高等院校室内设计课程中3ds Max软件的应用性研究

[摘要]通过对高等院校室内设计课程现状的总结分析，结合3ds Max软件在教学与效果图设计中的实际应用，阐述其在室内设计环节中的重要意义，对高校室内设计课程的教学思路作出积极的探索。

[关键词]室内设计 3ds Max

一、引言

室内设计是指为满足一定的建造目的（包括人们对它的使用功能及视觉感受的要求），而对现有的建筑物内部空间进行相关深加工的增值准备工作，其特点主要表现为内容的广泛性和应用的丰富性。在经济全球化浪潮的推动下，人本主义的思想愈来愈被人们所重视，作为人居生活的小环境，室内空间的设计与打造直接影响到主体的心理感受和建筑物的使用功能，其重要性不言而喻。目前，我国的高等院校基本均已开设室内设计课程，据有关部门统计，我国的室内设计师人数至今已达六十余万，设有室内设计专业的高等院校已有八百多所[1]。然而，如何提高教学效果，让广大室内设计专业的学生既有设计理念也具有表现手法，熟练的运用设计建模软件3ds Max，便是一个值得思考的问题。

二、3ds Max软件的重要性及意义

3D Studio Max，常简称为3ds Max或Max，是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。广泛应用于广告制作、影视特效、工业设计、建筑设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。目前市面上在建模方面的三维软件主要有 3ds Max、Bryce、Maya、3D VIZ等，而3ds Max所具有的精确数字输入系统、大量使建模更为快捷的第三方应用插件、结合了Default Scanline Render（默认扫描线渲染器）和高品质扫描的Mentalray渲染器的渲染模式、完整无损的对Auto CAD生成的dwg文件兼容导入等特点使之毫无疑问地成为了室内设计、建筑设计等首选的建模软件。

数字时代计算机技术的广泛运用拉近了室内设计与计算机辅助软件的距离，计算机辅助软件不仅提高了作图速度也保证了较高的出图质量，在充分表达设计理念的同时也在一定程度上改变着设计师的设计手法，即间接地提高了设计本身的质量[2]。在实际设计实践中，前期的构思最终凝结在施工图纸和建模及效果图后期处理中，相比施工图而言，效果图能更鲜明的表现设计师的设计理念和思路，具有更直观的表现力，往往决定着设计方案的成功或失败；另一方面，对建模和渲染等技术手法的熟练掌握也能够对设计师在室内空间分割重组及风格选择方面有着积极地促进作用，尤其是可以加深初学者对空间、尺度、材料材质、设计风格、环境氛围的进一步理解，因此掌握3ds Max软件的基本操作如Select（选择）、Move（移动）、Rotation（旋转）、Zoom（缩放）、Mirror（镜像）、Alignment（对齐）、Array（阵列）、View（视图）等命令是作为一名设计师的基本知识和必修课程。

三、3ds Max 软件的应用性研究

室内建模和效果图制作是3ds Max软件在室内设计中的最主要运用，众多的第三方厂家为其开发了多种插件，使它在制作效果图方面更快捷、高效[3]。在不同的设计项目中3ds Max的应用有着不同的手法，但总体上可以划分为以下几个步骤：①对前期设计方案的整体把握与定性；②按照Auto CAD绘制的施工图进行三维建模；③对已建模的物体按类按材料赋以不同的材质和适当的贴图及选择适当的场景建立相应的灯光；④按照输出要求选择合适的渲染器，并对渲染参数及出图尺度进行适当调整，渲染出图；⑤对输出的效果图进行后期处理。

（一）对设计方案的整体把握与定性

俗话说“三分匠人，七分主人”，不同的业主对设计方案有不同的需求，这就需要我们将设计构思与实际需求相靠拢，确定设计风格，并形成室内效果的雏形，为后期模型制作奠定基础。除此之外，在进行具体建模前应明确所需3ds Max构建的模型及后期效果，由于不同的设计软件均有其独到之处，应注意分工明确，合理的选择设计软件。

（二）建立场景模型

室内场景模型主要分为两类，一是原有建筑物内部构造的建模，如天花、墙壁、隔断、楼梯等；二是丰富室内使用功能的各种器具，如家具、洁具等。在进行建模之前应首先确定系统单位以保证建模的精确性：打开3ds Max工作界面，在Customize（自定义菜单）中调整单位，让系统与当前显示单位统一，单位的设置以实际操作习惯为准，通常设置为Milimeters（毫米）。单位设置完毕后，便可以在顶视图中绘制模型平面。平面的绘制在3ds Max中有很多方法，在实际运用中较多的采用Auto CAD dwg格式的直接导入法，在3ds Max工作界面File（文件菜单）选择Import（输入）命令，导入CAD文件，选择文件类型为AutoCAD Drawing（*.dwg），即可导入设计施工平面图，相比其余的几种如样条线拼接、合并等方法具有快捷准确的优点。在具体建模中应注意以下几个方面：①根据所需透视角度合理选择建模数量，在建模质量与计算机速度之间做好权衡，不在摄像机透视角度范围内的模型应加以省略，尽可能的降低场景的数量和规模，以提高计算机速度，为后期渲染节省时间；②面与面、顶点与顶点之间的位置应做到对齐，保证接缝完整，以避免出现破损面；③尽量少使用Boolean（布尔运算），以免产生过多的三角面，影响后续的建模工作；④充分利用group组命令，并将不同的分组命名加以区别，方便后期选择和赋材质。

（三）材质和灯光

在建模工作完成后，为不同的模型赋予相应的材质及为场景设置合适的灯光直接影响着后期效果图制作的优劣。材质、灯光是室内表现中不可分割的重要组成部分，两者相互影响，相互作用，灯光体现着材质的效果，材质也影响着灯光表现。如果说模型是效果图的骨架，那材质、灯光便是效果图的灵魂，也是效果图制作中的一个难点。

1.材质的赋予

3ds Max中材质的种类数不胜数，在日常学习和具体实践中应熟练掌握几种基本材质的参数设置方法。①木质材质的设置。木材是室内构成中的重要组成元素。为使木纹有自然凹凸感更接近真实，应在使用过度色通道贴图后加入凹凸通道贴图，凹凸通道强度通常为30%；木材纹路调整可在过度色通道贴图下的U，V，W，坐标的W中调整；材质球的高光强度（specular level）通常可以设置为43%，高光面积（glossiness）通常为28～40%之间。具体高光强度和面积以材质的实际情况来确定。木纹的自发光可以调整为5%，在某些情况下还使用Ray tracing（光线跟踪）来体现油漆的光泽度。通常在5～8%之间。②玻璃材质的设置。不同的玻璃有不同的透明度和反光度，3ds Max中有很多玻璃的表现方法，在参数设置中玻璃材质透明度一般在60-80之间，为了获得较好的视觉效果在Extended parameters（扩展参数）中还需按实际需求调整，同时应通过使用Ray tracing（光线追踪）来表现玻璃的反光性。③金属材质的设置。由于金属材质具有很强的反光性，其受光线影响较大，能否处理好金属的高光部分是决定表现力的关键，常见金属的参数设置可以参照如下附表：

附表1：常见金属材料参数设置表

④面砖及石材材质的设置。室内客厅及卫浴部分的墙地面往往由面砖及石材装饰，在材质设置面板内通过UVWmap中的BOX命令可以方便的调节面砖的大小，另外，由于在实际施工过程中面砖之间往往会有灰缝，在3ds Max中可以通过凹凸贴图来表现或者在后期由Adobe Ptotoshop制作表现。

2.灯光的构建

在3ds Max灯光创建面板中有五种基本类型的灯光，分别是Omni（泛光灯）、Target Spotlight（目标聚光灯）、Free Spotlight（自由聚光灯）、Target Direct（目标平行光）、Free Direct（自由平行光）。另外在创建面板中的System（系统）下，还有Sun Light（日光）照明系统，其实是平行光的一种变种，一般在做室外建筑效果图时用以模拟日光。对于较小的室内区域来说，可以采用“三点照明”（主光+背光+辅光）的方法来方便的解决照明问题。三点照明理论来自摄影棚中的灯光布置方案，其中三种灯光分别为Key Light（主光）、Fill Light（辅光）、Back Light（背光）。对于较大的室内空间如音乐厅、剧院、礼堂内部则可以把较大的场景拆分成一个个较小的区域再利用“三点照明”的方法处理。三点照明的主要步骤为：①主光源的创建。在顶视图中创建一个聚光灯，夹角（与摄像机之间）大约为15度至45度，目标点指向被表现物体，同时在左视图中将光源向上移动，使它高出摄像机适当位置。②辅助光源的创建。辅助光可以模拟天光或场景中相对比较次要的光源，如台灯的光线，或场景中反射和漫反射光，起到柔和光线的作用。辅助光源以泛光灯为主，可以设置为单盏或多盏。辅助光源的位置应比主光源低一些，亮度参数取主光的一半左右，颜色应与内部环境主色调匹配。③设置背光。光线可以勾勒出物体的轮廓，以使主题物体从背景中分离出来，起到烘托与强调的作用。设置方法是在前视图创建一盏聚光灯，将其放在主题物体的后侧，与摄像机（或观察角度）相对。

（四）渲染

3ds Max中常用的渲染器主要可以分为两类，一种是较为简单的Default Scanline Render（默认扫描线渲染器）此渲染器特点是渲染速度快，一般只处理直接光照，但是精度不足，很多特效方面表现不佳，如焦散等；另一种是较高级别的Mentalray渲染器，具有全局光源及光能传递系统，在处理直接光照的同时也可以很好的处理漫反射出来的灯光，参数设置较容易，效果好。渲染器的选择应根据出图要求而灵活变动，许多初学者在作图中往往会发现渲染时间很长，有时甚至会持续十几个小时，这里对提高渲染速度方面提出一些建议：①减少室内场景中一些不必要的材质和模型；②在不破坏建模效果的前提下尽量减小shape和path的数值；③对于要计算大型阴影的场景，可以用灯光来模拟阴影；④去除视野中看不见的模型所带有的光线反射与折射。

（五）后期处理

在渲染完毕后还应将所输出的效果图进行后期修改、调整、优化等处理。在效果图的后期处理中Adobe Photoshop是利用率很高的软件，其以强大的图片处理能力而备受设计师欢迎。利用Photoshop的选择、层、复制、变形等命令可以为室内效果图添加环境背景、植物、小品、水体等在3ds Max中未表现出来或表现效果不佳的景观要素，以及对原有效果图的色阶、对比度、效果等方面进行调整，从而满足不同情况下对效果图氛围和品质的需要。

四、结论

3ds Max以其出色的建模能力，华丽的光影效果，真实的表现力已经成为室内设计中不可或缺的重要应用型软件，在室内设计课程的学习中除了了解相关设计理论及构思方法外还必须把3ds Max放在一个较高的位置，熟练地掌握模型的构建及后续工作，将使我们的设计作品更加具有表现性，使学生对室内设计具有感性与理性的双重认识，创造出更完美的作品。

[参考文献]

[1]罗晓良.高校室内设计专业教育改革探讨[J].当代文化与教育研究，2008.2

[2]秦彦.室内设计表现中的计算机辅助设计[J].家具与室内装饰，2009.12

[3]点智文化.3ds max9.0四库全书[M].北京电子工业出版社，2008.7

（作者单位：安徽理工大学土木建筑学院 安徽淮南）