水利水电工程三维效果图设计制作综述

摘 要：文章对水利水电工程三维效果图设计制作技术从宏观到微观进行了分析，阐述了行政、设备、工程项目信息、人力协同等方面必需的基础支持条件，着重论述了所用软件的类型、功能、性能，以及大概制作流程和经验技巧，最后简要介绍了制作工作需要注意的事项。

关键词：三维效果图；水利水电；工程；应用

中图分类号：TV222 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）09-0131-02

在建设工程领域，水利水电工程存在涉及范围广、建设规模大、建设内容复杂、设计周期及施工期长等特点。目前水利水电工程在规划设计阶段，仍然以平面CAD图纸和文字说明作为主要表现形式，难以直观表现工程在真实空间中不同角度的具体形态以及工程建成后的运行状态等。

近年来，电脑软、硬件技术迅速发展，为利用电脑三维技术真实模拟工程施工过程及完工后形态提供了可能。电脑三维技术在水利水电工程领域有两方面应用，一是通过制作“立体”的三维效果图对工程整体或局部构造进行“以假乱真”的描述，二是通过三维动画对工程各子系统的工作原理及建成后的整体形态提供身临其境的感受和体验。本文仅对较易入门的水利水电工程三维效果图（简称水工效果图）设计制作技术进行研究。

1 水工效果图的作用

三维效果图是展现水利水电工程设计成果的一种直接而有效的静画表现方式，主要功能是将平面的图纸三维化、仿真化，利用电脑三维仿真软件技术生成模拟真实环境的高仿真虚拟图片，再以图片为载体表达作品需要及预期达到的效果。

三维效果图对指导工程设计和施工亦能发挥重要作用。比如制作水工效果图时，第一步便是对工程各部分结构和周边场景精确建模，然后从各个角度不同侧面、不同层次进行渲染，通过对静画成果进行观测与分析，来检查水利水电工程设计方案是否存在瑕疵，据此对项目方案作进一步推敲，以纠正工程平面图纸和设计报告的纰漏。此外，通过对水利水电工程模型各部分任意剖切和透视处理，可以进一步明晰水工建筑物内部结构及各部分衔接，一方面为施工组织设计提供了直接的设计依据，另一方面亦便于对工程施工进行指导。

2 制作水工三维效果图的基础条件

2.1 行政支持

三维效果图效果显著，但在项目资金不足或项目负责人缺乏前瞻性意识的情况下，三维效果图并非不可或缺，所以项目主管部门的重视是三维效果图市场需求的源动力，是三维效果图制作工作得以启动的关键性因素。在水利水电工程领域，业主的支持和推动，将使制作方更易获取必需的工程项目信息，双方的沟通便亦能更深入、更充分，确保制作过程不偏离大方向、大前提，从而大大加快水工效果图制作工作的进度。

2.2 设备支持

水工效果图制作过程数据运算量大，对电脑设备的性能有较强依赖性，电脑设备购置投入资金与三维效果图制作耗费时间往往成反比。高效能电脑设备通常价值不菲，根据企业实力差异，起码应选用高配置商用电脑，有条件的话尽量使用图形工作站作为工作平台。此外，水工效果图背景、人物及配景插画的制作，需要参考大量图片素材，一部分可在互联网上搜集，其余则要按画幅大小需要实地拍摄。小幅面素材可用大分辨率家用级数码相机进行拍摄，至于高分辨率、大场景、大幅面素材，则最好用专业高清单反数码相机拍摄取材，反正最终原则是确保图片素材的高质素。

2.3 工程项目信息支持

制作方接受水工效果图制作任务后，第一件事便是精确、全面掌握工程内容，确定模型具体类型、数量、尺寸及位置。只有业主及时、准确提供工程项目整体情况（含工程设计报告书、设计图纸，最好是电子版），如涵闸或堤防的尺寸、位置、高程等信息，制作方才能有效开展水工效果图制作准备工作。

2.4 人力协同支持

三维效果图制作是一个复杂的系统工程，个别三维效果图相对简单，业主要求不高，也不需反复修改，制作人员可单独在较短时间内完成。但水工效果图多数较复杂，模型造型形式多样，点、面数量大，单枪匹马已无法应付工程项目信息搜集整理、单体和群体建模、大幅面图像平面处理等繁重的工作，需要协同若干制作人员组成制作小组，甚至几个制作小组分工协作，各司其职、各负其责，才能顺利按时完成制作任务。

3 制作工具

水工效果图以相关电脑软件作为制作工具，涉及各式各样大、小型软件的综合运用，对制作人员的电脑系统基础知识水平和软件应用能力提出了较高要求。

3.1 计算机辅助设计软件

计算机辅助设计（CAD-Computer Aided Design）软件是指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作的软件，简称CAD软件，可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等工作。CAD软件使用非常广泛，国外有Autocad、MicroStation、ArchiCAD等代表软件，国内知名度较高的有天正、理正、浩辰、中望等CAD软件，目前业界以Autocad、天正（以Autocad为基础开发）较为常用，最高版本已去到Autocad 2012。CAD软件主要用于前期准备工作，可用来打开业主提供的水利水电工程设计图纸电子版资料，了解设计师的设计意图，利用软件内的查询工具掌握工程各部分模型的空间信息，为下一步使用三维软件提供基础数据。

3.2 三维制作软件

国际上三维制作软件类型众多，主要有3dmax、Softimage/XSI、Maya、Rhino、Lightwave、Cinema 4D、PRO-E等软件，其中Maya侧重于动画制作，Lightwave建模功能强大，而3dmax综合性好，各方面较为平衡，是目前使用最为广泛的水工三维制作软件。3dmax易学易用，可用于制作工程主体模型，并渲染初级效果图片，目前最高版本为3dmax 2012中文版。

3.3 后期处理软件

三维制作软件生成的图片往往不尽如人意，一般只能达到效果图“初稿”的程度，离业主要求仍有较大距离，需要进行细致的后期处理，方能达到逼真的效果。图像后期处理是指使用后期处理软件，对效果图“初稿”进行图像编辑、图像合成、校色调色及特效制作等一系列操作，使“初稿”最终润饰成为效果产品，后期处理是效果图出图的一个重要环节，也是必不可少的环节。后期处理软件为数不少，其中Adobe公司的Potoshop是平面设计界的龙头老大，功能最全面、性能最强大，通过Potoshop的处理往往能使效果图达到惊人的效果，目前Potoshop最高版本为Potoshop CS5。

“Autocad+3dmax+Potoshop”俗称工程效果图界的三驾马车，也是水工三维效果图制作的首选软件。这三套软件均属大型软件，功能丰富、复杂程度高。值得庆幸的是，制作人员并不需要耗费大量时间去掌握全部功能（实际上也不可能），其实只需使用其中小部分常用功能，便能够完成水工效果图制作。当然，效果图创作“功力”要再上一个台阶的话，必然对制作人员的水平提出更高要求，没有深入钻研就无法创作出感人的作品。只有针对不同工程、不同软件和不同技术，投入大量时间不断学习、提高，平时注意技术积累，经常研究新方法新途径，尽量使用有效手段、消耗较短时间来完成手头的工作，才能达到融会贯通的境界。

4 制作步骤

水工三维效果图制作过程较为复杂，非一言一语可以表述清楚，下面仅以“Autocad+3dmax+Potoshop”这三驾马车为例，分两阶段简述水工效果图制作步骤。

4.1 前期制作阶段

4.1.1 造型建模

建模工作是制作水工效果图的基础，要求务必严格按照设计图纸进行精确造型建模，而且过程较为枯燥，制作人员要具备一定的恒心和毅力才能坚持下来。首先，制作人员需要了解目标工程的整体信息，对水利水电工程而言，就是要充分准确理解设计图纸，了解业主意图，对要表现的事物形成总体把握，并据此在白纸上勾勒平、剖面或空间草图，经业主确认后，便可以正式开展建模工作。数字模型一般用3dmax建立，亦可用Autocad建模，应根据实际情况及制作人员个人工作特点灵活确定，哪一个用起来顺手、便利，就用哪一个。习惯做法是以3DMAX为主，同时结合Autocad综合运用。

4.1.2 赋予材质

水工建筑物建模工作的成果仍然是单色工作模型，仅用以推敲模型空间和构造关系，效果卡通化。只有在3dmax中赋予模型适当的材质，并经反复试验与比较确定合理贴图，效果图才能更具真实感。

4.1.3 光线处理

灯光与阴影在水工效果图中起着重要作用，阴影要力求符合工程项目太阳照射的实际情况，而且调整灯光时须注意结合贴图的调整，使两者相互协调，光影效果才会更显著。

4.1.4 渲染输出

在渲染输出前，要根据最后可能打印的最大幅面确定输出分辨率，然后调好照相机的角度和可视范围，并确定地平线，力使效果图符合人们的一般视觉感受。

4.2 后期制作阶段

4.2.1 远景处理

可用与实际项目相符的高清晰度照片作为背景（包括天空及远处的地面、道路、植物、人物、路灯以及汽车等人造景观），并调好明暗、色调。

4.2.2 近景处理

插入近处的地面、道路、植物、人物、路灯以及汽车等人造景观图片，除了客户要求的，还可以自己设想发挥。

4.2.3 玻璃处理

用通道选出所有玻璃部分选择，用亮度、对比度或色彩平衡等功能进行调整，以增强玻璃效果。

4.2.4 调整画面整体性

该步骤贯穿整个制作过程，随着内容不断丰富，需随时调整画面素描关系（明暗、结构及空间感），并要推敲效果图色彩关系及画面构成是否具有美感。

5 注意事项

由于水利水电工程具有多样性及复杂性，且各种水工效果图制作软件晦涩难懂，常使相关制作人员无所适从，此时经验的欠缺、技术上的不足屡屡暴露无遗。此时要么放弃，要么糊弄过去。当然，制作人员还有第三个选择，就是采取积极措施查漏补缺。一方面需主动深入工程项目现场勘察测量，了解工程实际情况，激发创作灵感，减少成果偏差。另一方面要抽出适当时间了解包括工程资料和软件资料在内的相关技术资料，对其中的疑点、难点问题进行学习摸索，或反复上机实操进行软件技术验证，参考好的照片和水工效果图，多做练习，注意积累经验。此外，在消化现有技术的基础上，不断研究新技术、新措施，同时留意各项技术未来的发展趋势，确保自身优势，才能在水工效果图市场竞争中立于不败之地。

6 结 语

水工效果图凭借自身种种优势在水利水电行业得到越来越广泛的应用，通过水工效果图，水利水电工程参建各方均能直接获得对工程的感性认识，大大促进了工程项目的顺利开展，效果显著。广大正在从事或有志于从事水工效果图创作的朋友，应当紧紧抓住当前水利大发展的历史机遇，炼好基本功，探索新路子，共同开拓水利事业新纪元。

参考文献：

[1] 商伟民.浅谈建筑效果图在水利工程中的应用[J].水利科技与经济，2008，（2）.

[2] 兰立伟，严杰.Autocad civil 3d在水利工程设计中的应用[J].中国水运，2009，（12）.