三维设计十篇

三维设计篇1

关键词： 三维设计，设计流程

中图分类号：S611 文献标识码：A文章编号：

[正文]

1. 传统设计流程

多年来，在中国电力设计行业，已经形成了传统的设计流程，而且设计人员已经非常习惯和熟悉这样的设计流程。

传统设计流程是以一个设计者为对象，完成一项完整的设计任务为目的。通常以卷册划分，一个设计者完成一个分册的设计任务，基本上全面负责该分册的设计工作。以热机专业的主蒸汽管道为例，包括主蒸汽管道系统图的设计，平断面布置，管道应力分析计算，支吊架的设计，管道保温设计，管道坡度、疏水放气的设计等等，这一系列的设计工作都是由一个设计人员从头至尾逐项完成的。用一句通俗的话来讲，我们的专业设计人员是专业全能选手。完成这些设计计算工作，以前用的是铅笔、图板和计算器，现在完全依赖于计算机CAD软件进行，而目前的CAD软件基于大众化的二维平面设计CAD通用平台，如AutoCAD。专业计算分析软件由于更新升级维护不及时，无法与流行通用操作系统平台同步。

笔者认为，目前PDMS是世界上最优秀的三维设计系统之一。三维设计主要以三维设计数据库为核心，以三维立体仿真模型为依托，通过数据驱动模型。三维设计以其准确、直观、高效的性能，赢得设计人员、业主和施工人员的青睐。

(1)三维实体建模

(2)专业多用户的工厂设计系统

(3)一个设计模型(数据库)可以输出多种设计图纸，报告。

(4)等级驱动。

(5)交互设计过程中，实时三维碰撞检查

(6)精确标注。模型修改后，标注自动更新。

(7)能强大的可编程宏语言-PML.

（8）可视化施工及检修动态模拟

(9) 数字工厂施工进度制订与演示

(10) 可视化操作规程制订与演示

2.因此，三维设计成为未来电力工程设计发展的必然趋势和普遍要求。

三维设计流程是以数据库和模型为对象，建立完备的数据库，建立整体电厂三维模型为最终目标。以华电国际莱州电厂一期工程为例，首先必须建立符合国家标准的管道数据库，土建型钢数据库，电气电缆桥架数据库，以及常用的阀门数据库、设备库、支吊架数据库等，在数据库的基础上，通过三维设计平台，协同设计，开始土建框架梁的布置，机务设备和管道的布置，电气电缆桥架的布置，以及其他辅助专业的布置设计。最后交给业主的成品，应该是一个完备的三维立体的电厂模型。通过模型数据库，采购者可以提取准确的设备材料采购清单；施工人员抽取设备定位图，管道ISO图，可以准确定位设备布局，管道走向，以及直观地掌握施工最佳流程进度；业主可以方便的通过三维模型和数据，进行电厂的运行、管理和检修维护。

3. 三维设计流程与传统设计流程

基于早期的软硬件条件，传统设计流程比较适合过去的时代，而且在多年的实践经验基础上，无论是设计院，还是业主、以及施工采购单位和制造厂，都被人们所广泛接受和认可。三维设计技术，在传统设计流程和现有管理模式下，产生了许多新的矛盾和问题。

3.1. 三维设计与传统设计并举

本着长远可持续发展的、实事求是的积极思想和态度，我们开展了数字化电厂三维设计与传统设计双轨并行的探索模式。莱州工程在三维设计流程和三维设计管理模式方面，总结积累了许多成功经验和实践经验。

3.1.1. 施工图依据仍然是以常规、传统设计的司令图为设计标准依据

各专业互提资料，仍是以二维平面CAD的方式提供。三维设计如何以三维模型和数据的形式，准确无误地提供给各专业资料，作为一项是否可行的原则提出来，供各专业商榷。

3.1.2. 三维设计如何校审签署，也是我们需要思考和解决的问题

目前对于初步设计、司令图、施工图的校审签署依然采用传统方式。

3.1.3. 在设计中，首先避免了可视碰撞和各种软碰撞，三维模型，更加真实直观的优化了设计布局。

3.1.4. 施工图设计

我们与业主已经达成了共识，直接从三维设计模型中抽取管道ISO图以及零件明细表，用于施工指导和工厂化加工配制，大大加快了施工图的进度，材料统计汇总基本上可以做到准确无误。

3.2. 三维设计流程要求管理模式进行必要的调整。

3.2.1. 三维设计需要各专业间协同设计。

在三维设计初期，需要土建框架梁结构进行模型参照，机务专业然后进行设备和管道三维设计流程和管理模式的研究的布置，电气专业进行电气设备的布置和电缆桥架的布置。在协同设计的过程中，各个专业处于相互动态修改的状态中，各专业应该将自己的修改和变化及时通知各相关专业，进行及时地调整设计。

机务专业与电气专业在进行设备布置，对于设备都有一个计算选型的过程，在建立设备模型时，以便将设备的各种特性参数，接口信息等以数据的形式赋予设备，这样其他专业才能在三维设计系统中直观的提取所需的数据信息资料。比如技经专业可以提取设备的技经技术数据资料，土建可以提取设备的几何结构尺寸、荷重、推力等信息资料。在长期的工作实践过程中，各专业工程师之间，还可以互相学习，深入了解其他专业的设计知识和技术，这种环境有助于综合性人才的培养和成长。

3.2.2. 三维设计需要各专业内部细部分工。

例如机务专业在管道布置的过程中，对管道需要进行严格的管道应力分析和计算，同时还需要根据土建模型数据和管道布置走向以及管道应力分析和计算结果，对管道进行合理的支吊，并且完成管道支吊架安装图的设计。

在三维设计终端资源有限，施工图工期要求紧急的情况下，如果不对专业内部进行细部分工，就很难发挥三维设计高效快速的优势。布置设计精细化是未来布置设计发展的大方向，要求我们面向国际化的设计标准，加大设计范围，加深设计深度。按照国外的模式，机务专业管道设计可以按专业流水线的方式进行分工，建立管道模型、管道应力分析计算和管道支吊架安装图设计三个工序。这样可以成倍提高工效，设计人员的专业化水平和熟练化程度，可以在短期内得到长足的进步与提高，设计质量也能够得到进一步保障。

3.2.3. 国外的技术和经验值得我们学习和借鉴，但不能死搬硬套

在三维设计过程中，我们还可以实践和摸索出我们自己的更为科学合理的设计流程和管理模式，以便提高我们的工作效率。

4. 三维设计管理模式

三维设计管理模式是与三维设计流程相适应的设计管理方式，目前没有统一的模式。

4.1. 国外设计管理模式

国外设计公司也都根据自身的环境和情况，都有各自不同的设计管理模式。

比如机务专业管道设计人员，可以参考土建、结构专业的厂房框架梁、楼板、梁柱等模型，以及电气的电缆桥架模型。机务、土建和电气无法看到技经数据资料，而技经专业则有权看到其他所有专业的相关资料。

他们的特点是三维设计不需要互提资料和会签，在指定的期限内完成本专业的设计任务，其他专业就可直接从网上获取相应资料。如有重大设计分歧，项目主管在适当时机，召开一次小会，负责协调解决，形成会议纪要即可。

另外，各专业内部分工比较细致，专业性比较强。根据设计人员的意愿和特长，进行合理安排分工。有的设计人员可能从事一项工作几十年如一日，有的则可能在某个固定的岗位上从事几年工作之后，根据个人意愿可以更换新的工作进行尝试。比如管道工程师从事几年工作之后，要求从事管道应力分析的工作，或者从事P&ID、设备、支吊架等其他的工作。

4.2. 专业间协同设计

我们在三维设计的过程中，目前无法完全做到像国外专业设计公司那样的管理模式，但是，我们首先可以实现三维设计最重要的一步，专业间协同设计。

我们的设计人员一时还难以适应专业化细部分工的流水线作业方式。目前，我们还在传统设计与三维设计的夹缝中寻求更好的路径。

如果专业间需要互提资料，我们就从三维模型中，剖切出平断面图，在2D中作少量修改和加工，提供给其他专业。签署依然采用传统会签方式。同时，我们积极主动向其他专业提供三维模型资料。目前只有热机专业能够从VANTAGE PDMS中抽取管道ISO图和管道零件明细表，直接用来作为施工图。热机专业的管道设计，只需要设计人员根据抽取的管道ISO图，进行管道应力分析计算，利用支吊架软件生成支吊架2D安装图，不再进行管道平断面图2D的设计，因此就相当于省去了一个环节，极大地提高了热机专业的设计效率。

土建结构、电气、总图、建筑等其他专业开始建立自己专业的三维模型。由于三维设计软件接口开发水平的限制，以及三维设计应用程度还不够深入，这些专业目前还不能充分利用三维模型，完成本专业的设计。为了鼓励三维设计的开发和应用，我们将其他专业的三维设计列为其他专业的专项设计任务，同时给予优惠的工时奖励。

从传统设计向三维设计转变，需要一个循序渐进的探索过程。在这一过程的开始阶段，肯定有许多困难需要我们去解决，为此我们要有充分的心理准备。切忌，不能急于求成，不求实效，一味追求三维设计。以解决满足三维设计过程中，不断出现的实际需求为目的，日积月累，我们就会真正掌握三维设计技术，利用三维设计技术高效地完成设计。

5. 总结

流程设计思想的实现带来的是公司利益的最大化，效率的最大提高，人员的大量减少和成本支出的成倍节省。在设计工程中的每一个流程，可以使每个设计人员的专业化水平，熟练化程度达到专家级高度，实现各级设计人员的人生价值，开拓不同层次设计人员的职业生涯。

三维设计篇2

在科技发展、知识爆炸的当今社会，生产项目的规模、复杂性日益显著。生产部门之间的联系越来越紧密，逐渐形成了具有特定功能和目的的有机整体，也就是“系统”。早期所谓的“设计”，仅仅指简单、适应传统的手工艺设计。这种“设计”是单一的，涉及面也比较狭窄。现今工业社会的设计，则是一个庞大复杂的巨系统，它涉及了社会、人文、科技等各个知识领域。要想更好的进行设计活动，就必须了解、分析这个系统，从而规划、组织、管理设计行为。1969年，美国系统工程专家霍尔（A·D·Hall）提出了一种行之有效的为解决复杂系统的组织、规划、管理活动的系统工程方法论——霍尔三维结构。它对处理偏重工程、机理明显的良结构系统有显著的效果。霍尔三维结构将系统工程整个过程分为了7个阶段和7个步骤，列出了所需的知识和技能，构建成了坐标轴，分别为逻辑维、时间维、知识维的三维空间结构。其中，时间维按时间顺序排列分为规划、拟定方案、研制、生产、安装、运行、更新7个时间段；逻辑维按工作内容和思维程序划分为明确问题、确定目标、系统综合、系统分析、优化、决策、实施7个步骤；知识维列举了整个系统工程活动所需的各种专业知识和技能，霍尔三维结构直观形象地描述了研究系统的阶段和手段。其中，任一时间段和步骤，都可以根据该系统特有的过程结构，进一步展开、调整，形成层次分明树状结构。

二、基于霍尔三维结构的展示设计模型分析

对于展示设计这个复杂的巨系统，它横跨了包括经济、管理、法律等的人文社会科学和包括人机工程、材料、机械等的自然科学，其过程也极为复杂。从最开始的接受委托（发现问题），到方案草图、展会布置、正式开展，其中经历的过程不但庞杂，而且反复。要想更好的进行设计活动，就必须研究分析这个复杂的系统。针对设计每一过程的知识需求，完善自己的知识结构，吸纳各领域的优秀人才。在霍尔三维结构中，逻辑维能从设计流程方面来分析完成设计所要经过的过程，是解决设计问题的逻辑过程。时间维是根据逻辑维制定的工作进程，指导把握设计的时间进度，可根据时间维制定工作计划和时间安排。知识维则是完成设计的设计活动所需的各种专业知识，可根据其来组织设计团队，补全单个设计师知识的不足，构建知识数据库。通过霍尔三维结构，能更有逻辑和针对性的进行设计活动，对完成设计具有指导意义。

1.时间维

从时间维度来看，在展示设计中，其过程主要分为：发起立项阶段、展示规划与策划阶段、展示分项设计与实施阶段、展示验收与收尾阶段。发起立项阶段重点是，通过项目机会研究、可行性研究等手段，确定是否立项，并签订合同，这个阶段以和委托客户签订明确的合同为结束标志。展示规划与策划阶段，重点要做好与客户的沟通，充分了解其展示需求，筛选资料、信息，编写展示设计脚本，并制定工作时间安排和具体计划。此阶段工作主要分为三项，展示资料的收集与整理、编写展示设计脚本、展示设计的时间要求及划分。其中，展示设计脚本的编写内容包括办展总纲和实施细节，编写人员一般是按展览主办单位和展示设计承接单位共同编写。在展示分项设计与实施阶段，重点要根据计划，做好时间安排，通过现实进度和计划的对比，主动采取相应的纠偏措施，保证各分项设计能够顺利有效的进行，同时，保证和客户充分有效地沟通。此过程主要包括：动线与空间设计、展示道具设计、展示版面设计、展示色彩设计、展示照明设计、展示音像设计、展示平面图、效果图设计、工程决算、展示场馆施工与制作。各项分项设计要围绕展示原则来开展，充分体现出展示设计的根本目的是传递信息这一原则。例如，动线设计要如何使人流畅通行而不逆行，展板展具设计要如何吸引人加长驻足时间、如何充分传达展示信息等。在设计阶段，要和委托客户充分沟通，了解其最需要传达的信息内容、预算等各种要求，并将这些内容体现在展示设计中。展示验收与收尾阶段则主要是做好项目的验收、资料的保存和项目的总结与评价。该过程可分为：资料收集保存、展品展具的善后处理、绩效评价。展示设计过程中所产生的所有资料内容，均可集成在一个资料库平台中，以便成为最后的绩效评估和后来展览的借鉴。对于展览来说，其展品展具的处理不当，可能造成巨大的资源浪费，产生大量的垃圾，造成环境污染。如何妥善处理使用后的展品展具和循环再用展品展具，具有极大的经济意义和环保意义。绩效评价是衡量本次展览能否达到目的的手段。本次展览有无根据委托客户的要求来充分传达信息、获得订单，是评价展览成功与否的指标。

2.逻辑维

逻辑维是指展示设计中每个阶段过程所要进行的工作内容和需要遵守的思维逻辑，它是完成设计的逻辑过程。根据霍尔三维结构所给出的逻辑维的七个步骤，将其具体到展示设计中，可分为接受委托（发现目标）、信息收集分析、草图阶段、方案优化、评估阶段、决策阶段、实施阶段、反馈阶段，逻辑维的每个阶段都能和时间维的相应阶段对应。在具体设计操作中，草图阶段、方案优化阶段、评估阶段是反复循环进行的。经常是头脑风暴会议后进入草图绘制，然后内部评估，再三修改，才能进入方案优化阶段绘制精细效果图。内部评估和客户评估之后，设计方案常常还会重新修改。这三个过程会反复多次，优化、评估、再优化、再评估，直到委托客户满意为止。

3.知识维

霍尔三维结构的第三维坐标是知识维，涉及了展示设计整个项目中的所用到的知识。展示设计内容庞杂，涉及面十分广泛，从人文社科类知识到自然机械类知识均有涉及。（1）设计开始的发起立项阶段，涉及了有关经济学、合同法等知识。客户委托展示设计公司进行设计，设计公司要先识别客户需求、进行可行性研究，才能确定是否接受委托。签订合同时，要运用合同法等有关法律手段，明确自己的义务和承担的责任风险。系统中一旦某一阶段出现了问题，从霍尔三维结构图可以很明确看出。（2）展示规划与策划阶段，主要有设计资料收集与整理、脚本编写、时间规划三个内容。这个阶段主要运用了社会科学相关知识，资料整理需要敏锐的市场意识和文学知识，脚本编写和时间规划需要会展管理知识与设计管理知识等。（3）展示分项设计与实施阶段，该阶段进入了狭义上的设计阶段。从灯光动线到音像版面，都属于设计范畴，牵涉到了环境设计、平面设计、空间设计、室内设计、心理学、人机工程学等各个方面。其中工程决算是很重要的一个环节，需要用到工程核算的经济学知识。具体实施阶段包括组织策划、项目实施检查与变更管理等管理学知识。（4）展示验收与收尾阶段，该阶段重点任务在于物资的善后和绩效评价，这里又涉及到管理、资源回收、人力资源等方面的专业知识。

三、案例结合

三维设计篇3

关键词 三维动画；模型；结构；布线

中图分类号TP39 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2015）145-0068-02

三维动画模型设计有它自己的独特性，不同于其他三维模型，如，三维扫描模型、工业设计三维模型、建筑三维模型、游戏模型等，它对模型的要求是依据动画和镜头的需要来决定的，不由模型本身决定。

1 三维动画场景模型设计

1.1 Matte Painting三场景模型

三维动画场景在制作设计中也借鉴了二维动画的场景的设计方法，在分镜头设计中对只有“推”、“拉”、“摇”（小于45度）单纯的镜头变化情况下，场景模型可以考虑使用带有Alpha通道的多边形面片代替，如果，将其制作成实体三维场景模型，那会对有效系统资源是巨大浪费，这种制作方式被称为Matte Painting（数字绘景），这一技术最早出现于1911年，目前，随着计算机图像技术（CG）的飞速发展，以前所使用的“玻璃板”已被现如今的计算机图像“层”的概念所替代，由于它的高仿真性和高效性常被虚拟现实电影所青睐，彼得杰克逊导演的电影《魔界三部曲》、《金刚》、《霍比特人》，詹姆斯卡梅隆导演的电影《终结者》、《阿凡达》等都采用了这一技术，在Matte Painting中的场景模型制作，不需要制作模型的全貌，也不需要对不同场景模型作分割处理，也无严格的布线要求，只需根据摄像机镜头视角，对场景模型结构做简单的凹凸处理，重要的是需要有精确的Alpha遮罩通道和与之匹配的高质量图像贴图，将远近不同的多边形片状模型，错落有致的排开，使其产生视觉上的层次感，通过虚拟3D摄像机推拉镜头的应用产生可视模型间的纵深感，应对此类Matte Painting镜头场景，这种模型制作方法不失为简单而高效。

1.2 虚拟现实三维场景模型

虚拟现实是计算机模拟现实环境，通过特殊的装置（虚拟现实头盔、眼镜、手套、操纵杆等）使人沉浸在完全虚拟的环境中，环境中的所有物件全为三维模型，如，树、草、房屋、电线杆等等。

虚拟现实三维场景要求场景中所有的物体观看视角是不受限制的，可以任意角度查看，也就是360度无死角，要求场景内所有可见模型都是三维模型，而非多边形面片，这种模型是完全模拟或参考现实生活中的实物模型建造的。在设计和制作中需根据近景、中景、远景要求决定模型的细节制作程度，制作需要有合理的布线，以最少的模型面数体现结构细节。由于整个场景均为有体积的虚拟模型，虚拟摄像机在三维场景中运动不受限制，可以游走场景的任何角落，由于场景中多为有体积的模型，对系统资源消耗较大，这就要求最大限度的降低多边形面数，减少贴图的尺寸，提高有限资源的使用率，由于精简了模型和贴图，当模型被拉近时，模型材质会变模糊，出现马赛克的不真实情况在所难免。

2 三维动画角色模型设计

三维动画角色不同于二维动画角色设计，制作时不受制作技术的限制，三维动画角色在设计时，首先要考虑的是其技术掌握程度、项目开发周期、资金配置的因素，否则，即使设计出来也不一定能如期制作完成，如，毛发、布料、sss材质、光线追踪渲染等相对复杂的技术，对于毛发、布料制作在技术上已远远超出了动画师的技术可控范围，这部分需和特效制作部门配合，如果技术水平、资金预算有限，在前期的角色设定时应做相应的变通处理，将其控制在技术、资金、时间允许范围之内，不然会给后续工作带来麻烦和不便。

三维角色模型制作有自身的规则，根据计算机Mesh网格线的特性，在制作三维动画角色时需保证在各个关节连接处最少有三圈连接线，作为动画模型运动变化时锁定形体结构的基线，只有这样的模型在制作动画时，运动的形体结构才能正确得以表现。

布线是三维模型制作不可忽略的技术要点，在满足模型艺术表现的情况下，能最大限度的节约系统资源是三维动画模型最基本的设计原则，合理的模型布线不仅节约了数据资源，还便于形体结构的表现。怎样才能做到布线合理：

1）要充分了解形体结构，布线随着形体转折结构分布，如果模型是角色（人、动物）要与角色肌肉运动的方向一致，这样便于动画流畅平滑的控制与表现。

2）形体关键部位要有足够的布线，线的疏密直接影响的可控制点的数量，丰富的动画细节表现与控制点数量息息相关。

3）三星点、五星点的处理要得当。在三维模型别是对于复杂的形体，三星点、五星点出现是难以避免的，因此，对动画骨骼设置要有一定了解，也就是要知道运动原理和方式，以便更好的控制目标体模型。

在设计三维动画角色模型时，不能简单的要求将模型的外形结构制作出来，还应了解多边形运动变化的规律，并按规律制作模型才能更好的应用于后续动画制作，使其成为合格的动画角色模型。

3 三维模型灯光、材质、渲染

灯光对于三维模型来说尤为重要，灯光的强弱、冷暖对于场景模型的间时空关系及角色模型性格塑造都至关重要，完整的三维动画模型是有材质的，材质主要用于表现虚拟现实物体表面的质感，不同的材质在心理上会给观众带来不同的感受。在三维动画模型中所有的灯光都是根据自然界现实情况进行模拟的，最长用的灯光模拟方法是三点光源法，一盏主光源，两盏辅灯，主灯在灯光阴影处理上要强于辅光灯，辅光阴影在处理时要么将其阴影属性关掉，要么降低阴影边缘强度，若要追求更加真实的阴影效果，就使用HDR高动态范围图像的光线追踪阴影，将其产生的软阴影作为区域阴影细节处理，可较大的提高图像仿真度。

模型的材质主要有两种方式产生：一是通过UV划分将绘制或修改后的照片作为贴图生成模型的材质；二是通过计算机程序产生纹理模拟模型材质，两种材质产生方法各有优劣，第一种的优点是仿真程度高，不足是需要划分UV操作繁复，项目文件大，耗费资源，第二种的优点是操作便捷，无需划分UV，文件量小，节省资源，不足是仿真度低。两种材质处理方式结合使用效率最高，对于主体物件使用贴图方式，如，房屋、树木、道具等，对于次要物件，如，水、草、远山等，结合使用即可保证较高的仿真度，又可节约系统资源。

渲染是影视制作的独特方式，在游戏、虚拟现实中没有渲染这一环节，所有图像都是所见即所得的，所示图像都是依靠计算机GPU（图像显卡）即时计算处理得来，无需后期合成处理，渲染主要针对的是影视行业，由于行业特点，与游戏相比它对图像的质量要求较高，也更为严格，通常渲染要分层，分通道，要经过后期特效、剪辑、合成，输出等环节。

4 结论

三维动画模型的设计有其自身的独特性，既要满足当前计算机技术的发展现实要求，又要满足模型形体、比例、结构的合理性要求，还要满足动画本身的运动规律要求，制作的三维动画模型，既要细节丰富，又要最大限度的节省计算机有限的资源，满足上述条件方可算得上是一件合格的三维动画模型产品，一部好的三维动画片，优秀的模型设计是其成功的重要条件之一。

参考文献

[1]贾否.动画运动[M].北京：清华大学出版社，2000.

[2]赵江洪.设计心理学[M].北京：北京理工大学出版社，2005.

三维设计篇4

一、多观察

世间万物，包罗万象，有一句话说“世上没有相同的两片叶子”，意思是每个在世界上存在的物体都是不完全相同的，都有自己的独特之处，如果要你运用三维软件来设计你所见到的物体时，必须要仔细观察这个物体的特点，比如要运用三维软件来制作一只蝴蝶，首先你得认识蝴蝶的外形，然后再观察它的细节，如眼睛、触须、翅膀等与别的虫子的不同之处，接着制作出一个蝴蝶的基本外形。如果要制作蝴蝶翩翩起舞的动画，你还得要继续观察，它飞的时候是两个翅膀同时飞呢？还是一个先一个后？对于初学者而言，最重要的就是养成多观察的好习惯，如果你对建筑不懂，但却要制作一个大酒店的建筑效果图，首先得观察现有的酒店是怎么样组成的，从整体到局部，从大到小的顺序来进行仔细观察，细到一个房间是怎么配置的，灯光效果如何等。总之，制作现实当中存在的物体一定得仔细观察该物体的特性，这样才能制作出有特色的作品来。

二、多实践

“熟能生巧”这个成语的含义就是要多动手实践。对于初学者来说，运用三维软件在电脑里制作出一个桌子来是件很了不起的事情。制作作品前，要认真观察物体的外形，得出物体的特征之后再付诸实践，有时做一遍是无法让你完全掌握命令的使用方法，必须得多练习，当然讲的多练习并不是说要买好多的参考书来练，可以分类来制作物体，比如制作家具类、运动类、洗浴类等。这样只要依据参考书上一种方法就可以制作出各式各样不同的物体来。因此，“勤学苦练”是制作好作品的一大捷径，而实践是检验理论知识的唯一真理！

三、多思考

制作物体贵在多思考，在制作出一套沙发之后，再思考能否制作出一个客厅，把沙发放在客厅里，在客厅里再放一个茶几，在茶几上放一套茶具（茶座、茶壶、杯子、泡茶的工具等），放一盘水果（苹果、梨、香蕉、草莓等），扩展自己的思路，思考怎么样来充实大空间。这是关于空间上的思考，再细致的思考就是当制作一个简单物体时，能不能用别的方法来制作呢？比如制作一个花瓶，可以用车削命令来做，当学到一定程度，思考能否用放样来做？能否用NURBS曲线来做？这样就拓宽了学习者的学习面，活跃了他的思路，提高了他的思维，更好地促进其学习！

四、多交流

人人都说集体的力量是强大的，这也体现在学习三维软件上。不管你是自学还是参加培训班，学习中总会遇到一些自己不能确定或根本不知道的问题，比如如何制作键盘？是运用编辑网络命令？是运用布尔运算命令？还是运用编辑多边形命令？如何制作牵牛花？是运用二维转化为三维命令？是运用放样命令？是运用倒角轮廓命令？还是运用NURBS曲线来做呢？如何制作墙？是运用系统自带的基本模型？还是运用布尔运算命令？这样的问题就可以在班上进行现场制作来交流，或者通过网上论坛来进行更大范围的交流。这样就促使初学者有更大的兴趣和动力来学好这门软件。

五、多总结

“不断总结，汲取经验”是那些制作成功作品的学员必经之路。比如你制作了一辆坦克，首先观察现实中的实物是带有链子和大炮的车，接着构思制作思路：将坦克分为车身和炮塔两大部分，其他部分又可细分为若干对象来制作。在制作过程中，会遇到坦克履带的制作，此时可以和其他同学交流运用什么样的复制方法最简单？建好模型后为它添加材质，渲染输出保存即可。此例子运用到的知识点有：将普通对象转化为编辑多边形对象，编辑多边形命令下的各级子命令的使用，镜像、阵列及路径复制的使用方法，多种贴图的使用，设置灯光的技巧等。当你千辛万苦制作出一个作品时，要及时总结作品中运用到的各种命令，那些命令在以前做过的哪些作品中运用过？在这个过程中自己学到了哪些知识？总结时要从整体的规划出发再到局部的设计，从制作的思路到建立的模型，从添加材质到渲染出成品。多总结是助你不断成功的垫脚石！

三维设计篇5

关键词：数字艺术设计 三维动画 设计

中图分类号：R391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）10-0148-01

数字艺术设计是指以计算机硬件和软件为平台，有两维的、三维的和四维的图形、图像、文字以及音频等要素构成的，按照一定的艺术规律设计成的、静态的、动态的或动态交互的、再现现实或虚拟未来的视听图形和图像艺术。在数字艺术设计中的三维动画领域里，用先进的技术创造着或虚幻或真实的三维动画设计是目前国内电脑应用的热点领域之一。

1、三维动画简介

随着计算机技术的发展，三维动画应运而生。动画与运动是分不开的，可以说运动是动画的本质，动画是运动的艺术。一般来说，动画是一种动态生成一系列相关画面的处理方法，其中每一幅与前一幅略有不同。计算机动画的原理与传统动画基本相同，只是在传统动画的基础上把计算机的技术用于动画的处理和应用，并可以达到传统动画所达不到的效果。由于采取数字处理方式，动画的运动效果、画面色调、纹理、光影效果等可以不断地改变，输出方式也多种多样。

三维动画的每一帧画面都是真实的三维场景，无论从任何角度看，都是真实的三维空间。由于三维动画软件引用了运动学理论，使得三维动画不需要每一帧都画出，大大减少了工作量。如用3ds max制作动画，用户不用做出每一帧的场景，而只需做出运动转折点（或关键点）的场景，及关键帧的画面，这样既节省了工作量也使动画看上去更流畅。因此，利用三维动画软件制作出静态的模型和场景，再根据运动学原理加入动画效果，即制作出关键帧的场景，这样便形成了三维动画。

2、三维动画应用分类

本文主要向大家介绍5种三维动画的应用，如下所示：

（1）广告动画：广告动画是三维动画制作的一大种类，就是应用于多媒体广告效果的动画。这类动画往往要求在短时间内表现出一个好的广告创意，同时要给人一种视觉上的震撼。因此这类动画应用特效比较多，如环境效果、粒子效果、和滤镜效果等，在动画镜头运用上比较讲究特写和运动。（2）影视动画：影视动画往往是利用动画合成影片中的特级效果，或者制作影视的特效片头。这部分动画要求结合影视的剧情画面等效果来制作，除了应用3ds max 这样的三维动画软件以外，还要结合多种多媒体处理软件，如Premiere等，生成五彩斑斓的各种魔幻效果，极大地拓展了视觉空间。（3）游戏片头动画：三维动画在游戏动画效果中起到了很大的作用，目前很多虚拟游戏人物也是利用它制作而成的。（4）工业模拟动画：工业模拟动画隶属于VR的一部分，它用来模拟真实的工业加工过程和工业布局方案。目前很多工业项目设计和工业工艺方案布局设计广泛采用了模拟动画，以对方案进行全方案的展现。（5）建筑和室内浏览动画：建筑和室内浏览动画着重表现建筑建成之后的效果，它是对未来的一种预见，是以有限的视觉效果去表现无限的空间。现在，对建筑物设计和室内设计的要求越来越高，这就要求设计师在设计期间就能够预测到建筑物建成后以及室内装饰完成后的一些情况，因此，建筑和室内浏览动画有着重要的作用和价值。

3、三维动画制作流程

随着计算机三维动画制作的普及，其制作流程和传统动画有很大不同。下面介绍制作三维动画的过程（如表1）。

4、制作三维动画的主要设计软件基础

要想设计出漂亮的三维动画，就要掌握三维动画的设计工具和软件，下面介绍一下三维动画设计的软件。

在三维动画设计中经常会使用到的软件主要包括三个方面，分别是平面设计软件（如Photoshop、Iiiustrator等）、2D，3D动画软件（FLASH、3ds max、Maya等）和后期合成软件（如After Effeck、Digital fashion 等）；

（1）3ds max是Discreet公司的主要产品。）3ds max自诞生以来获得超过65个商业奖项，广泛应用于视觉效果、角色动画以及下一代游戏的开发领域。3ds max 同时与Discreet的最新3D影视特效合成软件Combustion2.0完美结合，从而提供了理想的视觉冲击效果，动画以及3D合成方案。（2）After Effeck与Premiere是Adobe公司出品的后期合成软件与后期剪辑软件，是当今各大电视台与影视广告公司使用最为广泛的影视后期制作软件，与Adobe公司的其他软件能够紧密结合，简单易学、功能强大、插件丰富、资料齐备，是影视后期的最佳选择。在电视包装中，Premiere是一款通用的后期软件，也是现在为止使用最为广泛的的后期合成软件，它可以和大多数目的3D软件进行配合使用。（3）Flame：虽然After Effect 在电视包装中使用广泛，但是它并不最专业的后期合成软件，最为专业的后期合成软件还是运行在SGI工作站上的那些如Discreet公司的Flame等高端合成软件，不过，那些软件价格极其昂贵，所以说，比较适合的PC机合成软件同样能制作出非常精彩的视觉效果。

还有许多相关的三维动画设计软件有待读者们去查阅，了解。软件作为工具来说是在不断发展的，真正掌握它们才能设计出精彩的三维动画。

5、结语

通过以上介绍，应相信以计算机为平台的数字艺术将成为视觉艺术的主流，数字内容和文化产业将成为我国经济发展的增长点。因此，我们要把握住时机，建立和发展数字艺术设计产业，为社会的发展做出一定的贡献。

参考文献

[1]龙晓苑.数字化艺术[M].北京：北京大学出版社，2000.

三维设计篇6

世间万物，包罗万象，有一句话说“世上没有相同的两片叶子”,意思是每个在世界上存在的物体都是不完全相同的，都有自己的独特之处，如果要你运用三维软件来设计你所见到的物体时，必须要仔细观察这个物体的特点，比如要运用三维软件来制作一只蝴蝶，首先你得认识蝴蝶的外形，然后再观察它的细节，如眼睛、触须、翅膀等与别的虫子的不同之处，接着制作出一个蝴蝶的基本外形。如果要制作蝴蝶翩翩起舞的动画，你还得要继续观察，它飞的时候是两个翅膀同时飞呢？还是一个先一个后？对于初学者而言，最重要的就是养成多观察的好习惯，如果你对建筑不懂，但却要制作一个大酒店的建筑效果图，首先得观察现有的酒店是怎么样组成的，从整体到局部，从大到小的顺序来进行仔细观察，细到一个房间是怎么配置的，灯光效果如何等。总之，制作现实当中存在的物体一定得仔细观察该物体的特性，这样才能制作出有特色的作品来。

二、多实践

“熟能生巧”这个成语的含义就是要多动手实践。对于初学者来说，运用三维软件在电脑里制作出一个桌子来是件很了不起的事情。制作作品前，要认真观察物体的外形，得出物体的特征之后再付诸实践，有时做一遍是无法让你完全掌握命令的使用方法，必须得多练习，当然讲的多练习并不是说要买好多的参考书来练，可以分类来制作物体，比如制作家具类、运动类、洗浴类等。这样只要依据参考书上一种方法就可以制作出各式各样不同的物体来。因此，“勤学苦练”是制作好作品的一大捷径，而实践是检验理论知识的唯一真理！

三、多思考

制作物体贵在多思考，在制作出一套沙发之后，再思考能否制作出一个客厅，把沙发放在客厅里，在客厅里再放一个茶几，在茶几上放一套茶具（茶座、茶壶、杯子、泡茶的工具等），放一盘水果（苹果、梨、香蕉、草莓等），扩展自己的思路，思考怎么样来充实大空间。这是关于空间上的思考，再细致的思考就是当制作一个简单物体时，能不能用别的方法来制作呢？比如制作一个花瓶，可以用车削命令来做，当学到一定程度，思考能否用放样来做？能否用NURBS曲线来做？这样就拓宽了学习者的学习面，活跃了他的思路，提高了他的思维，更好地促进其学习！

四、多交流

人人都说集体的力量是强大的，这也体现在学习三维软件上。不管你是自学还是参加培训班，学习中总会遇到一些自己不能确定或根本不知道的问题，比如如何制作键盘？是运用编辑网络命令？是运用布尔运算命令？还是运用编辑多边形命令？如何制作牵牛花？是运用二维转化为三维命令？是运用放样命令？是运用倒角轮廓命令？还是运用NURBS曲线来做呢？如何制作墙？是运用系统自带的基本模型？还是运用布尔运算命令？这样的问题就可以在班上进行现场制作来交流，或者通过网上论坛来进行更大范围的交流。这样就促使初学者有更大的兴趣和动力来学好这门软件。

三维设计篇7

【关键词】三维动画;工程设计;应用

1前言

三维动画又被称之为3D动画，是随着计算机技术的发展而发展的，现在已经广泛应用于各领域，极大的提高了各行业的工作效率。在工程设计领域，三维动画就受到了广大设计师的推崇。下文就围绕三维动画在工程设计中的应用进行分析。

2三维动画的概述

2．1三维动画的定义

三维动画又被称之为3D动画，它是随着计算机技术的不断发展而逐渐衍生出来的一门最新的技术。在制作过程中，主要是通过利用三维动画软件，来在电脑中建立一个虚拟的世界，设计师再以这个虚拟的三维世界为基础，根据表现对象的具体状态来建立模型，然后再根据相关的要求来对以下几方面参数进行设定，(1)模型的运动轨迹;(2)虚拟摄像机;(3)其他动画参数。最后，再根据具体的要求，来为模型赋予相应的材质，并且打上灯光。当这一切都完成之后，再让计算机进行自动的渲染，以生成最后的画面。

2．2应用范围

三维动画技术能够对真实的物体进行模拟，故此被许多行业所广泛应用。因为三维动画的以下几方面特性［1］:(1)精确性;(2)真实性;(3)无限的可操作性。被应用于以下诸多领域:(1)医学;(2)军事;(3)工程设计;(4)军事;(5)娱乐等。在影视广告方面，三维动画技术给观众营造了一种真实的氛围，因此受到了许多观众的喜爱。三维动画可以用于特效制作、建筑、角色动画等方面。

3三维动画在工程设计中的应用

在工程设计中，三维动画在其中有着重要的作用，能够将项目工程的设计具体化、真实化，使人们能够直观的了解到工程竣工后的具体状况。在工程设计制作流程中，包括建筑设计、结构设计、水电设计等，在建筑设计中，效果图设计是其中的重要组成部分，效果图就是用三维动画软件3DMAX所制作出来的，下文就围绕效果图的制作步骤进行简要的说明。

3．1前期策划

在制作建筑效果图之前，一定要做好策划以及设计工作。如，整个工程的主体需要表现什么样的效果，整体的效果想如何表达，哪些部分要进行细致的表现，视觉效果等等，这些都需要进行提前的策划，不做好这些方面的工作，那么后期的制作也就很难开展。

3．2建立模型

当前期准备工作完成之后，接下来要做的事情就是建模，在效果图设计中，建模是非常重要的一个环节，对整个工程的后期表现有着直接的影响。建模也就是对工程的建筑主体进行建立，根据建筑工程的设计要求，将图纸上的内容表现到效果图之中［2］。例如，在建筑工程设计中，往往要提前与业主进行沟通，了解业主预期效果，然后再在图纸上将其表现出来，将建筑图的正立面、侧立面以及背立面大致的表达出来，然后效果图设计师再根据建筑设计师的设计图用3Dmax软件来进行展现。在这个过程中，需要建筑设计师与效果图设计师进行相互的交流与沟通，当然也有人身兼两职，对工程主体模型的建立进行细致的讨论，大到工程的整体造型，小到工程的线条设计、门窗的材料设计等，都需要进行不断的讨论，方可建立出较好的模型。

3．3动画设置

在模型完成之后，就需要对摄影机进行调整，要按照脚本的设计进行调整，如果在场景之中，仅仅只有主题建筑物之时，那么就需要将摄影机进行提前设定，然后再对其他的动画物体进行设定。摄影机的调整在整个效果图的制作中也非常关键，摄影机角度调节的好坏，会直接影响到效果图的表现效果，因为摄影机的角度，会给整栋建筑不一样的感觉，往往能够起到画龙点睛的作用。

3．4贴图

当模型的动画完成之后，那么就要为模型赋予相应的材质，进行材质贴图，使模型变得更加真实。所谓材质，指的就是材料的质地，就是将模型的表面变得更加的生动、更加的真实，将物体的颜色、反光度等进行体现。贴图就是将一些二维图片贴到三维模型上，使整个模型的表面细节更加形象。建筑工程的立面效果往往会采用相应的涂料或者是贴上瓷砖，以便使建筑工程的外表效果更加的美观，而贴图就是完成这方面的工作。贴图就是尽可能的还原真实，使模型的材质与现实生活中的材质一致。

3．5灯光

在对模型赋予了材质之后，接下来就需要打灯光了。然后再根据摄影机的定位，对模型进行细部调节。在效果图制作中，打灯光就是用三维动画软件将自然界的光纤类型进行尽可能的模拟。在三维软件中，一般有以下几种灯光:(1)泛灯光，如太阳以及蜡烛等;(2)方向灯，如电筒以及探照灯等。灯光主要起到照明场景以及营造氛围的作用。一般是采用三光源设置法:就是一个主灯，以一个背灯以及一个补灯。主灯就是基本光源，所以它的亮度也最高，它对光线的方向进行确定。补灯主要是对主灯所产生的阴影进行柔和，尤其是面部区域。而背灯则是起到加强主体角色的目的，显现主体的轮廓，使主体角色能够突显出来。

3．6环境制作环境

制作主要是丰富效果图的画面，使效果图不仅仅是单一的呈现建筑主体，而是通过加入后期的环境来使整个效果图显得更加的充实［3］。例如，我们经常能够在效果图中看到人物或者汽车等，这就是起到点缀的作用。在建筑工程设计中，我们经常能够看到效果图上有一些花草树木以及人物汽车，一方面能够使整个效果图显得更加的真实，另一方面也使效果图更加充实。

3．7渲染输出

当以上所有的流程都完成之后，那么就需要在三维动画软件中按下渲染输出的按键，将模型进行渲染，得出最终的效果图。

3．8后期处理

虽然在渲染输出之后就得出了最终的效果图，但是效果图设计师还会将渲染的效果图进行后期处理，采用PS软件来进行颜色校正，或者是加入景深等，使效果图变得更加的美观，更加的具有意境。

4结语

综上，从上文中所述的效果图制作流程我们可以知道，一个完整的建筑动画设计，其制作流程是环环相扣的。通过三维动画软件来制作效果图，可以对真实的物体进行模拟，能够让人们直观的了解最终的工程效果。

参考文献:

［1］阚俊林，许振岳，黄尚泉．计算机三维动画在工程设计中的应用［J］．化工矿山技术，1995(05):39～41．

［2］赵玲玲，王峰鹏，杨奎河，王建霞．计算机三维动画技术在建筑设计中的应用［J］．邯郸大学学报，2000(03):35～36．

三维设计篇8

（江西省交通规划勘察设计院，南昌 330013）

（Transportation Planning Survey and Design Institute of Jiangxi Province，Nanchang 330013，China）

摘要： 重要的大型公路工程招投标活动中，三维可视化景观的设计和展示，是投标公司竞标获胜的重要技术展示手段。实现三维可视化工程设计，进行新公路三维立体模型设计，公路景观设计实现可视化，在现实中有着强烈的需求。本文对基于计算机的三维可视化设计系统进行了研究，使得公路设计通过三维可视技术的应用更直观、更方便，有助于我国公路规划、施工和管理，本文的研究有着重要的理论和实践意义。

Abstract: The design and display of 3D visualization landscape is the important technology demonstration means to win the bidding in the major highway construction bidding activities. There is a strong demand to realize 3D visualization design, the design of 3D models for the new highway, and visualization of road landscape design in reality. This paper studied the 3D visualization design system based on the computer, to make the highway design more intuitive and easier through the application of 3D visualization technology, which helps the planning, construction and management of the highway, and this study has important theoretical and practical significance.

关键词 ： 公路；三维可视化景观；设计

Key words: highway；3D visualization landscape；design

中图分类号：U418.9 文献标识码：A

文章编号：1006-4311（2015）06-0060-02

0 引言

我国经济发展拉动了交通、物流业的发展，我国公路建设快速发展。截止2013年底，我国公路通车里程超过420万公里。无论在里程数，还是建设质量，都达到了较高的水平。我国进行公路建设时，重视园林艺术和环境美化，超越了简单的环境绿化范畴，重视景观设计在公路建设中的应用。与此同时，社会公众对公路景观十分重视，现代公路建设在不断提高绿化的美学价值，并重视公路建设时对生态环境的保护。一些公路、桥梁绿化点，已经成为城市和地区的标志，大大提升了城市形象，吸引了众多投资者的到来，促进了区域经济的发展。现代信息技术的发展，结合GIS、数字摄影、gps、RS、数字测量、VR等技术，可以实现对公路三维可视化景观设计。在重要的大型公路工程招投标活动中，三维可视化景观的设计和展示，是投票公司竞标获胜的重要技术展示手段。

1 新建公路三维可视化景观设计的必要性

传统的公路设计，一般是通过纸介质地图、数字地图等二维平面的媒介上进行的。这样对设计人员提出了较高的要求，需要设计人员对地图专业知识比较了解，并有丰富的经验，这样才能对公路地形或地貌有清晰准确的了解。在二维地图上进行公路景观设计时，需要在公路CAD透视图中先建立景观设计模型，然后再用图像软件进行处理和动画制作，如Photo-shop、3DS/3DSMAX等。这样进行公路景观设计，工作量巨大，消耗时间非常长，读图者不能进行实时观察，对读图者的专业素质要求高。

实现三维可视化工程设计，进行新公路三维立体模型设计，公路景观设计实现可视化，在现实中有着强烈的需求。现在计算机、摄影测量、多媒体技术的发展，为实现公路三维可视化景观设计提供了可能，已经变为现实。我国公路景观设计，迫切需要引进、开发、推广适合我国国情的三维可视化景观设计。

2 公路景观与公路景观设计基本知识

2.1 公路景观 根据司乘人员的观察角度可以将公路景观分为：内部景观和外部景观。内部景观就是在公路内部所看到的景观。外部景观就是从公路的外部所看到的公路沿线的景观，比如种植在公路两旁的树木等都构成公路外部景观。点式景观在空间地形上是独立的，比如公路休憩区的便利店等都属于点式景观。线形景观在空间上具有联系性，是从公路的整体空间布局而言的。公路景观与社会、文化、园林美学有关。

2.2 公路景观设计 公路景观设计属于景观设计学，是一种多学科交叉的科学，涉及文化、自然、建筑、历史、社会、艺术、科技、心理、地理等众多学科领域，并且相互交叉渗透。公路景观设计是对公路及沿线的自然景观与人文景观的设计、开发、利用、保护、完善。

2.3 公路三维可视化景观设计 数字摄影测量、计算机技术、园林设计等学校的迅速发展，为实现公路三维可视化景观设计提供了条件，公路三维可视化景观设计得到了广泛的应用和迅速的发展。公路三维可视化景观设计通常通过三维可视化道路选线设计平台（3DMP）实现，借助计算机技术和数字摄影测量技术，实现公路三维可视化景观设计。三维可视化道路选线设计平台（3DMP）在Windows系统下实现，进行公路三维可视化景观设计。三维可视化道路选线设计平台（3DMP）的主要功能有：三维景观设计；设计结果的三维可视化；AutoCAD集成；三维环境分析；三维立体环境下的道路设计；大数据量立体影像的显示和漫游；公路地形的三维可视化；距离、角度和面积各种量测。

2.4 公路地形三维可视化设计 地形在实践中是十分复杂的，计算机图形学、地理信息系统、数字摄影测量和遥感技术的发展，使得地形的三维可视化成为可能。数字摄影测量技术可以提供地形三维信息，应用于公路三维可视化景观设计，在精度、作业过程、效益等方面有明显的优势。正射影像图相比地图更为优越，在公路三维可视化景观设计中，可以翔实地显示地形特点，正射影像图辅以立体匹配片，加上本身具有的正射特性，在公路三维可视化景观设计中可以进行立体观测，读图者宛如身临其境，可以轻易地对地貌地形进行判读。在公路三维可视化景观设计中，正射影像是能够拼接的，从而在公路三维可视化景观设计进行大范围地区的三维立体模型设计制作。公路三维可视化景观设计中，通过将影像地图与DEM结合，实现了地形的可视性、真实性和可量测性，是公路三维可视化景观设计的技术基础。

3 公路三维可视化景观的线路设计

3.1 公路三维可视化景观平面线形设计 公路三维可视化景观设计首先建立三维立体地面模型，然后进行路线平面线形设计。公路三维可视化景观设计，影像十分逼真，设计者可以根据实际情况，自由选择符合条件的路线，对公路三维景观进行准确地设计。

3.2 公路三维可视化景观设计纵断面设计 DEM提取出精确的纵断面地面线，根据平面线形进行设计。设计者在公路三维可视化景观设计中，可方便地进行纵断面设计。

3.3 公路三维可视化景观设计横断面设计 由DEM提取出精确的横断面地面线，程序可以根据情况进行自动设计。设计者在公路三维可视化景观设计中，利用横断面设计模板进行设计。

3.4 三维可视化景观设计 公路三维可视化景观设计时，设计者根据需要，依据建立的景观设计模型，结合景观设计材料库，设计师在公路三维可视化景观设计中，可以自由进行设计、检查、修改，这样公路景观设计实现了三维可视，提高了公路景观的设计速度和质量。

3.5 实时行驶 公路三维可视化景观设计完成后，可以利用3D browser（三维浏览器）对公路三维可视化景观设计成果进行检查。3D browser（三维浏览器）可以对公路三维可视化景观设计进行实时行驶和检查。在检查的过程中，设计者可模拟任意行车速度、任意改变观察点的位置查看路线立体线形，提高了公路三维可视化景观设计的方便程度和自由程度。

4 公路三维可视化景观的检查和评价

公路景观环境评价需要利用社会、美、心理等多种观点，对公路景观进行检查与评价，评价公路会给景观环境带来的影响，从而提出景观开发、利用、保护的措施。根据公路三维可视化动态景观图，设计师可以直观地、多视点分析评价路线周围环境。

5 结束语

公路三维可视化景观设计是新兴的技术，虽然在国外已经成功，但在我国特殊的国情下，不同的公路环境下，没有固定的应用模式，所以需要对公路三维可视化景观设计进行深入的理论和实践研究。通过三维可视技术的应用更直观、更方便，有助于我国公路规划、施工和管理，本文的研究有着重要的理论和实践意义。

参考文献：

[1]车竞，符锌砂，陈湛荣，彭李立.公路实时三维动画的景观评价及分析[J].中外公路，2008（03）.

[2]李刚.三维动画在公路景观设计中的应用研究[J].硅谷，2010（05）.

三维设计篇9

关键词：三维扫描、逆向设计、CAD参数建模

Abstract: this paper used a different from the traditional surveying and mapping, the methods of 3 d scanning and reverse design, dredging machines to scan the bravery of the pump and modeling, so as to prove that this method in surveying and mapping of dredging machines has wide application prospects.

Keywords: 3 d scanning, reverse design, CAD model parameters

中图分类号： TV53+5 文献标识码：A 文章编号：

1．前言

三维扫描加逆向设计是目前最为流行产品设计制造方法之一。由于它能极大的缩短产品生产制造时间，因此在各个行业中都有广泛的应用。

近几年疏浚市场的繁荣，各大疏浚公司为满足生产需要，制造了一批新型挖泥船。它们给各个疏浚公司创造巨大经济效益的同时也为其带来了新的难题――疏浚设备磨损件备件的制作和更换问题。由于疏浚设备中很多都是形状复杂的设备件，例如泥泵、绞刀、吸嘴、刀齿等，都是形状不规则的铸造件，故需要对其进行测绘工作，传统的测绘方法效率极低且对测绘人员测绘水平要求较高，否则将很难设计制造出满足要求的疏浚设备备件。为了克服传统测绘方法耗时长效率低的缺点，需要使用一种新的方法和设备来进行备件的设计和测绘工作。

本文通过使用三维扫描加逆向设计，对挖泥机具中的泵胆进行扫描和建模，以此说明该方法在挖泥机具测绘中具有广阔的应用前景。

2．三维扫描设备的介绍

三维扫描设备是一种利用光学定位技术，将物体外形生成三维数据的设备。它的优点是可以快速准确的将复杂的形状转化为三维数据导入到电脑中，从而进行设计参数的提取。目前应用比较广泛的有两种类型，一种是关节臂扫描，一种是自定位三维扫描。前者的测量精度比后者高，但其并不是很适合用于船舶备件的测量。因为，船舶备件都需要现场测量，而现场测量时的空间都比较狭小，这很大程度上制约了关节臂扫描设备的使用，而自定位三维扫描设备其在扫描的过程中有自行定位的功能，故不需要很大的工作空间，使用起来更为灵活。在对泥泵的泵胆进行扫描和建模的过程中，自定位三维扫描设备测量数据的精度完全能够满足工程要求，图1为自定位三维扫描设备实物图。

图1自定位三维扫描设备实物图

3． 三维扫描加逆向设计与传统测绘方法对比

表1 三维扫描加逆向设计与传统测绘方法对比

三维扫描加逆向设计 传统测绘方法

测绘工具 专业扫描设备 钢尺、卷尺、样板

测绘时间 快捷

（泵胆一天测量完毕） 时间不确定，受备件的形状影响大，需重复剪样板进行比对

测绘数据处理 专业软件进行处理，数据可靠性高，真实反映备件的复杂形状 测量数据的可靠性受测绘人员水平的影响很大，只能大体逼近备件的原始形状

人员技能要求 需进行设备操作和软件使用的相关培训 要具有丰富的测绘经验，否则很难胜任复杂形状备件的测绘工作

4．泥泵泵胆的三维扫描加逆向设计过程

通过使用自定位三维扫描设备对泥泵泵胆进行扫描能直接得到泵胆的三维数据，不同的扫描设备生成的数据格式有所不同，但通过相关三维软件处理后均能够相互转化，既不影响精度也不影响后续的CAD模型处理，图2为通过自定位三维扫描设备得到的泥泵泵胆三角网格面片图形。

图2 泵胆的三角网格面片图形

将生成的三角网格面片导入到三维软件中进行处理，优化模型，得到与实际备件相符的模型。根据泵胆的实际几何特征，运用逆向软件中的相关拟合方式找到一些关键的面、轴及中心，如下图3。

在找构件的关键特征时要注意，一些关键特征之间的关系是固定的，在处理的时候要固定。比如泥泵的出口平面肯定是与泥泵的中心对称面是平行的，因为有些时候比较大尺寸的构件测绘时是需要通过分块测量的，然后再在三维软件中将各个分块组合起来，这样会影响构件的精度，所以在找这些关键的几何特征时就很重要，对提高测绘构件的精度很有帮组。

图3 拟合关键几何特征后的泵胆图

通过拟合得到的关键平面、轴及中心，即可得到CAD参数建模所需的关键曲线和参数。下图4中的泵胆横向最大截面处轮廓线在泵胆的CAD参数建模中十分重要，而用传统的测绘方法要想得到该轮廓线是十分困难的。使用三维扫描加逆向设计方法后，这一难题轻易就被攻克了。

在寻找扫描截面的时候，要注意找具有代表意义的截面，比如泥泵的中心渐开线的起始截面和终结截面，就是扫面能不能顺利完成的关键，在这个泥泵中，终结截面就要选择在排出口中心轴与渐开线相切的地方，这样就可以把泥泵分成圆台型的排出口和涡轮行的泵体，在建模的时候分别建立即可。因此在扫描的时候要注意这些特征位置。对这些地方的扫描要做仔细，相反一些不主要的位置，就可以忽略。泥泵是一个对称体，我们就可以只扫描一半的结构，这样既可以减少工作量又可以提高精度。

图4 泵胆横向最大截面处的轮廓线图

经过上面抽取重要轮廓线和在三角网格面片模型上量取参数尺寸的过程后，相关人员就能够在CAD建模软件中建出泵胆的参数模型，图5为参数化的泵胆模型图。

图5 参数化的泵胆模型图

5．总结

使用三维扫描加逆向设计对疏浚备件进行测绘是备件测绘方法的新发展，它克服了传统测绘方法耗时、耗力、耗人的缺点，极大的提高了生产效率。

三维设计篇10

关键词：平面设计；实体三维空间；拓展

在中国，“平面设计”是翻译于“graphicdesign”，“graphicdesign”是不带有维度概念的词，但中译后的“平面”一词，使我们对其的理解局限在二维上，使其平面设计概念也变得模糊化，含义变得狭隘。在一定程度上限制了我们对于“graphicdesign”的拓展[1]。加勒特•埃克伯说：“人们生活在一个三维的空间中……人生最伟大的体验之一，就是置身在这个完美的三维体量之中”将“平面设计”融入三维，观者能更好地体验、感受、理解设计师所要表达的“平面设计”作品。所以平面设计的概念应该包括基于二维空间的平面设计、基于虚拟三维空间的平面设计和基于实体三维空间的平面设计。将平面设计向实体三维空间效果拓展，不仅可以提升作品的感官体验效果，同时还能增加与观者的互动性、融入性，增强观者的想象空间，拓展观者的思维。因此，本文结合三维空间的理论，以及应用于平面设计的“三维空间”实体案例进行分析，得出平面设计向三维设计拓展的必要。由此，研究二维、三维空间与平面设计的关系，能够更好地激发设计者创作的多样性，表达设计者所想表达的设计内容，也能够使观者能动地，带入性地了解作品，理解设计者的设计主题。

1平面设计中的“三维空间”与实体三维空间

在“平面设计”中，三维空间可以简单地分为虚拟三维空间和实体三维空间。虚拟三维空间是指依旧在二维的平面设计范畴内，利用错视觉的引导，所产生具有明确的轮廓的虚幻空间。换句话说，就是二维的平面设计里的“视觉”三维。

1.1二维设计里的“视觉”三维

“视觉”三维指的是视觉感官上平面内的“立体”空间。点线面、明暗、色彩作为平面设计的基本要素，它的变化往往能使平面设计具有律动感和空间感，使画面具有“立体”空间效果。图1是由KurtWenner（美国）通过透视原理在同个水平面内利用人的视错觉关系描绘了这幅立体街头绘画（3-DStreetPainting）——三维立体画《Reections》。它是利用人眼立体视觉的特点产生描绘的作品，利用人眼视觉空间的延续性，将二维作品以伪三维的形式展现，使作品的表现力丰富，意境深远。但是依旧没有脱离二维空间的局限，以一种平面的、单一的面的空间形式存在，并不是真正意义上的，真实的三维空间，“立体”的平面设计。平面设计师乔尔森泰说过“设计师在不断通过明暗手法、矛盾空间、色彩色调、叙事结合的手段来强化三维效果时，其实都被手法欺骗了眼睛”。也就是说，在“平面”二维空间内的制造出来的“视觉”感官的三维效果，是基于虚拟三维空间的平面设计。

1.2实体三维空间与平面设计

三维空间的概念是：日常生活中可指由长、宽、高三个维度所构成的空间[2]。三维设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础，它是建立在平面和二维设计的基础上，让设计目标更立体化，更形象化的一种新兴设计方法[3]。平面设计向三维空间拓展既需要设计者突破“平面设计”的字面含义，更需要设计者不拘于既定思维，突破球星。与印刷形式的平面设计相比较，包括实体三维化的平面设计给我们带来更多的拓展空间，以书籍为例，书籍即是二维也是三维。就页面来说，每一页都是两个二维面的贴合，但翻阅的过程则是一个三维过程。1.2.1立体书籍封面单以页面来说，通常可见的书籍设计属于印刷作品，惯性在于无法摆脱传统的二维平面的束缚，通过印刷文字、图形对视觉感官的刺激来传达信息。而将二维的设计作品与实体三维空间中的真实元素相融合，如图2是来自拉脱维亚设计师艺术家MandarinDuck的书籍封面设计，除了增强视觉效果，也可以更全方位，多角度传递设计信息。图2设计师通过增加二维平面设计中没有的触觉体验，来增加作品的真实感与吸引力。1.2.2书籍内容立体化强化阅读的三维空间感，使阅读过程中的思维想象转变为一个观感过程，则在书籍中融入三维设计元素，例如图3Sabuda,Robert创作的立体书《绿野仙踪》的表现手法，给故事书建造了一个可看，可触碰的具体空间，使静态的书，具有动态的“趣味”效果。不管是表现形式，还是传达功能上也拓展了平面设计的领域。实体三维化的平面设计能够打破传统束缚，增强感官体验；融入观者参与，更好传达信息；增强趣味性，吸引观者目光。实体三维设计能够更好地将以人为本的设计思想进行贯彻，通过与观者的互动过程中，使作品更好地被了解，也更好地了解观者的需求[4]。传统的二维平面设计对观者来说只是以“局外人”的视角，看设计作品，因此不能很好地融入设计作品，甚至去影响设计作品。但是在遵循互动行为时，利用现代新型媒体手段或者融入观者的行为动作使平面设计完整等，来实现必要的互动性设计。总之，突破传统的印刷形式，空间束缚，使平面设计形成多方位可见，互动性强的实体三维化的平面设计。

2平面设计向实体三维设计拓展的方式

本身存在的空间（平面）＋媒介＝实体空间（三维）。本身存在的空间指的是通过印刷形式的二维平面设计作品。二维平面只是平面设计中的形式之一，对细致刻画作品的内在含义，是难以做到“完美”的。因此，设计者必须通过对引入媒介来探索平面设计的“实体三维”空间建设。通过“实体三维”建设的研究手法打破印刷形式的品面局限，从二维走向三维，从平面走向立体，从立体空间的多角度重新认识印刷形式的二维设计和实体媒介相结合的多样性表现，从真正意义上突破二维空间的传达设计，达到实体三维化设计[4]。陈逸飞先生在创立逸飞集团时说过：“我们致力于打破视觉局限，颠覆视觉惯性，创造一种全新的、“大视觉”的视觉文化。这是一个颠覆的时代，视觉艺术已经突破了传统平面美术的束缚，它的外延正在无限地扩展。”由此看来，平面设计突破印刷形式需要引入媒介[5]。对于媒介的映入我们可以通过以下的手法：运用材料本身的特性、手工艺的技法技巧，光与影与人的关系，突破二维平面设计的限制，真正实现三维视觉空间的立体设计。简单地将“媒介”分为以下3种：

2.1材料的运用

利用材料本身所属的三维空间在平面上设计，突破了传统、二维的印刷设计的范畴，平面设计师利用各种材料、工艺形成新的平面设计，即实体三维化的平面设计，在保留材料、工艺自身属性的基础上，改变了印刷形式的平面设计的视觉观感，创造出实体三维效果。图4原研哉设计的梅田医院视觉指示系统，巧妙地将印刷作品和实物进行结合，将作品中的印刷主体物或重点表达处用实物代替，能更直接、更有效地表达设计作品所要表达的重点、主题，也更具创意。将印刷与实物结合，拓宽平面设计领域。

2.2工艺技术

工，巧饰；艺，艺术。工艺可以理解为“巧饰的艺术”，那么工艺技术就是将原材料或半成品加工成产品、艺术品的方法、技术。用“工艺”的方式，结合材料的特性，来寻求生活和艺术相结合，使平面设计脱离全印刷的平面形式。在技术发展的今天，工艺技术不再那么复杂，图5是爱沙尼亚设计师EikoOjala的剪纸作品，就是依靠剪纸这种工艺技术完成的作品，使平面的山水画破纸而出，光影效果强烈的三维视觉感官，使作品的既视感更为强烈。

2.3媒体运用

“技术启发艺术，艺术挑战技术”当平面设计遇见光时，通过光艺术，使平面设计的表现形式丰富，视觉效果新颖，光的可变性也是平面设计变为具有动态效果的独创性设计，媒介也从实体材料扩展到了光学。开启了平面设计创作的新“空间”。图6是EMart的3DQRCode创意，利用正午时光的照射与长短不一的code的阴影形成一个完整的二维码。正是这种三维的效果使EMart中午时段的销售额大大提升，而且也带来了更大的曝光率。实体三维化的平面设计拓展方向在于打破印刷形式的二维束缚，但是印刷形式的二维设计也是推动平面设计由二维向实体三维设计拓展的有利因素，传统设计中在乎运用明暗颜色、虚实对比等并非是落后的手段，如果将其与真实效果结合，就能够完整地凸显三维效果[6]。

3结束语

设计无定式[7]。纸和印刷相结合的“平面”设计确实在平面设计领域中取得了很好的成绩，但是技术的发展，对平面设计师的要求在发生着变化。用空间的眼光看待“平面设计”，打破平面设计“平面”化的既定思维，将平面设计从二维空间向实体三维化空间拓展。实体三维化平面设计讲的是二、三维，虚实的结合。将实体材料放置于印刷作品中，形成一种新的视觉感官的平面设计。平面设计突破空间限制，突破单一的印刷形式，赋予更多的真实效果，实体视觉刺激，如此才能为其拓展更广泛的领域。

参考文献

[1]牛玉慧,刘方林.平面设计的空间性研究[J].包装工程.2007.11.192-194

[2]百度百科

[3]百度百科

[4]孙斐.二维平面设计中的三维视觉空间表现[J].美术大观.2010.11.206

[5]黄婷.平面设计向三维空间拓展研究[J].包装工程.2011.05.18-21

[6]姜昕.平面设计向三维空间拓展研究[J].艺术科技.2014.12.172