基于Cinema4d三維虛擬場景設計中的建模與渲染設計實例摘要：為滿足產品展示場景的設計真實感、高效率要求,采用C4D完成三維虛擬的場景建模和虛擬設計。利用C4D軟件制作場景的三維模型,首先制作展示區域的部分子模型,通過材質編輯和添加貼圖（UV,法線，Alpha等）增加場景設計的逼真效果,組合多個子模型進行適當布局和調整獲取完整的三維場景模型;完成三維虛擬場景建模后在渲染舞臺環境,通過區域燈光、環境場景添加效果,實現三維場景設計。實驗表明,三維虛擬場景設計逼真程度高于同類型方法,三維建模性能突出,該方法適用于三維虛擬場景設計以及特效場景制作。提出三維虛擬場景設計中的建模方法,以虛擬角色繪畫以及三維模型設計為核心完成角色繪畫與建模,實現與用戶之間的互動與展示。關鍵詞：三維虛擬場景設計；建模與渲染；Cinema4d隨著計算機技術的飛速發展，三維虛擬場景技術也得到了長足的發展，同時在人們生產生活當中的應用也越來越廣泛。在產品展示場景設計方面，虛擬現實同樣有其用武之地。對于產品展示場景設計來說，三維設計是其關鍵一步。產品展示應當如何表達，是由設計師結合客戶的主觀需求決定的。本文提出以C4D軟件制造三維虛擬場景為基礎的產品展示場景優化以及設計方案，旨在幫助用戶更為便捷、快速地選擇符合自身意愿的產品展示場景搭配，幫助設計師更加準確地達到用戶需求。三維虛擬場景設計以往產品展示場景設計通常利用AutoCAD軟件繪制，以二維方式呈現，基于AutoCAD軟件二次開發出現大量產品展示場景規劃類軟件，但具有三維呈現效果的技術類軟件較少。虛擬現實技術是可建立三維模擬環境的重要技術，利用虛擬現實技術通過三維重構方式設計產品展示場景，可令所設計產品展示場景以更好的方式呈現。產品展示場景的虛擬三維視覺重建可改善設計質量，提升產品展示場景設計的應用性，利用虛擬現實技術建立產品展示場景仿真環境，令人仿佛身臨其境，實現三維虛擬場景設計的進一步優化。設計虛擬三維視覺技術的仿真系統，該系統以三維虛擬場景為核心，具有三維虛擬場景設計的專業性，將規劃技術、建筑信息等細節通過該系統有效仿真，通過建立三維地形模型、設計園林相關設施參數實現三維虛擬場景設計需求。另外，如今常用的三維建模軟件，如BIM、3Dmax、Maya，也都存在著一個問題：當大型場景中的模型存在過多面數時，會極大地提高對硬件設備的要求。就算利用貼圖代替精細模型，也會由于需要達到的細節效果而不得不提高貼圖的分辨率，導致同樣的問題出現，因此，此次產品展示場景設計將通過Cinema4D進行虛擬建模，并總結建模規律和方法，以規避上述問題。設計實例（一）子模型建模對于產品展示場景中結構復雜的子模型建模，需首先考慮多邊形建模，良好的布線原則可大大提高建模效率。首先，采用有利于電腦運算的均勻四邊形布線方式，避免產生三角面或五邊形面，即極點的產生。這樣可以減少N-GON多邊形的產生，使得循環切線可控，便于操作且能有效解決模型因細化操作而導致的在動畫中出現的破面、褶皺、黑面現象。其次，因為多邊形法線決定其表面朝向，所以必須確保法線始終朝外。在大場景制作中，可利用“背面忽略”，避免渲染時多余光線的追蹤計算。接著，在轉角或曲線處運用“鉆石分面”結構，在保持邊的形狀的情況下，把一個邊分裂成兩個不同走向，并確保形成的表面大小平均。最后，“收縮包裹變形器”可作為產品展示場景結構穿插組合的核心工具。將建立好的構件網格或幾何體投射到需要穿插的面上，從而使過渡面柔和，且不會產生多余的面片和改變多邊形線條。其中場景人物的建模是最為復雜的。本次設計采用C4D進行虛擬角色繪畫，盡力去減少人物的復雜程度與多邊面數量。C4D自帶人體模型，進行調整后預設骨架，之后綁定模型，添加人物模型運動實現與用戶之間的互動與展示。（二）材質編輯和添加貼圖模型組建后需要進行材質編輯和添加貼圖，UV是一種常用的貼圖方法，UV是UVW的簡稱(因W坐標不常用)，它指的是紋理貼圖坐標，和模型的XYZ坐標互相聯系，UV定義了圖片上每個點的位置信息，如圖1所示。操作步驟為UV的展開、UV紋理的導出、UV紋理的編輯、UV紋理的使用。圖1UV紋理除此之外還用到了法線貼圖。法線即是幾何體（三角形）正面的朝向，通過這個方向與燈光的角度來計算改幾何體是否被照亮以及照亮的程度。普通的灰度貼圖只能在上下兩個方向產生凹凸，而法線貼圖基于RGB通道凹凸方向更加隨機。圖2法線貼圖效果對比添加燈光，添加效果，渲染首先設置攝像機，將攝像機加入C4D的“保護標簽”，使用簡單材質和區域光，通常對于虛擬現實的場景設計而言，通過間接光與直接光結合后所得的平均亮度數值實現相關燈光渲染的虛擬仿真。其中有關于間接光的計算相對繁瑣，但是納入間接光能夠使場景設計當中對應的整體亮度更加融合，因此對其通過亮度色階對應的光照方式做出描述。對間接光進行面光源的模擬處理，能夠達到對應間接光的光照效果水平。同時，為達到場景光源模擬的效果最優，對其進行一定的燈光整合。要保持照射距離與燈光距離的一致，燈光距離保證為遠距離光線的衰減距離的一半。區域光主光放置主體內部，主體上方放置頂，區域光有兩個：主燈和頂燈。主燈的作用是讓產品產生一個從內到外的光源，而頂燈起到了渲染襯托的作用。進行燈光的六個基礎選項的設置：常規——具體顏色、強度、類型、投影；細節——形狀、衰減。背景設置為海藍色，選擇渲染設置，開啟全局光照，設置漫射深度。把渲染完成的文件另存為PSD文件，導入PS使用CR濾鏡進行后期處理，增加畫面細節。因為燈光是黃白色的，畫面整體偏白，因此可以增白減黑，由于畫面是藍色調的，所以可以提高藍色飽和度，讓畫面更通透，顏色更潤，另外增強自然飽和度，能使畫面的色彩感更加的強烈。圖3利用PS進行畫面調整設計展示圖4為最終三維虛擬產品展示場景效果圖，針對各類型中出現的畫面卡頓、圖形錯誤、渲染過慢等問題，進行了模型優化方法，設計了三維動畫腳本及光影設計，通過虛擬角色繪畫實現了與用戶的互動與展示。整體視覺效果良好，場景內色彩具有較高融合性，有一定的商業價值和設計參考價值。設計表明三維虛擬場景設計逼真程度高于同類型方法,三維建模性能突出,該方法適用于三維虛擬場景設計以及特效場景制作。圖4最終設計成品結束語利用C4D可以實現三維虛擬場景的情景交互，解決目前虛擬現實交互尚不能被多方普及的問題。隨著虛擬現實技術相關硬件設施不斷發展，C4D更新越來越多的功能，材質庫預設庫也在不斷擴充。可以想象未來會有更多利用C4D進行場景創作的設計誕生，C4D也將更多地應用于空間動畫展示、影視動態布景、文創產品開發等過程中。參考文獻何鵬,李衛正,王琦,等.三維建模軟件CINEMA4D在園林輔助設計中的應用[J].林業科技開發,2014:121-125.黃振彬.cinema4d在視覺傳達設計中的應用與研究[J].環球市場信息導報,2018(22):168-168.吳平莉.淺談三維設計軟件Cinema4D[J].視聽,2019,000(004):258-259.孫銀銀.CINEMA4D在視覺傳達設計中的應用研究[J