城市景观设计中三维动画技术的应用

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现如今，三维动画技术以其独特的优势为人们所广泛使用，并日渐拓展到社会的各个领域，尤其是视觉领域，人们可以在利用计算机技术的同时，结合三维动画技术，制作出各种令人赏心悦目的作品。作为当前最为流行的一种图形、图像技术，三维动画技术的发展并非一蹴而就的，其所依赖的理论基础也不仅仅局限在图像学、美学方面，还包括数学、摄影学、计算机软硬件等多种学科。随着国内城市化进程的不断加快，城市景观规划势必成为其中的重要任务，而多媒体技术，特别是三维动画技术的出现，恰恰能够为城市景观规划提供一个强有力的工具或者手段。

一、城市景观的内涵及构成要素

（一）城市景观的内涵

通常来讲，景观就是某一地理区域的景色或者某一种类型的景色，其中，这里所说的景色既可以是自然景色，也可以人工创造的景色。景观的英文翻译是“landscape”，从字面意思上分析，景观总是与土地不可分割的。与此同时，景观又离不开人类的劳动实践，因此，多数人更倾向于将景观理解成“人与自然相互作用的最终成果”。[1]从种类上分析，景观分为两种，其一是自然景观，主要是集中了天然景观与人文景观在内的、单纯包括自然方面的景观。值得一提的是，这里所说的天然景观并非是绝对没有发生任何变化的景观，而是基于人类活动而引起的尚未产生“明显变化”的景观。其二是人工景观，即因受到人类直接或者间接的长期活动而使得自然面貌发生明显变化的景观。根据定义可知，城市景观应该被纳入人文景观的范畴。准确地说，人类改造自然的过程的是漫长的，单纯依靠人类活动对于景观的影响大小来区分自然景观与人工景观，是不恰当的。换言之，自然景观与人工景观是很难以界定的。从这一角度分析，城市景观应该被看做是自然景观与人工景观的复杂综合体。

（二）城市景观的构成要素

从构成要素上分析，城市景观主要包括如下几个部分：第一，地形。作为景观其他要素的重要载体，地形往往被人们比喻成“骨架”。按照不同的尺度，可以将地形细分为三种：第一种是大地性，占用地理面积相对较大的地形形态，常见的有山峦、丘陵、平原等；第二种是小地形，占用地理面积相对较小的地形形态，常见的有台地、平地、坡道等；第三种是微地形，主要包括基于微起伏的草地、沙丘、石头的变化而形成的地形形态。当然，还可以按照不同的地形形态，将地形分为平地、坡地、山体、山石等[2]。第二，水体。毋庸置疑，水体是城市景观中的重要元素之一，也是必不可少的元素。一般情况下，按照水体的不同形态，可以将它分为两大类：其一是动水，主要包括溪涧、瀑布、喷泉、河流等，其二是静水，常见的如湖海、池井、水潭等。与城市景观的其他要素不同，水是无形的，也是有形的，正是这种特质才使得水能够拥有万千种变化，也成就了城市景观的无穷景致。第三，植物。与城市景观的其他构成要素不同，植物是最具生命力的、变化最丰富的要素，其所带来的观赏价值也是不可估量的。植物这一要素并非一成不变，往往随着季节变化而随之发生不同形态的改变，利用这一特征，可以给城市景观设计带来更佳的观赏效果。第四，天时景象。通俗地讲，天时景象也可以被看做是大气环境。处于不同时间段的城市景观所呈现的效果是各不相同的。既可以是一天中的不同时辰，也可以是一年中的不同季节，不论何种，其所显示的形态效果都是动态变化的。如晨暮昼夜的时分变化、春夏秋冬的季相变化等等。因此，人们常常将景观的天时之美比作是“流动的自然形象，是时空交感的艺术”[3]。第五，景观设施。毫不夸张地说，景观设施是城市景观中的重要组成部分，凡是能够给人们的生活、娱乐、休闲等带来便利的人工设施，基本上都可以划为景观设施的范畴。一方面，景观设施应当能够满足大众需求，另一方面，景观设施与其所处的环境能够融为一体，相互呼应，并呈现出一种美感。

二、三维动画技术的应用原理

实际上，三维动画技术又可以被称为三维预渲染回放技术，具体流程就是先通过三维预渲染获取一个三维动画视频，后借助于特定的播放器进行视频播放。具体来说，三维动画技术的应用原理包括如下几部分内容：

（一）建模

简单地看，建模就是借助三维动画技术，在电脑上绘制二维物体。通常情况下，在建模之前，应当做好准备工作，即明确不同物体的最终形状以及物体在电脑画面中所处的具体位置。从流程上分析，建模应该做好如下三步：第一步是按照绘制对象，在平面上画出几何形状；第二步，将不同的几何形状根据一定的顺序或者结构加以组合，从而得到一个三维形体；第三步，明确不同三维物体在场景中的位置，并进行摆放。

（二）动画

所谓动画，其本质就是使已经设计好的三维物体从静止变为运动的状态。具体而言，应当定义关键帧，就是设计者在电脑上进行画面绘制，如同将纸张放入电脑再进行图像绘制。可见，这一环节对于设计者的绘画水平具有较高的要求，只有那些绘画能力较高的人才能做到画面逼真。之后，插入关键帧[4]。为确保不同画面播放的连续性，应当插入相关画面，通常这一步骤是由计算机完成的。

（三）绘图

在这一部分，应当重点关注贴图与光线控制等方面，唯有运用恰当，才有可能制作出一个较为逼真的动画作品。

（四）着色输出

所谓着色输出，本质就是利用动画制作软件可以实现动画的自动生成。也就是说，针对之前已经绘制好了的画面进行有序连接，从而生成动画视频。实际上，最终的动画视频就是文件，只需要点击一下即可进行视频播放。

三、三维动画技术在城市景观设计中的应用

众所周知，三维动画技术能够被应用到社会生活的各个领域，具体到城市景观设计，同样能够深入到不同的方面。接下来，将重点介绍几种三维动画技术的应用领域呈现。

（一）市政道路桥梁动画

必须明确的是，市政道路不仅仅是指公路，而是应当广义地理解为包括桥梁、船舶以及其他附属交通设施在内的一切交通设施。当需要进行市政道路建设的时候，应当在施工前，借助于三维动画技术，模拟道路修建过程以及成果，并将其呈给不同层级的领导，以此便于领导作出决定。不可否认，与平面图形相比，三维立体动画能够更加直观、更加全面、更加准确地向人们传达信息，借助于三维动画技术，能够客观审查市政道路桥梁设计的可操作性，还可以就其中的建设过程作出记录与评价，甚至有助于实现与周围环境的协调功能。除此之外，还可以在市政道路桥梁动画中，结合GPS定位系统，以便于管理人员进行监视或者管理；当然，对于汽车驾驶员而言，通过道路全景动画与地图的有效结合，实现路况信息的导航功能。

（二）城市漫游动画

所谓城市漫游动画就是在城市规划领域、建筑领域等方面借助于诸如三维动画技术等进行动画设计。截止到目前为止，城市漫游动画已经为诸多国家的城市建设作出了巨大贡献，之所以如此，是因为它自身有具有的多种优势是其他方式无法比拟的，例如，城市漫游动画能够实现人机交互，能够真实呈现建筑结构的空间感，还能够实现大面积三维地形仿真。借助于城市漫游动画，人们如身临其境，能够在结合动态交互方式来实现对城市规划以及未来建筑的观察或者审视，更为重要的是，在观察三维场景的时候，不论是观察角度，还是观察距离，亦或者是精细程度都不受任何限制。另外，根据不同的运动模式如步行、坐车、飞翔等等，能够实现不同路线的自由切换功能[5]。最后，在城市漫游动画中，能够同时针对不同设计方案加以对比，从而帮助决策者选择出更为恰当的方案。

（三）虚拟现实小区漫游动画

一般而言，所谓虚拟现实小区漫游动画，其本质就是结合三维动画技术将小区环境的具体规划制作成动画作品。在小区规划的时候，往往需要考虑小区居民楼、生活配套建筑以及基础设施等等。或者，也可以将小区规划分为三大部分，第一是环境规划，其中主要涉及到道路、草坪、车辆、居民等等；第二是绿化带规划，重点从位置、占地面积、植物树种等等角度来考虑；第三是园林景观规划，主要体现在公园、假山、凉亭等等。这一系列因素均可以借助三维动画技术进行模拟仿真。从播放时间上说，虚拟现实小区漫游动画应当限制在五到二十分钟之间，借助于漫游等方式来实现小区规划设计。

（四）楼盘漫游动画

在城市景观设计中，楼盘宣传片设计制作是其中的重要组成部分。随着城市化进程的不断加快，城市楼盘的数量也有了突发猛进的增加，这同时也突出了楼盘漫游动画的必要性与重要性。设计者在现代建筑理念的基础上，借助于三维动画技术在计算机上勾画出虚拟楼盘的建筑方案，从而使人们能够身临其境地漫游其中。从结构上看，一个完美的动画作品包括两个部分，其一是室内空间设计，其二是室外空间设计。因此，楼盘漫游动画集中表现在室内外空间设计规划，借助于楼盘漫游动画能够更加全面、准确地诠释楼盘设计方案，从而在有效提高工程投标率的同时，进一步提升楼盘价值。

作者：陈高雅