1设计规划
本案是展示为主的产品可视化项目，所以在建模方法、材质运用及后期特效制作方面需要借鉴并融合环境漫游及游戏制作相关方法。其次，由于本项目烟雾、流体、钢花等特效表现需求，所以还要运用CG电影特效技术的手段。再次，以展示功能为主导的项目，不要单纯追求画面的高品质，根据传播媒介平台需求设置影片的分辨率和输出格式等全局参数。分辨率标准定为：1280*720，动作帧率为25帧/秒，最终输出格式为mp4格式，所使用的软件是Photoshop、3DMAX、realflow、AfterEffects。上述的项目标准要求及项目的应用需求，决定了项目品质倾向，即非电影播放展示，而是以电脑、电视和网络播放为主，同时决定了在艺术表现上，并非完全还原真实世界，而是融入次时代风格的数字化产品。
2视觉艺术表现的方法
（1）建模。在3DMAX中，建模有许多的方式，以建筑漫游为例，其主要以建筑外观和环境、树木的表现为主，所以建模多选择网格建模方式。考虑到计算机的设备存储容量和计算速度，通过对不可见面的删除和对同类物体的塌陷处理等方法尽量简化模型，以最大限度地减少模型的点和面的数量，达到节省内存和提高渲染速度的目的。本项目产品造型为主，所以采用polygon高级建模方法，该方法对使用者的要求较高，需要具有较强的拓扑分析能力，对点和面的使用要求非常精简，不能产生冗余。以一个圆柱体建模为例，为了尽量达到精简去冗余的目的，在远景、中景、近景中根据展示精细度需要分别采用3、6、8、12、16几种不同边数的建模来表现该圆柱体，如图1所示。同理，圆柱弯曲时的高度分段分别采用了3段、5段、8段三种分段方法建模，如图2所示。由于倒角处理会增加线的数量，造成数据冗余。因此，所有建模不做R角处理，留待材质处理。同时，为了达到产品模型的完整性，采用整体拉伸的方法建模，而摒弃了堆砌的建模方法。考虑到产品材质的整体性，建模并不按照产品的开模线或焊接线分离模型，而是按照镜头的脚本需求来分切模型。
（2）展UV材质。展UV材质是绘画能力综合素质的体现。鉴于工业现场的场景特点，既要避免材质平铺过程中的重复现象，又要达到做旧的效果，同时用简便的方法实现视觉倒角，从而使场景在一定程度上接近真实以达到最大限度的视觉欺骗。展UV材质的方法避免了材质平铺过程中的重复现象，更利于不同工业设备的材质表现。因此，借鉴次时代风格的展UV材质方法而非材质图直接贴图混合的方法。本项目在实践过程中总结和提炼出一套标准化的展UV实现方法，以满足工业化流水线式设计工作的需求，如图3所示。首先，先对模型进行展UV处理，本环节由3DMAX自带的展UV功能完成，将展好的UVW贴图以线方式存储，再置入Photoshop中，提取贴图中的线作为独立图层，在该图层下，再设置一个材质图层，找到和表现物体近似的材质贴图。例如，铁、不锈钢、木头、石头等，然后在材质贴图的上面构建一个透明图层，将在3DMAX下渲染出来的烟雾或细胞的材质贴图调入该透明图层，再调节该图层的透明度，与下层的材质图层进行混合，完成做旧处理。之后将第一个线图层进行复制，关掉第一个图层，将复制出来的图层进行模糊处理，打开第一个图层，并与之合并，从而达到类似R角处理的效果。该处理方法不需要过高的美术功底，因此适合于大工作量的设计项目的初步制作，由于展UV方式允许在贴图上进行反复修改，所以后期可以由高水平专业美工人员进行局部调整、完善，提高了设计的重用性，从而大大缩短了项目制作周期。
（3）烘焙应用。烘焙是为了增强材质的光感，提高后期全场景的渲染速度。本项目采用烘焙二次展UV贴图方式，把通过Photoshop处理过的UV贴图反贴回模型，再在加入天光的状态下进行渲染，之所以选择天光是为了减少投影，避免局部过暗以及后期和场景光线源的冲突，从而完成烘焙贴图，最后将烘焙贴图置入模型，取代原有贴图。鉴于需要制作场景浏览动画，为节省系统资源，提高画面质量和系统运行速度。因此，在3DMAX建模过程中完成烘焙处理。
（4）CG特效。CG技术（CG技术（ComputerGraphics）即计算机图形学，通过这些技术把表现推向一个比现实还真实的虚拟世界。［2］）的强大视觉表现力把视觉艺术表现放到首位，尤其后期特效通过烟、雾、水、火等自然现象的模拟使产品不再是孤立存在而是结合环境表现，让视觉艺术表现更富有生命力。分层渲染是后期特效制作的第一步，便于处理景深和环境气氛。本项目中的特效制作主要分为两部分：一部分是在3DMAX下的粒子系统和独立模拟软件realflow，虽然realflow软件没有提供任何的照明和渲染功能，但是它可以通过调节粒子流的UV坐标来拖拉纹理，从而创造各种纹理效果，包括钢铁冶炼过程中钢水的流动及飞溅效果；另外一部分是在Aftereffects下的特效处理，包括光线、色调和分层叠加。
（5）镜头语言。镜头语言是影片叙事的一种手段，是画面构成的基础，每一个画面无不是镜头最终的外在体现。［3］本项目中所采用的镜头语言和电影的镜头语言相比，较为简单，但大量使用了蒙太奇的表现手段。在3DMAX下设置虚拟摄像机的推、拉、摇、移的形式，通过分切镜头实现视觉艺术表现，即把项目中的脚本内容按照景别、摄法、声音、音乐、镜头长度等分切成许多准备渲染的片段，按片段的内容进行剪辑、组合。在虚拟空间的虚拟摄像机的镜头设计中，提前考虑到后期特效处理的需求，适当调整镜头设置，后期特效处理后达到理想的镜头表现效果。所以镜头画面既考虑点、线、面的美学关系，又不只单纯追求理想、完美的艺术效果，充分考虑到脚本解说中叙事需求，镜头结合解说词的长短和背景音乐的节奏及视觉暂留特性。对于解说中重点强调的内容，通过多角度2～3次反复切换同一动作的方式来完成，达到强调的目的。
3结论
通过本项目的制作，进一步揭示了数字产品设计中借由技术实现的功能与形式的辩证统一性，三维技术改变了艺术的表现形式，同时艺术通过搭建功能可视化的桥梁提升了数字产品的层次。本文通过总结冶金自动化虚拟展示项目的设计过程，为虚拟展示设计提供了一种可借鉴的视觉表现设计方法。
作者：谷学静 郭宇承 单位：河北联合大学
