三维仿真动画与既有建筑保护_典型历史风貌建筑综合改造示范工程

三维仿真动画与既有建筑保护_典型历史风貌建筑综合改造示范工程

第4卷第2期2012年6

月

Vol．4No．2

Jun．2012

三维仿真动画与既有建筑保护

———典型历史风貌建筑综合改造示范工程

王彦华

姜

立

赵艳辉

张

雷

（中国建筑科学研究院，北京100013）

【摘

要】本文通过介绍使用三维仿真动画技术，在天津市的典型历史风貌建筑的综合改造技术示范工程中的实

向读者展示了计算机图形技术在既有建筑的保护过程中发挥的巨大作用。本文以天津市典型历史风貌建际应用，

“原法国工部局大楼”“原盐业银行”筑和的三维仿真动画的制作为实例，详述了从资料的准备、三维模型的建立、绘制纹理和调节材质到最后渲染输出的具体制作过程。【关键词】历史风貌建筑；三维仿真动画；纹理材质和渲染【中图分类号】TU17；J59

【文献标识码】A

【文章编号】1674－7461（2012）02－0099－05

1引言

动画的本质是通过计算机的运算和处理，建立三维

物体造型，并使该物体在三维空间运动。用三维动画来表现内容主题，具有概念清晰、直观性强、视觉效果真实等特点1．2

［2］

天津作为国家级历史文化名城，显著标志之一

是拥有形式多样的历史风貌建筑。开展好历史风貌建筑保护工作的关键环节是建立丰富、完善的基础档案，并以此指导历史风貌建筑的维修和使历史图纸和现状测用。传统的档案如：历史照片、

这是因为这些绘图等还不能满足保护工作的需要，

资料不够直观、全面，不能完整、细致的反映历史风

貌建筑内外部全景及每一个建筑细部。因此，只有将计算机图形技术与历史风貌建筑测绘图纸、照片等资料相结合，制作的三维演示成果，才能满足历史风貌建筑档案的需要。这种电子档案不仅可以满足保护工作的需要，还可成为历史风貌建筑宣传的重要渠道，让公众足不出户进行浏览参观，实现

“零距离”与天津市历史风貌建筑的全景接触。1．1

三维动画技术概述

CG是ComputerGraphic（计算机图形图像）首

字母的缩写。在CG行业的各类动画中，最有魅力且运用最广的当属计算机3D动画，即三维动画。三维动画是一种用计算机模拟空间造型和运动的动画形式，是纯粹的计算机技术的产物。三维

【基金项目】“十一五”国家科技支撑计划项目（2006BAJ03A10）

［1］

。

三维动画技术的优势

历史风貌建筑三维仿真动画是运用计算机图

形图像技术，结合历史风貌建筑详细测绘成果、历

史照片、历史图纸等资料，建立详实三维物体模型，对历史风貌建筑的内外部场景和周围环境予以仿真再现，并使建筑模型在三维空间不同角度予以展示。相对于传统的实景拍摄影片和照片而言，三维动画有如下优势：

（1）实拍不能完成的镜头可通过三维动画来模拟完成；

（2）能够对所表现的历史风貌建筑中已损坏的内外场景，通过已掌握的历史图纸、历史照片等历展示历史原貌；史资料进行仿真复原，

（3）实拍成本过高的镜头如航拍镜头等，可通过三维动画实现，以降低成本；（4）相对于录像片、照片的单薄表现力而言，三可具备维动画具备电影般的画面品质和震撼效果，珍藏的价值。

【作者简介】王彦华，男，工程师，主要从事工程软件与三维动画等方面的研究与开发工作。

三维仿真动画与既有建筑保护_典型历史风貌建筑综合改造示范工程

2在实际工程中的应用过程

集（如图3所示）。

接下来就是收集整理主要建筑及周边建筑的

包括一些历史资料和历史相片。详细尺寸测绘图，

经过整理后，将有参考价值的图片及数字进行分类

和存档以备用。2．2

撰写分镜脚本文稿

确定要表现的室外及室内的重要元素场景细节，规划相机运动的路径，保证视觉运动流畅并覆盖所有重要元素，不可使画面衔接突兀或遗漏细节；以此为原则，按顺序撰写表现不同场景内容的分镜脚本，标注清楚每个镜头的大致运动路径、持续时间、及展示对象。2．3

搭建三维场景模型

参考测绘图纸提供的具体尺寸信息，以真实尺寸在三维环境中搭建模型（包括主体建筑、周边次主体建筑、道路、绿地等功能区域）；制作行人、来往车辆等丰富场景的细节模型。

具体制作过程为：首先利用前期的资料，将建筑设计CAD图文件打开，截取其中有效的边界线段，输出文件；然后打开三维设计软件（如3dsMax），导入其中，根据边界参考，填入具体尺寸数利用多种建模技术，如拉伸，放样，布尔运算等字，

搭建虚拟模型；在制作一些复杂模型的时候，需要Nurbs曲面建模技术等高级用到多边形建模技术，操作技术；在制作行人，来往车辆等含动画特征的三维模型的时候，还需要用到路径动画技术、骨骼动画技术、蒙皮技术等

。

天津市历史风貌建筑原法国工部局大楼建于

1934年，原为法租界董事会下属工部局中的警察部，后改组为工部局，实为法租界的警察局。该建筑为四层混合结构楼房，清水墙面，里面较为简洁，强调三段式古典构图（如图1所示）。

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