中国古代建筑与三维虚拟构建艺术

摘 要：随着三维软件的出现和广泛使用,建筑领域已经越来越多的使用计算机来完成设计和前期构建.可以把不复存在或难得一见的古建筑景观直观的表现出来,使我们能够欣赏并对其进行保护.深入发掘中国建筑和历史文化,并通过3DAX独特的数字技术优势,对文物古迹和遗址进行数字重建和复原,为中国的文物保护和旅游产业提供更为丰富的资源.

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建筑是一门集力学数学材料以及美学等综合性学问的艺术.建筑因为历史时期文化背景的差异,形成了不同风格的经典建筑,这些建筑不但记录着历史也给人以艺术的享受.应用它可以非常快速且高质量的完成建模、材质、灯光、渲染等操作,可以对建筑工程效果进行再现设计,所以在建筑领域中被广泛应用.

计算机对建筑设计的作用是不言而喻的.最开始人们还只是利用它来绘制平面设计图,因为平面设计图是构建建筑主体的表述,不但要标明建筑的尺寸,还要标明材料,因此要绘制很多的剖面线等,很容易弄错,而绘制正式图纸就更麻烦了,因为用铅笔绘制的图纸不便保存,最后要用鸭嘴笔进行绘制,一旦有什么差错就只能作废,没有恢复的余地.而利用计算机处理这些图纸,不但易于保存,而且各种线条更改也很方便.因此计算机制图很快就被应用到建筑领域中,并普遍受到好评.

在中国古代建筑设计中通常采用烫样方法,先制作出一个建筑的模型来对建筑设计进行检查,在西方也通常采用沙模的方法制作建筑模型来检查自己的设计,而这些都将花费设计师巨大的精力,首先不说设计要考虑的方方面面,就是制作这些小模型就要很长的时间.

一、历史悠久的中国古建筑

历史悠久的中国古代文化缔造了同样悠久的中国古代文明建筑,并涌现出诸多杰出的建筑大师,建造了颇具风格的传世建筑,中国古代建筑影响着我国现代建筑并在世界上产生了一定的影响,是世界文化遗产的一部分.

中国的古建筑与西方的古建筑相比,中国古建筑在建筑材料上大部分选择木材,并以木质框架结构为主.构件组成方式为立柱、横梁、顺檩等,并用榫卯相结合,优点是使整个框架具有弹性,它的优点突出于它的抗震性能强,距今七千多年前在浙江余姚河姆渡原始社会建筑遗址中就有所发现,对于中国这个地震多发地区是非常有利的.所以,很多在地震重灾地的木质构造建筑,至今经历上千年的历史仍然保存完好.这都充分体现了木质框架结构的抗震性能,是中国古代建筑的一大特点.

中国古建筑令人赞赏引人入胜的是它的变化多样的轮廓和优美柔和的的形式,其实它的产生是适应内部结构性能和实际用途需要的产物.大屋顶的飞檐翘角,是为了遮阴、纳阳、排水、的需要,适应内部结构的条件而形成的.还有为了解决建筑物的稳定性和外形的曲线优美,在建筑物柱子上的处理.上端做成柱头内倾,柱脚外侧,呈现上面小下面大的形式,并且柱子的高度从中间向外逐渐加高,表现出柱头外高内低的曲线形式.这些都是把美观与实用合理地结合起来,形成美观与实用统一的方法.

中国古建筑色彩丰富,雕塑装饰繁多.强烈的对比、和谐鲜明的色调,红墙黄瓦对比着蓝天绿树,雕塑淡雅纯朴,建筑物或柱子上、房梁上的雕刻主要题材都是飞禽走兽、花鸟鱼虫等,其中盘龙戏凤被广泛采用.这些材料都是根据古建筑本身的材质而定的,砖瓦、木石、金银、铜铁,这些雕刻都有着保护建筑物的作用.

综合上述,中国古代建筑给我们美的享受,为科学研究提供了历史资料,有着很高的艺术价值,为现代建筑设计创作提供了强有力的借鉴,古建筑见证了中国文明发展史,它是一本活脱的历史教科书.

二、3DAX在虚拟中国古代建筑构建过程中的应用

3DAX是在我国非常流行的一款三维设计制作软件,它广泛应用于建筑设计、影视广告、多媒体制作、工业设计、辅助教学以及工程可视化等领域.

随着计算机软硬件的飞速发展,计算机图形学的发展更是如日中天,特别是三维图形技术的发展,更是给计算机图形学带来了革命性的变化,于是各种三维软件被广泛地应用到各个领域,包括建筑设计.有很多专门应用于建筑设计的软件,使用这些CAD和3DAX等软件进行建筑设计,可以节省时间.能够非常方便快捷地制作出建筑的模型效果图和建筑效果图,并可通过建筑内部的动画模拟判断出设计制作是否合理等.所以,目前几乎所有的大型建筑全部采用计算机进行设计.

虽然三维软件的每个功能都制作得非常完美.但是因为其功能过于强大所以对于一般专业人士来讲,学习起来比较吃力.并且往往从事多年建筑设计的专家对新兴的技术也不是特别感兴趣,虽然他们也认识到计算机的重要性但是对计算机的模拟能力还是有怀疑的态度.

现在就大不相同了,一方面是因为计算机的发展已经能够满足设计的需要,另一方面专业认识的水平提高得非常快,所以计算机和三维软件已经成为了他们设计中不可缺少的工具.据业内人事评估,采用计算机绘图,使得建筑设计的工作效率提高了2/3以上.

3DAX中应用比较多的一种建模方式就是多边形建模,它的操作相对来说比较简单,通过对一个平面进行编辑从而制作出想要的各种形状的物体,并通过各平面的组接创建出几何体,并采用修改器对所建立的几何体进行命令的修改,来制作出虚拟的作品.它的优点就是方便快捷,适合建造具有一定规则的物体.这就是在实现古建筑虚拟模型时常用的建模方法,多快好省地完成虚拟现实作品的制作.

建立模型后还有相应的其他技术处理,如为模型上材质,以保证为没有颜色的模型穿上华丽的外衣.结合中国古建筑的色彩特点加以色调鲜明的红、黄、绿并配合建筑材料本身的质感,增加模型与真实物体的相似度.可以利用现实的照片来作为材质使用,也可添加通过软件调节数据模拟出来的逼真材质,这就是为模型添加材质.

添加材质后的模型已经具有了一定的真实感,如想为模型更加增色还需配合真实的光照效果.利用软件中自带的光照效果如：天光、聚光灯、平行光、泛光灯等,配合数据的更改达到与现实自然界接近的效果.

本文在中国古建筑构造建筑历史的基础上来讨论三维技术就是为了增强人们对文物古建筑的保护意识,分析了中国古建筑的构建艺术,根据三维技术讲解了构建三维建筑模型的制作方法,以实现虚拟现实技术在古建筑保护中的应用.

注释：

[1]《马克思恩格斯全集》第26卷第1册,第296页,人民出版社,1965年版

[2]《马克思恩格斯选集》第1卷.第603页.人民出版社.1965年版