用，節(jié)約構(gòu)建模型時(shí)間;相反，設(shè)計(jì)具有特殊要求和標(biāo)準(zhǔn)的展示柜臺(tái)等元素時(shí)，必須采用第一種方案，根據(jù)實(shí)際要求完成三維建模[12]。

基于sketchup重新設(shè)計(jì)三維模型過程如下：

① 在sketchup軟件中繪制基礎(chǔ)圖形，采用擠壓工具得到立體的三維幾何體，呈現(xiàn)裝飾物件的主體輪廓;

② 優(yōu)化模型細(xì)節(jié)部分，此過程中依據(jù)“由大至小、由整體至局部”的原則。

2） 三維模型優(yōu)化

三維模型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)規(guī)模是影響設(shè)計(jì)作品傳輸與展示效率的關(guān)鍵因素，為精簡(jiǎn)模型數(shù)據(jù)規(guī)模，有必要優(yōu)化設(shè)計(jì)完成的店內(nèi)店鋪展示三維模型。僅采用單一模型簡(jiǎn)化算法的優(yōu)化效果微乎其微，針對(duì)這種情況，通過兩個(gè)步驟獲取高質(zhì)量的模型精簡(jiǎn)效果：

① 刪除冗余模型面線等元素;

② 采用細(xì)節(jié)層次模型、柔化操作、霧化技術(shù)對(duì)模型加以優(yōu)化[13]。清除無用模型線、面、材質(zhì)、組件等元素，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)展示建模輕量化：一是通過sketchup清理選項(xiàng)清除，選項(xiàng)有清除圖層、清除未使用組件等;二是采用插件清除，柔化操作可令棱角突出模型變得圓滑，柔化操作步驟如下：點(diǎn)擊橡皮擦工具同時(shí)按住ctrl鍵，執(zhí)行“柔化邊線”命令。

1.2? 室內(nèi)店鋪展示模型貼圖與燈光渲染

enscape技術(shù)具有強(qiáng)大的三維模型渲染功能，客戶滿意度較高，因此，采用enscape技術(shù)完成室內(nèi)店鋪紋理材質(zhì)貼圖與燈光渲染。

1.2.1? 模型紋理材質(zhì)貼圖

紋理材質(zhì)貼圖與燈光設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)室內(nèi)店鋪展示逼真、立體的有效方式，室內(nèi)環(huán)境燈光的合理布局尤其關(guān)鍵[14]。紋理貼圖可選擇使用enscape自帶材質(zhì)，也可獲取原場(chǎng)景真實(shí)紋理圖像（真實(shí)紋理圖像文件規(guī)模較大），紋理貼圖之前需統(tǒng)一真實(shí)圖像色調(diào)、明暗程度等因素，改善模型外觀協(xié)調(diào)程度，紋理貼圖方式的選擇視具體設(shè)計(jì)要求而定。室內(nèi)店鋪展示設(shè)計(jì)無參考原型，并且為保障模型數(shù)據(jù)規(guī)模的精簡(jiǎn)性，選用軟件提供的材質(zhì)紋理實(shí)現(xiàn)模型紋理貼圖，簡(jiǎn)化貼圖過程。

1.2.2? 墻面、地面材質(zhì)渲染

enscape自帶繪圖與填充工具，在工具欄的顏料桶中選取木紋、金屬、玻璃等材質(zhì);材質(zhì)選擇可根據(jù)實(shí)際情況自定義顏色，也可采用“面”完成材質(zhì)貼圖，提供更多可供選擇的材質(zhì)渲染選項(xiàng)，有效改善模型的逼真程度。

1.2.3? 室內(nèi)燈光渲染

紋理貼圖完成后渲染室內(nèi)店鋪展示燈光，為貼圖完成的燈具模型設(shè)置光線。由于室內(nèi)不存在自然光線，所以燈光設(shè)計(jì)效果的好壞直接決定室內(nèi)陳列展示設(shè)計(jì)效果。光源類型、場(chǎng)景光源布局、光源顏色與強(qiáng)度、陰影設(shè)計(jì)是燈光設(shè)計(jì)必需考慮的幾個(gè)方面。設(shè)計(jì)室內(nèi)店鋪展示燈光應(yīng)從空間總體角度分析燈光主次程度、明暗變化，以呈現(xiàn)真實(shí)的虛擬設(shè)計(jì)效果。

基于enscape技術(shù)渲染室內(nèi)店鋪展示的燈光效果，從球形光、聚光燈、矩形燈、圓盤燈、線性燈、燈光顏色幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)。在sketchup軟件中將時(shí)間修改至黑夜模式，在enscape object工具欄中選取不同類型光源照亮室內(nèi)展示空間。

1） 球形光。構(gòu)建新的Sphere Light，使用enscape雙擊系統(tǒng)布局光線的過程相對(duì)簡(jiǎn)單、智能，使用鼠標(biāo)點(diǎn)擊起點(diǎn)與終點(diǎn)即可創(chuàng)建光線。燈光強(qiáng)度設(shè)置工具為L(zhǎng)uminous Intensity，滑動(dòng)滑塊調(diào)整光強(qiáng)（見圖2）。關(guān)閉enscape自動(dòng)曝光功能后，光強(qiáng)度對(duì)室內(nèi)畫面的影響效果逐漸展現(xiàn)。

燈光設(shè)計(jì)具備復(fù)制功能，復(fù)制燈光組成模型組，組中任意燈光強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，其他燈光也隨之改變;若任意燈光添加至實(shí)例中時(shí)，其他燈光也添加至實(shí)例中。光源半徑修改效果只能在鏡子一類反射材質(zhì)中看見，光源半徑一般以m為單位規(guī)范光源大小。燈光三維模型的粗糙程度控制反射光的外觀樣貌，相對(duì)粗糙的燈光模型導(dǎo)致光纖散射呈現(xiàn)的光源面積較大[15]，光線不清晰。

2） 聚光燈。聚光燈光線設(shè)置同樣遵循雙擊系統(tǒng)，但是放置光源需點(diǎn)擊操作四次才能完成。確定燈光起點(diǎn)與方向時(shí)各點(diǎn)擊兩次。點(diǎn)擊創(chuàng)建光源弧上的點(diǎn)設(shè)置燈光光束角度，在滑塊中也可調(diào)整光束角度。IES文件提供一種高等級(jí)逼真程度的照明配置文件，優(yōu)化光源照射效果。

3） 矩形燈與圓盤燈。典型區(qū)域燈有矩形燈與圓盤燈兩種，放置光源過程中，點(diǎn)擊光源起點(diǎn)后，提供鍵盤箭頭方向鍵鎖定燈光，放置在某個(gè)軸上，確定光源方向同樣需點(diǎn)擊兩次。雙擊燈光，利用滑塊改變燈光大小時(shí)，光線呈圓形區(qū)域，以原點(diǎn)為中心向四周縮放。

4） 線性燈。相對(duì)其他類型光源而言，線性燈布局位置決定光照范圍，由于線性燈具有一定長(zhǎng)度，所以產(chǎn)生的光線偏柔軟，線性燈兩端點(diǎn)的燈光針對(duì)性較強(qiáng)。同樣利用滑塊改變線性燈的強(qiáng)度，點(diǎn)擊線性燈上一點(diǎn)拖動(dòng)鼠標(biāo)即可旋轉(zhuǎn)燈光，但是這種方法旋轉(zhuǎn)的燈光角度沒有數(shù)值約束，存在一定的隨機(jī)性與誤差，為此采用sketchup原生工具旋轉(zhuǎn)燈光，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)。

5） 燈光顏色。利用enscape設(shè)置燈光顏色，選取合適的顏色點(diǎn)擊燈光即可完成設(shè)置。

上述元素設(shè)置完成后，在自發(fā)光或者材質(zhì)編輯器的材料中寫入Emmissive為燈泡添加點(diǎn)亮效果，室內(nèi)展示燈光渲染完成。

2? 設(shè)計(jì)方法測(cè)試

本文基于sketchup與enscape技術(shù)設(shè)計(jì)室內(nèi)店鋪展示效果圖，具體采用sketchup構(gòu)建店鋪及其室內(nèi)物體的三維模型，通過enscape技術(shù)渲染室內(nèi)燈光效果，賦予室內(nèi)店鋪展示逼真的燈光效果。以室內(nèi)餐廳設(shè)計(jì)為例，對(duì)本文設(shè)計(jì)方法展開測(cè)試研究，分析設(shè)計(jì)室內(nèi)店鋪的效果。

2.1? 設(shè)計(jì)效果展示

與店鋪業(yè)主溝通設(shè)計(jì)理念后，采用本文方法設(shè)計(jì)的餐廳主體三維模型如圖3所示。此效果圖為未渲染前的餐廳大廳場(chǎng)景模型，可以看出，只有地面賦予簡(jiǎn)單的紋理效果，桌椅、墻面等元素均為單一顏色。模型中餐桌椅布局合理，可視化效果優(yōu)，給用戶身臨其境般的感受。

在餐廳三維模型基礎(chǔ)上基于enscape技術(shù)渲染燈光，局部包間渲染后的球形燈光效果如圖4所示，不同顏色燈光渲染效果展示如圖5所示。

enscape技術(shù)渲染的燈光逼真，與現(xiàn)實(shí)中開燈效果基本沒有差別。燈光照射后在墻面留下陰影形成顯著的明暗變化，燈光照射細(xì)節(jié)處理較好。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)自身個(gè)性化需求調(diào)整光源顏色，滿足店鋪設(shè)計(jì)的個(gè)性化定制需求。

2.2? 不同建模軟件優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比

本文采用sketchup軟件構(gòu)建店鋪展示模型，同類型使用頻率較高的建模軟件有3DSMax，Sky Line等，三種建模軟件的三維建模優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)分析如表1所示。

相對(duì)而言，sketchup軟件構(gòu)建模型速度快，節(jié)省設(shè)計(jì)人員的工作時(shí)間，且sketchup軟件貼圖與渲染功能強(qiáng)大，適合設(shè)計(jì)室內(nèi)店鋪展示效果。3DSMax是一種常用的建模軟件，建模功能比較全面，但是貼圖、渲染工具使用方式較為復(fù)雜，智能化水平較低。Sky Line適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)建模，如樓盤模型設(shè)計(jì)、校園場(chǎng)景設(shè)計(jì)等，但是構(gòu)建單個(gè)精細(xì)模型時(shí)，Sky Line建模缺點(diǎn)突出，設(shè)計(jì)效果較差。

2.3? 用戶認(rèn)同程度分析

本文方法基于sketchup與enscape技術(shù)設(shè)計(jì)室內(nèi)店鋪展示效果，3DSMax，Sky Line軟件均具備建模與渲染功能，因此采用三種設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)5種（西式餐廳、中式女裝店、珠寶店、快餐廳、電子產(chǎn)品銷售店鋪）店鋪展示效果圖。調(diào)查設(shè)計(jì)人員、店鋪業(yè)主對(duì)三種軟件制圖效果的認(rèn)同程度，結(jié)果如圖6，圖7所示。

圖6，圖7顯示，分別有65%設(shè)計(jì)人員、71%店鋪業(yè)主認(rèn)同本文方法設(shè)計(jì)的室內(nèi)店鋪展示效果，另外兩種建模軟件的用戶認(rèn)同程度較低。

3? 結(jié)? 論

本文詳細(xì)展示了sketchup軟件建模與enscape技術(shù)渲染過程，以往關(guān)于sketchup軟件建模的研究較多，該軟件的建模功能被大部分設(shè)計(jì)人員認(rèn)同。enscape技術(shù)作為一種模型渲染技術(shù)能夠展示逼真、立體的燈光渲染效果，該技術(shù)新增了凹凸貼圖、反射貼圖等功能，提升了材質(zhì)貼圖智能化、多樣化程度。總體看來，sketchup與enscape技術(shù)融合設(shè)計(jì)的室內(nèi)店鋪展示效果較優(yōu)，為室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)提供了一種有效途徑。

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