1、V-Ray 3.40 for Sketch Up 对优化建筑设计阶段表达的意义探究 李雷立 张瑞琛 吉林建筑大学建筑与规划学院 摘 要： 计算机辅助设计在建筑行业的普及, 给建筑设计从业人员带来了史无前例的便捷性。建筑效果图作为建筑在设计表达阶段的一个重要组成部分, 往往也给许多设计师带来了绘制上的困扰。V-Ray for Sketch Up 的诞生在很大程度上方便了设计师的工作, 它的存在使制作建筑效果图变得简单, 让每一个设计师都能够自己参与进来。文章将从实际出发来探讨 V-Ray 3.40 for Sketch Up 在建筑设计中的应用, 得出此软件会在一定程度上提高建筑设计工作者的工作
2、效率的结论, 具有一定的推广应用意义。关键词： V-Ray for Sketch Up; 建筑可视化; 建筑表现; 建筑设计; 作者简介：李雷立 吉林建筑大学建筑与规划学院副教授硕士生导师作者简介：张瑞琛 吉林建筑大学建筑与规划学院硕士研究生Research on the Significance of V-Ray 3.40 For Sketch Up to Optimize the Expression During Architectural Design StageLi Leili Zhang Ruichen Abstract： The popularity of Computer-ai
3、ded design in the architectural industry has brought unprecedented convenience to architectural designers. As an important component part in architectural design stage, architectural renderings often bring puzzle to many designers. The emergence of V-Ray for Sketch Up facilitates the designers work
4、to a great extent. The existence of V-Ray for Sketch Up makes it easy to make architectural renderings so that each designer can participate in it. This thesis will discuss the application of V-Ray 3.40 for Sketch Up in architectural design from the actual situation, and draw the conclusion that thi
5、s software will improve the work efficiency of architectural designers to a certain extent. It has certain popularization and application significance.Keyword： V-Ray for Sketch Up; Architectural visualization; Architectural display; Architectural design; 1 引言随着社会科学技术的进步, 现在人类的很多工作都已经进入了自动化、数字信息化的时代,
6、 建筑行业也并不例外。从古代一直到 20 世纪末期, 建筑师们表达他们的设计思想只能依靠纸、笔、尺规等作图工具, 表达方式有很大的局限性。进入 21 世纪之后, 计算机辅助设计的出现极大程度的提高了建筑师的工作效率以及能够更好、更清晰、更形象化的表达建筑师的设计思想。2 研究对象介绍2.1 Sketch UpSketch Up 是由 Brad Schell 和 Joe Esch 于 1999 年在美国的科罗拉多州的博尔德市创立的 Lastsoftware 软件公司开发的一款 3D 可视化表达的建模绘图软件。它自 2000 年被研发出之后的短短几年间, 就被世界上大大小小的建筑行业公司所青睐。它
7、具有操作简单、容易上手的特点, 能够给操作者以直观的边构思边设计的体验。2006 年 Lastsoftware 公司以及 Sketch Up 软件被美国软件公司巨头 Google 收购, 2012 年 Google 又将 Sketch Up 转让给了 Trimble 公司。2.2 V-Ray for Sketch UpV-Ray 则是一款目前业界最受欢迎的渲染引擎, 由保加利亚的 Chaos-group 和美国的 Asgvis 公司联合研发, 被广泛地应用于多媒体、娱乐、工业产品设计、建筑设计等多个领域。V-Ray 支持我们所熟知的 Autodesk 3ds Max、Autodesk Revi
8、t、Cinema 4D、Maya、Rhinoceros、Sketch Up 等多个专业建模绘图软件。V-Ray for Sketch Up (以下简称 VFS) 是一款可以配合 Sketch Up 使用, 结合Sketch Up 的易用的特点, 渲染出照片级效果图的软件。它的出现弥补了Sketch Up 所表现的图形的材质、光感、显示效果等方面的不足, 又不同于 3ds Max、Maxwell 等专业效果图制作软件的操作繁杂性, 是一款建筑设计师表达作品设计效果的利器。能够更好、更快、更真实地表达设计者的设计想法, 为整个设计表现工作节省大量时间及成本。2017 年 3 月 8 日 Chaos
9、-group 官方发布新版 V-Ray 3.40 for Sketch Up (以下简称 VFS3.40) , 此次软件版本的更新将对优化建筑设计阶段表达有着重要的意义。3 软件的实际应用3.1 材质贴图系统VFS3.40 的材质贴图系统相较于之前的各版本的 VFS 都有了很大的改进。在之前的 VFS 的材质编辑器中, 默认材质仅仅是联动了 Sketch Up 中所附的材质, 只能够表现材质的基本漫反射, 所有材质所需要表现的反射、折射、光泽度、凹凸等特性均需要用户自行去调整。而 VFS 中的材质设置的学习过程是漫长而繁琐的, 所需学习的项目繁杂, 对非专业人员来说逻辑性不够强, 导致很多学习
10、者半途而废或者学了不能致用。而在 VFS3.40 中, 用户可以从超过 200 个 V-Ray 官方预设的材质中进行选择, 仅通过简单地点击拖拽即可使用, 而这些预设材质也基本囊括了我们生活中所常见的绝大部分的材质 (见图 1) 。在新版本中对于单个材质的编辑, 相较于之前版本也简易便捷了许多, 可以通过 V-Ray RT 实时交互式渲染以及材质编辑器中各项材质参数的控制滑竿来简单预览材质渲染效果, 大大提高了用户的工作效率。建筑设计师在项目的设计阶段, 可能需要多次的与甲方、厂商、规划局等部门商定协调建筑所用材质的选择, 有了 VFS 3.40 的材质编辑器就可以让设计师们更加简便地说明设计
11、意图, 对于提高设计工作效率、节省设计成本有着重大的意义。图 1 V-Ray 3.40.04 for Sketch Up 2017 材质贴图面板 (图片来源:VFS3.4 软件设置面板) 下载原图图 2 通过 VFS 3.40 制作的草坪 (图片来源:作者通过 VFS3.4 自绘) 图 3 通过 VFS 3.40 制作的异形剖面透视 (图片来源:作者通过 VFS3.4 自绘) 下载原图3.2 灯光照明系统在之前的 VFS 版本中, 灯光的调整布置可谓每一个 VFS 学习者最头疼的难点, 灯光的方向、颜色、散布方式、强度等等诸多的专业性参数, 让许多人望而却步。想要学习好灯光的布置, 就必须掌握
12、一定的物理光学知识, 尤其是 VFS 之中囊括了面光源、电光源、射灯、IES 光域网、穹顶光等诸多光源类型, 这无疑给学习者们带来了很多困惑和障碍。而在 VFS 3.40 中, 灯光的布置就变得简单了许多。在 VFS 3.40 中单独设置了灯光照明系统的设置面板, 在灯光设置面板中, 场景里的每一盏灯都会被罗列在设置面板的左侧, 每盏灯的设置参数也都简洁明了地排列在设置面板的右侧。可以通过右侧的各项参数滑竿来调节所布置灯光的强度、颜色纹理、形状、方向以及其对场景的漫反射、反射、高光等效果的影响, 同样配合 V-Ray RT 实时交互式渲染, 能够通过调节各项参数滑竿得到实时的反馈。通过 VFS
13、 3.40 的灯光编辑器的使用, 使渲染效果图前期的灯光布置时间大大缩短, 同样也就节省了很多不必要的测试时间与测试花费, 提高工作效率的同时也降低了工作成本。3.3 对象实体系统此次官方在 VFS 3.40 中引进了一个新的概念对象实体系统, 这一系统可以使得之前很多用 Sketch Up 不可能实现的事情变得异常简单。首先第一个就是V-Ray 的毛皮系统 (V-Ray fur) , 通过它我们可以简单地制作出草皮、毛发、地毯等很多的材质效果 (见图 2) , 通过对象编辑器可以控制所制作毛皮的长度、弯曲度、粗细、锥度、细分等级、纹理以及以上各项的随机散布差异, 使制作出的毛皮物体更加的真实
14、、贴近自然, 这一创新使得制作建筑效果图时的很多程序都变得异常便捷。另一个新对象就是 V-Ray 实体模型切割对象 (V-Ray Mesh Clipper) , 通过它能够把模型中的任何一个实体组件定义为遮蔽切割体, 从而能够达到制作自定义形状、方向、视角的剖面及剖透视效果图 (见图 3) 。通过对实体切割对象的合理利用, 建筑师们可以更灵活地表现建筑的剖面结构, 从而能更好地表达一些之前不太好表达的空间、结构, 使建筑师的设计思想得以更好的表述, 也使得听取汇报的人能够更好地理解建筑师的设计意图, 从而节省一些时间, 提高工作效率。3.4 渲染设置系统全新的 V-Ray 渲染设置系统给效果图
15、渲染质量、渲染速度、渲染出图等带来了前所未有的提升。在新的 VFS 3.40 版本中, 新增加了一个叫做“渐进式渲染” (Progressiverendering) 的图像采样器。在之前版本的 VFS 中, 想要得到一张完整的渲染图, 就必须要等到“小方块采样器”一块块地扫描过图像的每个地方, 让“小方块采样器”将图像中每一块像素信息通过计算机计算渲染出来。换言之, 如果一张图像渲染到一半就停止, 在之前的 VFS 之中是不能够得到一张可以使用的图像的。而在 VFS3.40 中, 通过“渐进式渲染”就可以达到一种即用即停的状态, 使用者在观察所渲染的图像达到自己满意的效果时, 即可停止渲染,
16、这点不同于在老版本中必须等待渲染完毕才能得到一张可用的图。通过对“渐进式渲染”图像采样器的合理使用, 可以大大地缩短渲染所用时间, 节省前期成本。新版本中还新增了一个新的联机渲染的功能集群渲染 (Swarmrendering) , 在老版本的 VFS 中的联机渲染被称作“分布式渲染 (Distributed rendering) ”, 新的集群渲染就可以更加方便的做到联机渲染的功能。它可以充分的利用我们办公室中闲置的电脑来提高我们渲染出图的效率, 只要闲置的电脑中装有同版本的 VFS3.40 且拥有渲染节点, 同时这些电脑与主机电脑连接在同一个局域网下, 那么这些电脑就能够共同工作渲染图像。这
17、样一来, 就能节省几倍甚至十几倍的渲染时间, 提高了渲染效率。渲染图像降噪 (Denoiser) 可谓是新版 VFS3.40 中最值得使用的功能, 它能够在最少的渲染时间内渲染出较好质量的图像。简单来讲, 通常渲染一张质量较高的正式图是需要把材质细分、光采样细分、环境采样器细分等众多影响图像质量的因素的细分值提高, 但是这些细分值的提高所带来的不仅是图像质量的提高, 同时渲染的时间也增加了很多, 甚至有些细分提高的一定程度, 渲染时间可能成为原来的几十倍。但是通过 Denoiser 的降噪之后, 就能够把在短时间之内渲染所得的图像进行极大程度的降噪处理, 把原渲染图像中的噪点值降到最低, 降噪
18、后所得到的图像与通过提高细分倍增所得的图像质量所差无几 (见图 4) 。通过对“渐进式渲染”与 Denoiser 降噪的合理配合使用, 用户可以在短时间内得到一张高质量的效果样图, 这在之前是需要大量的时间与金钱成本才能达到的。4 结语在这样一个数字化设计为主流的时代, 研究通过数字化手段, 对建筑可视化表达乃至建筑设计的工作进行优化有着极为重要的实际意义。文章通过对 VFS 3.40 的更新介绍, 分别从 VFS 3.40 的材质、灯光、实体对象、渲染设置等四个方面对入手, 分析了 VFS3.40 对建筑设计阶段表达工作优化的积极意义。作为一个对于大多数设计人员来说简单易上手的软件, 它在提
19、高设计工作效率、节约设计前期成本方面的重要性显而易见。建筑从业人员应该提高对软件学习的重视程度, 通过提高自身的专业技能来提升工作效率, 节约时间、资金成本, 这对今后建筑行业的发展有这深远的意义。图 4 VFS 3.40 Denoiser 降噪处理前后对比 (图片来源:作者通过 VFS3.4 自绘) 下载原图参考文献1韩世麟, 写实建筑 CG 表现技术及其在建筑设计中的应用D, 天津, 天津大学, 2004 2吴志强, Sketch Up 在小型建筑设计中的应用研究D, 济南, 山东大学, 2011 3李加州, 于建建, 浅谈 V-Ray 渲染器在建筑效果图中的应用J, 技术与应用, 2015, (1)
