基于3ds Max材质渲染的镂空效果实现

摘要：镂空艺术延伸到三维空间造型数字化应用中，成为三维产品设计中常见的一种表现形态。3ds max不仅具有强大的建模功能，配合各种渲染器，还能进行丰富的材质渲染效果表现。文中介绍了基于3ds max材质渲染方法的镂空效果实现方法，分别是使用默认扫描线渲染器渲染“线框”效果、使用VRay渲染器渲染线框贴图、渲染晶格模型以及渲染翻转表面法线的模型。重点介绍了这些方法的原理、使用步骤和技巧，为有针对性地进行三维产品的镂空艺术表现提供了参考。

关键词：镂空艺术；三维产品设计； 材质渲染； 线框贴图； 晶格模型

中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）02-0193-02

Hollowing-Out Effect Implementation Based on Texture & Rendering in 3ds max

WANG Jun-qiong

（Lanzhou University， Lanzhou 730000， China）

Abstract： Hollowing-out art extends into digital 3D modeling space， becoming a common manifestation for 3D products design. 3ds max software has huge modeling functions， as well as texture & rendering representation accompanying with various renders. Exploration in hollowing-out effect implementation based on texture & rendering in 3ds max is done in this article. They are shown as shading ‘wireframe’ effect in Scan-line， opacity mapping using wireframe mode in VRay， lattice model rendering and normal flipping model rendering. Principle， steps and techniques for these methods are illustrated specifically to promote hollowing-out art creation for 3D products design.

Key words： Hollowing-out Art； 3D products design； texture & rendering； wireframe mapping； lattice model

1 概述

“U空”顾名思义就是雕刻出穿透物体的花纹或文字，最早应用于玉石的雕琢，后来发展到陶瓷、石雕、木雕等艺术形式中，形成了独特的镂空艺术[1]。镂空玉璧、镂空纹瓶、剪纸等，都具有镂空的形态特征。数字技术出现后，镂空艺术延伸到三维空间造型数字化应用中，成为三维产品设计中常见的一种表现效果。

3D Studio Max，常简称为3ds Max或MAX，是Discreet公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和三维空间对象建模的制作软件[2]。3ds max具有丰富的建模功能，通常可通过修改器命令、布尔操作、图形合并等方法来得到镂空模型[3]，见图1～图4。除了强大的功能建模方法，结合特定渲染器，3ds max的材质渲染表现也很丰富，文中对基于3ds max材质渲染的镂空效果实现进行了探索。

在3ds max中，材质用于模拟真实物体表面的特性，比如颜色、纹理等，并通过渲染将这些特性表现出来。线框图可以清晰展现模型对象线条的走向，常用来展示生物体或产品对象的结构，对于三维设计师来说是比较常见的一种表现方法。文中介绍了几种通过材质渲染实现镂空效果的途径，包括设置明暗器的“线框”效果、使用VRay渲染器渲染线框贴图、渲染晶格模型和渲染翻转法线后的模型。

2 镂空效果的实现方法

2.1 设置明暗器的“线框”效果

首先需要将渲染器设置为默认扫描线渲染器，然后为模型对象赋予材质，在材质属性中选择特殊“明暗器”中的“线框”效果。“线框”方式常用于结构的表现，可以只渲染模型中的网格线，在“扩展参数”中可以调节线框的粗细。效果见图5。另外，需要注意的是，使用这种方法偶尔会出现断断续续的局部，可以通过勾选材质中的“双面”效果来改善这种情况。

2.2 使用Vray渲染器来渲染线框贴图

首先需要将渲染器设置成Vray渲染器，然后为模型赋予材质，将材质的“不透明度”属性设为“VR_线框贴图”方式，也就是说，用线框的方式控制了模型的不透明度表现。效果见图6。渲染完即可看到镂空纹理，这种方法十分简便，但是渲染过程相对耗时。

同理，在默认材质表现中，为材质的“不透明度”属性赋予黑白相间的位图贴图依然可以实现类似的镂空效果。效果见图7。

2.3 基于晶格化技术的模型渲染

晶格化技术利用物体的分段结构线将模型转换为框架，将模型边界变为实体来显示。使用这种方法首先需要给模型添加“晶格”修改器命令，然后通过调节晶格的粗细及晶格节点的大小来表现模型的框架结构，进而实现镂空效果。效果见图8。晶格渲染的方法适合表现建筑场景中狭窄的缝隙对象，比如柱子边角的石膏线，欧式墙壁的分割线等。需要注意的是，这种方法生成的框架上的面是倾斜的，而不是横平竖直的规整平面。

2.4 基于翻转表面法线的模型渲染

模型的结构是由点、线、面构成的，而它的渲染效果不仅仅是由材质决定，影响渲染效果的还有法线等[4]。使用这种方法需要设置网格模型的“曲面属性”，将选定曲面的法线进行翻转。翻转法线后的面将在另一侧显示出来，除非在渲染设置中强制双面渲染，否则选择的面将以镂空效果显示。效果见图9。相反地，如果导入的模型有镂空的面，可以利用类似的方法进行修正。

3 结论

文中介绍了3ds max中实现镂空效果的建模方法和材质渲染方法，前者主要是使用修改器命令、布尔和图形合并等命令进行三维空间建模，是较为常用的方法，缺点是模型数据量大，操作繁琐。基于材质渲染的实现方法则是配合渲染器设置，对材质贴图的属性和方法进行配置，在视觉上形成镂空效果。这种方法操作简便，可塑性强，艺术表现多样化，是二维图形设计向三维空间造型设计转型嫁接的便宜之道。

参考文献：

[1] 汤举红， 周曦. 镂空艺术的独特魅力解读及在园林景观中的应用[J].装饰，2012（1）： 127-128.

[2] 黄O. 基于3ds Max与VRP镂空植物效果制作. 现代计算机（专业版）， 2014 （5） 38-41.

[3] 唐焱. 浅谈3ds max建模方法. 科技情报开发与经济，2010，20（29）： 162-163.

[4] 火星时代. 3ds max 2010大风暴[M]. 北京：人民邮电出版社，2010：309-311.