浅析建筑动画在设计后期多维度空间表现的应用

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  一、前言
  如今,随着计算机技术的飞速发展,建筑设计的后期表现方式逐渐由单一的二维图形表现发展为二维与三维相结合的形式。在设计过程中,设计师们可以通过操作计算机及相关的设计软件来创建一个虚拟的场景,或称为虚拟建筑模型,并通过特定的软件合成一段或数段的建筑漫游动画,最后再经视频剪辑软件优化整合成完整的展示动画。从而将建筑师的设计作品全方位地展现在人们面前,观众通过动画的演示可以身临其境地去感受建筑最终建成的效果以及建筑师所要表达的设计理念。
  发布于2011年的3D可视化软件Lumion正是实现这一重大转变的强有力工具。经过多年的优化升级和版本更新,Lumion以其卓越的渲染效率、丰富的模型资源和专业的动画编辑功能,受到越来越多国内外设计师的青睐。
  建筑动画作为一种新兴的表现手段,目前尚未在各大高校的建筑教育体系中普及开来。本文将以建筑学三年级的课程设计作业——商场建筑设计为基础,利用Sketchup、Lumion以及After Effects等软件进行建模和动画制作。探讨Lumion的软件特点以及建筑动画对后期表现,特别是商业建筑的应用和意义。
  二、关于Lumion
  Lumion是荷兰Act-3D公司于2011年发布的一款新生的3D可视化设计软件,由于发布时间较晚,对于很多传统的建筑设计师来说还很陌生。以往国内的建筑师们习惯于用Sketchup构建和推敲建筑模型,再经Vray等渲染工具通过设置光学参数进行渲染出图,但往往耗时较长且不利于方案的持续更新。Lumion一经问世,便以其强大的GPU实时渲染技术和丰富的素材库迅速在业界占有一席之地。
  1.渲染原理
  与其他普通的渲染器不同的是,Lumion的渲染技术是借助GPU的计算能力来实现的,从而大大降低了程序对计算機CPU的占用率,提高了渲染效率。同时,Lumion的渲染效果是实时更新的,方便设计师在观察渲染效果的同时对方案进行持续更新。
  2.环境系统
  Lumion内置多种环境场景,如:海岛、草原、山地和雪景等。这些内置的场景可以为我们提供非常逼真的建筑周边自然环境效果。同时,Lumion还可针对地形、海洋、水体、太阳、天空进行编辑,以此来创建特定的场地条件。
  3.模型材质库
  Lumion自带强大的模型素材库和材质库,建筑师只要把方案的建筑部分导入到Lumion,之后便可以利用Lumion的模型库完善方案的家具布置和配景部分,利用Lumion的材质库调整建筑的材质,效果生动逼真,大大提高了方案的深化速度。
  4.相机与动画模式
  Lumion的相机模式或动画模式可以对整个场景添加多种视觉特效。满足方案对不同风格效果图的要求。在动画模式下,还可以通过关键帧设计,制作诸如建筑生成、日照变化、刮风下雨等动态效果,最新版本的Lumion还增加了文字和标题的特效编辑以及音乐、过场等特效。可以说,Lumion强大的视频编辑功能基本满足了设计师制作建筑动画的所有要求。
  三、建筑动画的特点
  建筑动画是指用电脑三维动画的方式对建筑及周围环境进行动态表现的过程。可以说,建筑动画来源于平面的建筑效果图,是平面效果图的动态形式。
  进入21世纪,随着计算机硬件设备的不断更新,以及越来越多的设计应用软件相继发布。传统的手绘表现手法已无法满足日益扩大的建筑设计市场,不仅如此,单纯的二维平面表现也难以支撑人们对建筑设计后期表现的需求。建筑动画作为一种多维度的空间表现手段进入了人们的视野,它脱离了建筑、园林、室内等平面设计图纸,将建筑外观、室内环境、生活场景和自然现象等未建成的场景以三维动态的形式展示在人们面前,让人们可以更加直观地去感受建筑的空间魅力,并透过声音、特效以及时间的演变更加真切地体会建筑师融入其中的设计构思和空间情感,极大地增加了建筑的表现力。
  1.数字化程度更高
  相比于普通的二维平面图纸,建筑动画的制作涉及更多的软件应用和技术操作,建筑动画的技术综合性更强(见图1)。动画作为电影艺术的一个种类,本身就包含了丰富的内容,融合了建筑、环境、情感、音乐、软件、脚本制作和视频剪辑等。一部优秀的建筑动画的制作,常常需要多种设计软件的综合运用,比如前期的建模,中期的场景布置、镜头设计,后期的视频剪辑等,大大提高了建筑后期表现的数字化水平和技术难度,也对设计人员的专业素养和综合能力提出了更高的要求。
  2.多维度空间表现
  建筑动画利用虚拟的摄像机镜头在虚拟的模型场景中进行移动拍摄,通过鸟瞰、俯视、穿越、长距离等方式进行浏览记录,甚至可以用现实摄像机无法达到的角度来拍摄建筑,最后生成一段建筑漫游动画,人们通过屏幕可以直接体验建筑实际建成之后的三维空间效果。利用与人体等高的视角拍摄的漫游动画更能让人身临其境地去感受行走于建筑中的乐趣,其带来的视觉冲击力是单纯的二维效果图(见图2)所无法比拟的。
  从平面发展到空间是建筑动画的三维属性(见图3),然而三维的空间只有放到四维的时间中进行运动才会被人所感知,故建筑动画不仅仅局限于三维空间的思考模式,更是一种四维的表达方式。设计者通过在一段时间内设计镜头的运动,为场景添加各种变幻特效,可以很好地表现建筑的空间形态以及在时间的演变下发生的变化,如:春去秋来、日出日落、风霜雨雪等。观众可以在这一段时间内感受建筑在不同时间、不同环境条件下的不同状态,以一种视觉动态的形式感受建筑的变化,更好地预见建筑在建成后一段时间的不同效果。
  除了视觉感受之外,动画中的音乐效果可以被认为是空间表现的第五个维度。听觉是人类非常重要的感官知觉之一,不同的声音会引起人们联想起不一样的事物和记忆,为他们传达特定的建筑空间和环境信息,引起人们情感上的共鸣。建筑动画的制作除了镜头画面的表现之外还要注意音效与视觉的统一,结合建筑所要表现的空间氛围和情感基调来选择不同风格的背景音乐,如紧张、荒凉、积极、唯美、恐惧等,合适的背景音乐可以对渲染空间氛围和传达思想情感起到事半功倍的效果。   我们知道一部好的电影最打动人的除了有丰富华丽的镜头外,还有它深入人心的剧情设置。动画和电影是一样的,如果一部建筑动画只是单纯地表达建筑的空间形态,那难免会太过片面地去表现建筑物质的一面。然而人是物质和精神世界的共同产物,建筑不应该只是笼罩着人类的外在躯体,而是生活的载体,情感的激发。有了空间和时间,建筑动画可以通过场景设计,表现建筑中人的某些特定活动来激发情感、打动人心。比如校园中嬉戏追逐的孩子、办公楼中整洁的环境和认真工作的人们、住宅里一家人和睦共处的场景,观众通过观察建筑环境与人的互动,很容易感受到其中传达的诸如活泼阳光、积极进取、温馨美满等情感体验。这涉及到人的心理学以及影视传播学等领域的知识,要求建筑师要有广阔的知识面和丰富的生活体验。故建筑动画在精神情感上的表现可谓是空间表现的第六个维度。
  浅析建筑动画在设计后期多维度空间表现的应用
  3.促进设计思想的升华和方案深化
  通过以上分析,我们知道建筑动画可以在至少六个维度上对建筑的空间进行创造性表现,那么在制作建筑动画的过程中,设计者也可以通过动画的演示来加深对建筑的理解,促进设计思想的升华和方案的深化。建筑动画的制作通常需要非常精细的模型来创建虚拟的场景,这就要求建筑方案需要深化到一定程度才能进行下一步的制作,通过动画影片的脚本设计和对受众人群的情感把握,设计者可以在漫游建筑模型的过程中对方案进行完善以及对其中的不足之处进行改进。
  四、建筑动画对商业建筑后期表现的应用
  经过半年多的学习和实践,笔者利用最近完成的商场建筑设计制作了一段建筑动画影片,以此探讨建筑动画对商业建筑后期表现的应用。
  1.更真实具体地表现建筑周边环境
  确定建筑设计方案后,笔者采用Sketchup建模,由于场地位于城市,而Lumion的输入场景中只提供纯自然的场景,故除了方案的建筑部分外,还要把周边城市街道和主要的建筑在Sketchup中制作出来。再将模型文件导入到Lumion中,利用Lumion丰富的模型素材库完善建筑的周边环境。特别是Lumion里面的树木、车辆和行人,渲染效果非常逼真,如果布置得当,可以非常真实地再现场地周边的环境特点。
  2.渲染商业气氛
  商业建筑的表现很注重商业气氛的营造。商场的造型、功能和环境设计很大程度会影响到其商业运营状态,动画作为一门平面的空间艺术,运用到商业建筑的表现上,可以更直观地表现其复杂的空间关系。本次在建筑动画的制作上,笔者尝试了从多个角度观察建筑的手法,包括环绕、仰望、穿梭,甚至是飞越建筑上空的俯视拍摄(见图4),观者通过这些镜头,可以清楚地感受建筑建成后的空间效果,他们或许会震撼于那些现实中不易实现的镜头特效,或许会惊奇于建筑构建出来的美妙场景,这些都是二维效果图中难以传达出来的主观信息。
  其次,在时间维度上,利用lumion的群体移动功能,通过设置广场人群的走动,道路上车辆的流动,制造建筑周边车水马龙的景象,通过时间流逝的手法,表现建筑从早到晚的光线变化情况,特别是夜景(见图5)的表现,或季节变换带来景观的更迭效果,可以非常生动地渲染商场的营业氛围。
  另外,本次动画的背景音乐是经过了精心挑选,最后采用了Yanni的With an Orchid,在lumion中可直接引入。这首曲子作为Yanni的经典作品,曲调轻松自然,音乐飘逸洒脱,有着海风的清新、清爽,海港的宁静和温馨,非常适合本次珠江边上的商场建筑设计(见图6-7),开场镜头由江面缓缓前移,背景音乐由弱到强地响起,一下子就把人带入到建筑设计的场景中,结合本次商场清新自然的绿色设计理念,音乐与视觉影像共同作用,传达给观者唯美、休闲、轻松的情感信息,引起观者的共鸣。
  最后,动画通过长镜头的穿梭、跨越、平移,引导观者体验从珠江——鸟瞰——入口——首层——二层——庭院——广场——攀登屋顶(见图8-9)的一系列空间剧情,使观者有如真实穿越在待建的建筑之中,体验建筑建成之后的使用效果,感受商场建筑繁华热闹、轻松活泼的气氛。这些都极大地增强了商业建筑的空间感染力。
  3.深化室内布置和灯光设计
  可以说,在决定制作建筑动画之前,笔者的商场建筑设计还停留在非常粗糙的方案阶段。决定制作动画之后,笔者更是花费了大量的时间对原来的建筑模型进行深化和修改。包括方案的室内部分和灯光设计,这些都是一开始的方案中没有详细提及的。之后在进行镜头编辑和动画预演的过程中,又持续地对方案进行了多次跟进修改。也正是这一点暴露了lumion作为建筑设计软件的一个短板所在——即不能对建筑模型进行编辑修改,而必须依托其他的模型制作工具(如“sketchup、3dmax等)进行修改后重复导入。希望lumion的开发公司能够意识到这点,或在不远的未来能够改进这一缺陷。
  4.利用互联网上传视频及生成二维码增加互动形式
  考虑到多媒体文件的存储方式比较特殊,需要借助二维纸媒以外的其他存储媒介(如:存储卡,U盘等)进行存储和传输,使得建筑动画与主要的建筑表现方式——二维图纸的结合变得相对繁琐,而今互联网技术已相对发达,特别是人们手中的智能手机均能支持音频、视频等多媒体文件的存储和播放,并通过移动数据连接互联网更可获得海量的媒体资源。笔者制作完建筑动画之后,则通过互联网将其上传至某视频网站上,并生成一个特定的二维码,而后将二维码整合在方案的文本图纸中(见图10)。这样观者在阅读纸质版方案图纸的同时,亦可以选择拿起手中的手机,扫描图纸中的二维码,即可非常方便地观看到方案的展示动画。可以说,二维码非常巧妙地建立起了二维图纸与多媒体表现形式的联系桥梁,借助发达的互联网技术以及智能移动设备,增加了观者对设计方案的体验以及与设计者的互动。
  五、结语
  综上所述,建筑动画作为一种新兴的表现手段,具有极强的创造力,依托Lumion这一强有力的设计工具,未来极有可能发展成为一种普遍的建筑表现形式和交流平台。笔者通过本次的商场建筑动画制作,更是发掘了Lumion在制作商业建筑动画上的无限潜力。作为新时期的建筑学学生,我们应该积极地發扬创新精神,培养自己的创新能力。建筑师不仅需要扎实的专业素养,还要有广阔的知识面和综合能力。笔者希望通过自己的实践探索,为同学们开拓一种新型实用的建筑设计学习方式、开拓同学们的设计思路和交流方式。让建筑动画和Lumion的软件应用能够更好地得到普及和发展。
  责任编辑朱守锂
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