CG技术教学在建筑空间设计的应用研究

陆祉衡

浙江理工大学 浙江杭州 310018

摘要：通过课堂教学传达虚实一体可视化空间设计的合理应用，可利用人工智能化建模与CG技术结合的形式对建筑空间操作功能与视图显示进行可视化应用设计。随着CG视觉化技术逐渐普遍，据此属实的客观研究与实验，提出CG技术在建筑可视化领域未来多维度发展空间得到合理应用。促进CG产业为中国的经济与文化带来发展，创新传统建筑设计表现形式。

关键词：CG技术、可视化建筑空间设计、视觉艺术表达

Abstract: through classroom teaching to convey the rational application of virtual and real integration of visual space design, artificial intelligent modeling and CG technology can be used to combine the form of architectural space operation function and view display for visual application design. With the gradual popularization of CG visualization technology, the objective research and experiments based on this truth are carried out to put forward the reasonable application of CG technology in the future multi-dimensional development space in the field of architectural visualization. Promote the CG industry to bring development to China's economy and culture, and innovate the expression form of traditional architectural design.

Keywords: CG technology, visual architectural space design, visual art expression

进入本世纪以来，高校科学实践课堂得到进一步重视，特别是实践教学在人才培养中引导创意发散，智能技术和关注用户等角度进行设计。随着CG技术的不断拓展，其应用空间和领域逐渐的变得多元化，以及丰富的视觉效果扩展着更广阔的视觉艺术领域。CG技术的应用之下，课堂教育的介入使建筑动画发展逐渐走向行业化，经验和理论也深受传播，创新型教学有助于学生独立思考、便捷易懂、艺术创新、实践操作等，帮助学生重视“技术”与“艺术”的协调发展，大规模应用更有利于学生的未来发展和CG领域人才的需求。

一、CG技术的新潮

1. CG技术的出现

随着信息技术的迭代进步，视觉设计在国际标准之下与各行业产业链形成的产品，该总称名为“CG”。“CG”是一切图形的总称，英文全称“Computer Graphics”，中文意思是指“计算机图形图像”。通过参数化模块调整与设计，令“CG”打破了传统视觉艺术效果，给予三维动画和影视特效增添无穷创造力。早期的建筑动画由于受到CG技术发展水平以及硬件更新程度等客观因素制约，市场需求也受限制，低帧动画效果和摄像机运动动画应用在大多数的建筑动画，然而多元化的创作方式创新多样，新颖的脚本、精致的模型、影视叙述的剪辑等逐渐涌出，制作出高水平建筑动画技术作品。同时随着教学内容的更进，创意性的“CG”技术在相关建筑课程中延展开来，几乎涵盖了科技时代的视觉艺术创作活动。

2. CG技术的特点

随着时代的发展，CG行业已成为了一个以技术为基础的可视化的视觉艺术创意型经济产业，相比之下，国内的CG产业发展总体比国外晚将近10年，

“CG”在日本的界定是非常明确的，指向于使用数码技术的作品，内容也包括了艺术设计创作和广告设计作品，并且设计的技术范围在不断的扩展。在建筑空间动画的表达中采用“CG”技术场景渲染更有直观性，可以使动画设定特别的剧情空间、营造不同的时间环境，所谓“CG”技术的基本功能为如此。除自然地理环境以外，还包含时代潮流和社会文化，主要还是CG艺术动画里创造的空间，提供活动的场所。比如，动画里的《圣传》中所设计的动画主建筑，是虚拟枣核型的修罗城，与现实的修罗城相呼应，但是设计方面略有区别，CG虚拟的修罗城给人感觉有神秘感，造型都户的设计也另有一番秋色，随“CG”技术的发展，运用的作品各个直观，立体感强，建筑空间的描绘淋漓尽致，简朴大方，对比鲜明，做到虚拟与现实的结合，更符合受众的审美和提高吸引力。教学过程中，计算机辅助设计下的“CG”插画艺术，演绎了动画空间场景重要角色，不仅帮助对学生整个创作调和氛围，而且给整个特定设计的环境更具真实性，解答疑问促进教学。

二、CG技术在可视化建筑空间设计的应用

（一）建筑动画的发展

建筑教学界人才来自各个领域，了解建筑设计现状，建筑课堂中会通过当代设计问题和设计热点融进之中，辅助学生与社会相接。建筑动画指的是建筑以及建筑相关活动所产生的动画影片，一般根据建筑设计图纸在专业辅助计算机上制作出虚拟的建筑环境，有地理位置、建筑物外观、建筑物内部布局、园林景观、配置设备、人物、生态环境，天气氛围，如图一、二所示 （图一） （图二）。回顾上世纪九十年代，随着市场需求的不断变化和更新，建筑动画成重要发展方向，它的出现创新了建筑设计行业，通过非线性虚拟现实技术表现，从而此动态为各领域学者学习和参考，其身也带来沉浸式的虚拟体验，不仅传达设计师的设计理念，而且让人们能够观赏这种动态交互全方位展示建筑产品。

科技进步带动社会的发展，人的发展走向逐渐从团体共同发展到突出个性发展的小趋势，21世纪的年轻人更具有个性化，鹤立鸡群的情性和别具一格爱好的新青年，也正是因为设计方式各异，制作流程涉及的方面较多，包括设计建模基础、建筑环境参数调整、分镜脚本制作、镜头渲染预演以及后期调整。最重要的是场景细化和渲染，赋予灯光和材质，添加植被、人物、汽车等环境 配景，杜绝差图，设置底限，质量保障。优秀的建筑动画会利用镜头，组合成既有逻辑又有线索的镜头语言。

（二）CG插画场景新变革

纵观十几年来行业的发展，CG技术的升级和硬件性能的改进使其在建筑动画领域得到一席之地。数字可视化产品被广泛应用于各行各业，从最初的建筑浏览动画逐渐朝着多样化的形式发展，交流方式、展示画面以及营销平台是不可缺失的，于此同时，建筑动画在三维制作技术方面也日趋成熟，行业内人士对建筑动画与电影的表现手法结合，镜头越来越多的“电影化”。

“插画”主要指以大众传播为目的的商业行为，其服务对象、审美定位、承载媒介、经济模式决定了插画的基本的学习和创作理念，CG核心是数码图形，媒体文化也是CG与虚拟真实技术的制作，艺术范畴的重要部分。CG插画艺术的发展逐步形成不同风格的视觉艺术盛宴，包括卡通风，唯美风格、时尚潮流风格、机械风格、现代主义超现实风格，比如机械风格，主要是紧紧把握当代科幻元素，把影视建筑的造型、空间、环境、色彩运用等均用对比、夸张手法，整个画面充满玄幻空间感，常用于游戏场景，流行建筑设计网页，时尚人物插画背景等方面，如图二、三所示 （图三） （图四）。

早在20世纪50年代，CG技术作为艺术与技术的结晶，是电影技术史上一个重要的转折，美国好莱坞也因此产生辉煌成就。如最早使用CG技术的《2001太空漫游》，1968年之作，受到史蒂芬·斯皮尔伯格的赞美。20世纪70年代以后陆续产出3D建模的《西部世界》和《未来世界》，电影中其中一段场景描绘3D的建筑背景，虽只有短暂几秒钟，但证明CG技术和场景结合应用会发生奇妙的火花。

90年代后，美国和日本影视将CG技术被广泛应用，CG特效技术进入全面应用发展时期，《终结者2》阿诺·施瓦辛格主演的著作，其中运用了大量的CG技术 的特效影片，创造了液态人物T1000，使熔融的金属幻化成实体真人。史蒂文·斯皮尔伯格的《侏罗纪公园》，通过CG技术真实渲染出恐龙的原样，形态动作都逼真的显现出来。近几年的视觉系科幻电影，《地心引力》、《星球崛起2：黎明之战》以及《超体》等，日本现代动漫产业的《新宝岛》和游戏系列《最终幻想》等，都是CG产业中的祖辈，CG技术逐渐成为电影视效中视觉表达的主导地位。

3. CG可视化建筑空间的设计方法

整个CG建筑动画制作不同环节不同技术板块，3DMAX是现三维建模的基本软件，把建筑的CAD图纸转成立体模型：镜头渲染环节采用V-ray渲染器模拟灯光和赋予材质纹理；后期文件导入视频剪辑（Premiere）内参数化调整每个单帧与合成高帧数效果，载入后期处理器（After Effects），达至动画特效兼优的创作。另外，也会常用Adobe Photoshop软件调整图像编辑、合成、画面校色和特效，让三位配景与人物和场景之间更协调统一。

Lumions 软件和Digimation SpeedTree插件是制作CG建筑动画的重要部分，这些插件是制作实用的景观和建筑体的关键，比如3DMAX建模树木制作的实用插件，Arch Vision公司独创的RPC——一套全息三维模型插件，RPC库的功能为该行业的制作功能提供了高效便捷的解决方案。

CG可视化建筑动画基本制作流程可分为六个阶段，一是分镜脚本，需要做充足的前期资料和分析，对项目的地理区位，主要简介以及设计思路进行梳理，多角度提炼后可通过不同形式深化，(word、ppt、手绘、视频、音乐等)都是创意表现和动画设计的亮点。二是建模基础，透过CAD图纸参考建模，主建筑在影片中参数精细，而配景建筑会根据功能使用不同建模标准，以便于节省镜头渲染时间。室内相对景观较为容易，但需要营造城市感与空间氛围的建筑较难，因此人才的设计能力不仅非凡出众，而且要快狠准，高质量高效率的影视效果才能成型。三是镜头渲染，在影视结构框架中，主要是深化完善动画镜头的运动轨迹，保影片流畅和镜头角度舒适度，场景细化和渲染两部分不可容错，巧妙利用场景镜头组合是整部影片导线，四是后期合成、剪辑、配乐、字幕和特效的处理，时代更进，剪辑和配乐的要求提高，是未来CG建筑动画的核心竞争点。

传统的表现方面主要有住宅、综合体、公建和规划，根据不同的课程安排，可制作影片需有不同方向的，可以分为纯三维、三维结合实拍、纯实拍模型三大类

三、多维度构建数字视觉空间新体验

建筑动画领域在课程教学下具有多样化，创新的方法多元化，新的领域不断开拓，使三维动画向展览展示、数字舞美、空间虚拟等深层次的领域发展，丝路数字视觉公司是专注于CG应用领域的综合服务供应商，以创意创新的思维理念为基础，创作出建筑和影视以及诸多领域的数字视觉服务，展现惊人的技术性综合实力。对CG技术壮大的丝路数字来说，《常州普民科防教育》是公司经典之作，以太空漫步、战争场景、自然灾害场景等CG特效视觉效果，增强市民的防范意识，提升民防知识。其中海啸龙卷风大特效，烟火、破碎、流体、爆炸小特效画面与场景结合，来回测试调整，达至大片级别。

在建筑数字化展示空间，CG技术涉及到全息体验、投影系统、数字沙盘、多媒体互动体验、虚拟现实等数字化展示技术，广泛应用于科技展示厅、地产营销展厅、艺术展览厅等方面，因此，多元化的表现形式将作为未来CG行业的主流。展厅空间承载完整的逻辑线设计，数字沙盘和投影沙盘完美的演绎城市区位、交通等，由多媒体演绎系统、灯光控制，来观赏城市历史建筑，利用数字投影来实现多样的动态视觉效果，比如北京的奥迪展厅，引用了意向型抽象艺术化、概念化的手法制作沙盘，但沙盘并无细化建筑细节，只轻描淡写城市建筑轮廓，在CG技术结合下，LED灯的交织投影使沙盘添增神秘魅影。

荧屏平面上也运用CG技术，常常所看到的建筑动画在影视厅中播放，此图五、六、七、八为CG城市生态家居概念设计，

（图五）

（图六） （图七）

（图八）

可设计弧幕、三折幕、L-MAX——L型幕、U-MAX（碗幕）、全息裸眼3D系统等，和静态沙盘动态化，全面生动的把展示区域的信息传送到影片中，场景氛围和区域价值合理渲染，身临其境的现场三维空间体验，就如画面的建筑、树、花都浮现在眼前，俯瞰整座城市容貌，配上音效的震撼和画面的冲击，带来观赏者的体验感和沉浸感。除了展厅空间之外，还可以在互动触摸桌、体感互动体验区，通过自己的窗口界面和肢体语言互动产生互动，用智能交互趣味生活，照亮建筑领域未来的方向。总的来说，学校在课程设置与企业之间交流合作，更有助于毕业生在杭州就业，发挥更大的设计空间。

四、结语

综合现阶段建筑领域，学生对可视化的建筑空间有一定的知识概念，但富有艺术化的表现空间和时间概念，尚不能实现落实实践教学。但通过技术、软件的更新来模拟搭建现实空间，为教学提供具有沉浸式、强烈交互性的教学技术，来突破时间、空间上的限制，让学生加深对空间的感知，进入深层学习的范畴，以此激发学生兴趣，增强对空间和设计要素的理解、掌握与灵活运用。CG技术作为建筑可视化行业的主导，意味着学校专业综合学习提高技术能力，不仅为建筑动画的画面创意精美突破档次，而且也为学生们发挥主观能动性，坚持“艺术”与“技术”的相结合创造基础，让学生们在创作理念以及多元化的发展空间中探索新的未来。

参考文献：

[1]《三维建筑动画的应用研究》

[2]《刍议插画艺术在动画场景设计中的运用》

[3]《CG插画艺术在动画场景设计中的实践探讨》

[4] 《CG绘画特点及提高造型能力的研究》

作者简介：姓名:陆祉衡，出生:1999.02，性别男，民族:汉，籍贯:广东省佛山市，单位:浙江理工大学，学院:艺术与设计学院，环境与艺术设计专业，研究方向:建筑视觉设计