基于3DEXP單一數(shù)字模型的艙室空間方案設(shè)計方法

禹 輝，劉 美，周妙齡，張 旻，張紅偉，何志成

（江南造船（集團）有限責(zé)任公司，上海 201913）

0 引言

艙室空間設(shè)計是船舶設(shè)計的重要組成部分。在進行艙室空間設(shè)計時，業(yè)內(nèi)常使用3ds Max和犀牛等軟件進行建模，使用VRay和KeyShot等軟件進行渲染。但由于存在格式、面片、參數(shù)化、可編輯性、模型結(jié)構(gòu)樹和模型屬性轉(zhuǎn)化等問題，3ds Max和犀牛軟件建立的模型難以直接遷移至3DEXP平臺，這就導(dǎo)致不同軟件平臺之間的重復(fù)建模問題。此外，由于方案效果圖的修改信息無法第一時間反饋至3DEXP平臺，這會導(dǎo)致不同軟件平臺之間的模型不一致。為減少重復(fù)建模，保證模型的一致性，本文基于3DEXP平臺的單一數(shù)字模型，運用平臺自帶的建模工具和渲染器進行建模和效果圖渲染。通過優(yōu)化渲染流程，著力提升效果圖渲染的效率。此外，在建模時采取內(nèi)裝通用部件屬性和設(shè)置參數(shù)化等措施，可提升艙室設(shè)計的整體設(shè)計效率。

1 設(shè)計方法分析

為體現(xiàn)基于3DEXP單一數(shù)字模型的設(shè)計方法的優(yōu)勢，將其與基于3ds Max的傳統(tǒng)設(shè)計方法進行對比。

基于3ds Max的設(shè)計流程如下：1）根據(jù)艙室布置圖和設(shè)計概念，對整個艙室的模型進行建模；2）添加并設(shè)置燈光參數(shù)；3）設(shè)置模型各部分的材質(zhì)參數(shù)；4）設(shè)置攝像頭視角和參數(shù)；5）設(shè)置渲染參數(shù)，基于本地配置資源，啟用渲染程序?qū)Ω鱾€視角進行渲染。

基于3DEXP單一數(shù)字模型的設(shè)計流程如下：1）根據(jù)艙室布置圖和設(shè)計概念，對整個艙室的模型進行參數(shù)化建模；2）設(shè)置模型各部分的材質(zhì)參數(shù)（可直接從材質(zhì)庫中進行選?。?；3）設(shè)置攝像頭視角和參數(shù)；4）設(shè)置渲染參數(shù)，提交渲染需求，啟用遠程服務(wù)器對各個視角進行渲染。

相較于基于 3ds Max的傳統(tǒng)設(shè)計方法，基于3DEXP單一數(shù)字模型的設(shè)計方法具有如下優(yōu)勢：

1）渲染效率明顯提升

基于3ds Max和VRay軟件渲染的效果圖見圖1，單張效果圖的渲染時間為40 min?；?DEXP平臺渲染的效果圖見圖 2，單張效果圖的渲染時間為56 s。在傳統(tǒng)設(shè)計模式中，渲染過程幾乎占據(jù)了整個設(shè)計流程80%的時間，而使用基于3DEXP單一數(shù)字模型的設(shè)計方法，借助遠程服務(wù)器的強大配置，可將渲染效率提升95%。

圖1 基于3ds Max和VRay軟件渲染的效果圖

圖2 基于3DEXP平臺渲染的效果圖

2）共享服務(wù)器助力工作效率提升

在使用3DEXP平臺設(shè)計時，不同設(shè)計人員在不同設(shè)計項目中創(chuàng)建的材質(zhì)資料會全部存儲于3DEXP平臺的共享材質(zhì)庫。在開展新項目設(shè)計工作時，可直接調(diào)取共享材質(zhì)庫中的數(shù)據(jù)，免去了材質(zhì)參數(shù)調(diào)整這一步驟，不僅能保證材質(zhì)參數(shù)的穩(wěn)定性和可靠性，還可提升工作效率。

3DEXP平臺的渲染工作都是通過遠程服務(wù)器來完成的，每一個設(shè)計員都可訪問和調(diào)用遠程服務(wù)器。設(shè)計員在自己的電腦上進行方案設(shè)計、視角調(diào)整和參數(shù)調(diào)整等工作，然后將渲染需求全部提交至遠程服務(wù)器，在服務(wù)器進行渲染的同時，設(shè)計員可同時開展其他工作，進一步提升整體的設(shè)計效率。

3）無需重復(fù)建模，保證模型的一致性

由于不同布局空間尺度對于室內(nèi)家具和設(shè)備尺寸的需求不同，在使用基于3DEXP單一數(shù)字模型設(shè)計方法進行設(shè)計工作時，在模型的基本形式和風(fēng)格保持統(tǒng)一的前提下，對模型設(shè)置一定范圍內(nèi)的參數(shù)化特征，可在短時間內(nèi)對模型的主尺度進行調(diào)整，以快速適應(yīng)不同空間尺度的需求。

在方案設(shè)計階段建立的單一數(shù)字模型，可直接沿用至三維送審和生產(chǎn)設(shè)計階段，無須重復(fù)建模。此外，方案的后續(xù)更改情況也可同步反饋至三維送審和生產(chǎn)設(shè)計階段，模型一致性得到良好保證。

4）信息傳遞優(yōu)勢

在基于3ds Max的傳統(tǒng)設(shè)計流程中，三維模型僅被用來渲染效果圖；而在基于3DEXP單一數(shù)字模型的設(shè)計流程中，單一數(shù)字模型除用于渲染外，還被賦予了內(nèi)裝通用部件屬性，可承載模型的物料名稱、尺寸、型號、材質(zhì)、重量、生產(chǎn)廠家等數(shù)字化信息。在后續(xù)三維送審和生產(chǎn)設(shè)計等階段，單一數(shù)字模型可用于訂貨清單、安裝清單和安裝托盤等數(shù)據(jù)的抽取工作，從源頭上保證了全設(shè)計流程中數(shù)據(jù)的一致性。

2 設(shè)計方法應(yīng)用

2021年，基于3DEXP單一數(shù)字模型的設(shè)計方法已成功應(yīng)用于40K MGC船型的艙室空間方案設(shè)計，設(shè)計效果圖見圖3，最終方案已得到船東認可，這證明了該方法設(shè)計的艙室空間方案滿足送審要求。

圖3 設(shè)計效果圖

續(xù)圖3 設(shè)計效果圖

3 結(jié)論

本文提出一種基于3DEXP單一數(shù)字模型的艙室空間方案設(shè)計方法，相較于傳統(tǒng)設(shè)計方法，該方法在渲染效率、工作效率、模型一致性和信息傳遞方面具備顯著優(yōu)勢。實船上的成功應(yīng)用證明了該方法設(shè)計的艙室空間方案完全滿足送審要求。