3DMAX辅助设计下的礼品绿色包装设计研究

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　　摘  要： 针对礼品绿色包装设计结果存在的真实感效果不突出问题，研究3DMAX辅助下的礼品绿色包装设计。渲染引擎集成技术是一种包括礼品绿色包装建模软件、场景解算软件和渲染接口的集成技术，该集成技术通过礼品绿色包装建模软件3DMAX辅助设计礼品绿色包装，主要体现在场景元素解算中的材质贴图和包装渲染两个过程。其中，包装渲染中时间输出模块、输出文件参数设置模块和渲染参数设置模块，通过选择包装渲染模式、渲染图像尺寸大小和参数设置等完成对礼品绿色包装的渲染，增强礼品绿色包装设计结果的真实感。仿真实验结果表明，采用3DMAX软件辅助设计的礼品绿色包装结果真实感效果突出，包装设计结果渲染效果、材质贴片效果佳，且渲染用时和贴片用时短，因此，采用3DMAX软件进行礼品绿色包装设计价值高。
　　关键词： 3DMAX; 辅助设计; 礼品绿色包装; 解算; 材质贴图; 渲染
　　中图分类号： TN02?34; TP311                    文献标识码： A                      文章编号： 1004?373X（2020）01?0166?04
　　Research on gift green packaging design with 3DMAX aided design
　　JIA Yanwei
　　Abstract： In view of the fact that the sense of reality of the gift green packaging design is less prominent， the gift green packaging design with 3DMAX aided design is researched. Rendering engine integration technology is a kind of integration technology including modeling software of gift green packaging， scene solution software and rendering interface. The integration technology assists in designing the gift green packaging with gift green packaging modeling software 3DMAX， which is mainly reflected in the two processes of texture mapping and packaging rendering of scene element solution. It includes the time output module， output file parameter setting module and rendering parameter setting module in the process of rendering. The rendering of gift green packaging is completed by selecting packaging rendering mode， rendering image size and parameter setting， which strengthens the sense of reality of gift green packaging design. The simulation results show that the gift green packaging design aided by 3DMAX software has prominent sense of reality， good rendering effect of packaging design and good texture mapping effect， and the duration of rendering and material mapping is short. Therefore， the application of 3DMAX software for gift green packaging design has high value.
　　Keywords： 3DMAX; auxiliary design; gift green packaging; solution; texture mapping; rendering
　　0  引  言
　　禮品绿色包装因为可多次被重复利用和再生，在全部生命周期内对生态环境和人类健康无任何影响，被称为可持续发展包装模式。礼品绿色包装设计包括包装结构、容器、标志以及包装装潢设计，其中包装装潢设计主要对包装的色彩、文字、商标和图形等元素进行设计;包装容器的设计主要服务于产品的流通、加工和销售环节[1]。礼品绿色包装的实现需遵循绿色设计理念和基本原则，首先包装需减量化，绿色包装应降低包装材料的过多使用;其次是采用可重复利用或再生的包装材料，当礼品包装完毕后可回收再利用;最后是包装材料的可降解化，废弃的包装物在不能使用后暂时搁置一段时间可主动完成降解，或通过焚烧融入土壤，对环境不造成污染。
　　3DMAX软件利用计算机系统，能够将礼品绿色包装设计的草图、绘制效果图和立体模型的建立统一在一个整体，且包装设计过程产生的阶段性产品的调试可由计算机自动贯彻到产品包装设计的下个阶段，该过程大幅度提升了产品包装设计效率，可快速得到包装设计效果反馈。因此，本文在3DMAX技术辅助下对礼品绿色包装设计进行研究，提升礼品绿色包装设计效率，得到高质量的礼品绿色包装设计结果。 　　1  渲染引擎集成技术与3DMAX软件
　　1.1  渲染引擎集成技术
　　3DMAX辅助设计下礼品绿色包装设计时常存在包装设计结果真实感差和效果不突出的问题，造成包装结果质量差的弊端，可采用集成技术渲染器对礼品绿色包装进行三维环境模型的渲染，渲染引擎集成技术如图1所示。
　　图1中，Maya，3DMAX，Houdini和Blender均为不同的礼品绿色包装建模软件，且不同建模软件对应不同的解算软件，因为不同建模软件包装数据接口与组织方式间存在差异，所以应根据不同建模软件的包装数据选择不同的解算软件[2]，且所有建模解算软件都可集成在三维场景解算平台。可根据解算场景平台对礼品绿色包装进行三维包装渲染，礼品绿色包装的各个面均可采用场景解算软件得到规范的包装三维场景数据[3]。由于RIB文件格式满足渲染器要求，所以，本文以RIB文件作为场景解算的输出文件，用于满足渲染需要的包装数据要求。
　　1.2  3DMAX软件结构
　　3DMAX软件是礼品绿色包装渲染引擎集成技术的核心，与3DMAX软件对应的3DMAX解算软件工作内容主要是对3DMAX三维场景进行解算[4]，即对礼品绿色包装三维场景进行解算，3DMAX解算软件结构如图2所示。
　　从图2可知，3DMAX辅助设计礼品绿色包装主要分为礼品绿色包装模型特征信息提取、包装场景元素解算和格式输出三部分[5]。3DMAX软件主要应用在场景元素解算中，下文主要对包装场景元素解算部分进行研究。
　　2  3DMAX在礼品绿色包装设计中的应用
　　包装场景元素解算中，需要给礼品模型进行贴图，通过贴图可在不增加模型复杂度的同时突出呈现礼品包装细节，增强礼品绿色包装模型的质感，使设计出的礼品绿色包装结果更加真实。
　　2.1  材质贴图
　　3DMAX软件作为辅助设计礼品绿色包装的一种工具，在包装设计时需对包装的材质和纹理进行多次调整，以获取更加真实的包装设计效果[6]。包装材质的选择本质是包装设计对象对环境中光折射和反射的一种反映，物体自身的纹理特点、颜色和透光性等均通过材质表现。3DMAX在辅助设计包装时可提供多种特殊材料类型，包括反光材质、阴影材质和光影追踪材质等。3DMAX辅助设计下礼品绿色包装设计材质的建立、编辑和调用等通过Material Editor材质编辑器实现。
　　2.1.1  位图文件制作
　　从实际拍摄的礼品相片中选择恰当角度照片導入photoshop中进行处理得到需贴图处理单元[7]，此后进行位图文件制作，制作过程如下：
　　1） 删除透视角度，采用扭曲工具等将礼品图片处理为横平竖直形态;
　　2） 若拍摄出的礼品相片中误入其他物体，需在贴图处理时有效剔除[8];
　　3） 对各张贴图均实施色相饱和度、亮度/对比度等调整，提升贴图效果的逼真性;
　　4） 设置礼品包装贴图数量为2的指数幂，如128×128，256×256等，且保证贴图数量在8×8～512×512之间，使包装的贴图结果真实且层次感较强;
　　5） 将礼品贴图后文件以jpg格式保存。
　　2.1.2  贴图制作
　　Bitmap是3DMAX软件贴图过程常采用的贴图类型，该贴图类型主要应用在Opacity和diffuse通道中，前者由于主要体现包装的镂空效果，对颜色不做要求，因此贴图制作时仅需一张礼品黑白相片即可。
　　选择礼品模型中的贴图相同面，将图片在diffuse通道实施贴图操作，初步贴图后的图片会呈现不规则状态，因此，需对贴图面添加贴图坐标修改器，在该坐标中调试贴图投影方式和贴图重复值，然后将礼品转换为可编辑多边形，之后再对该多边形的其他贴图面进行贴图修正。贴图完成的陶瓷礼品贴图结果如图3所示。
　　2.2  包装渲染
　　根据礼品绿色包装渲染的实际需要，包装在进行批量渲染时需具有时间输出、输出文件参数和渲染参数等设置模块[9]。渲染操作前需先在时间输出模块中选择包装渲染模式，之后在输出文件参数模块中选定渲染图像尺寸大小，再在渲染参数模块中设定渲染所需参数，并在输入输出模块中设置渲染结果输出路径，最后点击渲染按钮进行包装渲染，包装渲染结构如图4所示。
　　礼品包装设计中时间输出模块包括活动时间段和单帧两选项，活动时间段中可进行渲染图像帧的填写，如第10～50帧，且输出的文件格式为动图avi;而单帧选项仅对单幅图像进行操作[10]，因此输出文件格式为图片jpg格式;输出文件参数设置模块可对包装渲染图像的大小和比例合理控制，通过指定图像宽度和高度值实现，且该数值的设置对渲染图像的纵横比影响深远;渲染参数设置模块包括多种渲染选项，如渲染到场景和渲染隐藏对象等;输入输出模块即对包装渲染的输入和输出内容进行设置，包括光源、相机设备以及待渲染的文件设置。
　　礼品绿色包装在进行渲染时应该先设置渲染参数，并在输入输出模块选定待渲染文件，然后点击Render开始进行包装渲染。
　　3  仿真实验
　　为验证礼品绿色包装设计在3DMAX软件辅助下的设计效果，仿真实例分析3DMAX软件辅助下包装设计效果，实验在某礼品绿色包装加工厂进行，以酒类礼品绿色包装设计为例进行实验研究。为突出3DMAX软件辅助设计白酒礼品绿色包装效果佳，将基于Maya软件和Blender软件辅助设计的白酒礼品绿色包装设计结果作为实验对比。
　　3.1  包装设计效果比较
　　三种软件辅助设计下某批次白酒礼品绿色保装设计效果图如图5所示。
　　从图5设计结果可知：本文采用3DMAX软件设计的包装效果在材料和色彩上较突出，渲染效果较好，且瓶口选择的木质瓶塞可直接观察到，说明3DMAX软件辅助设计产品包装能直观展示出酒类礼品绿色包装设计成果;而采用Maya软件设计得到的包装结果虽能反映出包装的绿色设计，但包装表面渲染和材质选择无法体现;采用Blender软件辅助设计得到的包装结果仅能表现出包装的线条感，对包装结果的质量突出效果差，更无法感受礼品包装设计的绿色性。 　　根据图5采用三种软件辅助设计的礼品绿色包装设计结果，对设计结果从包装表面渲染效果、材质贴片效果、线条肌理光滑度和包装节能性角度进行评价。实验对该厂生产的不同尺寸规格白酒礼品绿色包装设计结果进行评价，且评价结果分为五个等级，从高到低分别为优秀、较好、一般、较差和极差，结果如表1所示。
　　从表1评价结果可知：采用3DMAX软件辅助设计不同尺寸大小白酒礼品绿色包装设计结果的表面渲染效果、材质贴片效果、线条肌理光滑度和包装节能性均为优秀;采用Maya软件设计不同尺寸包装设计结果的表面渲染效果和材质贴片效果多数为较好，包装节能性一般;采用Blender软件设计得到不同尺寸规格包装设计结果的线条肌理光滑度和包装节能性多半较差，因此说明采用3DMAX软件辅助设计礼品绿色包装效果佳。
　　3.2  包装设计效率比较
　　酒类礼品包装设计中需要对所设计产品的造型、纹理和材质等进行多次修改和调整，准确地获取产品包装设计时的各项参数有助于加快产品绿色包装设计。3DMAX辅助设计下礼品绿色包装设计中包装贴图和渲染时长是影响包装设计效率的主要因素，实验以表1中8个不同尺寸的白酒礼品绿色包装为例，分析三种软件渲染礼品绿色包装的用時情况，其中渲染时间包括渲染模式设置、渲染尺寸设置和渲染结果输出时间，结果如表2所示。
　　从表2数据结果可知：基于3DMAX软件辅助设计的白酒礼品包装中不同尺寸规格包装设计需要的包装贴图时间变化较低，在包装尺寸分别为5 cm×8 cm×12 cm和8 cm×8 cm×14 cm时，3DMAX软件包装贴图用时分别为0.025 s和0.023 s，贴图用时相差0.002 s，说明贴图用时受包装尺寸大小影响较低;而Maya软件辅助包装设计，在包装尺寸为5 cm×8 cm×12 cm和8 cm×8 cm×14 cm时贴图用时分别为0.056 s和0.126 s，二者贴图用时相差0.07 s，同样，分析Blender软件的渲染用时可知，包装尺寸最大和最小间贴图时长相差0.005 s，结果表明采用3DMAX软件辅助设计白酒礼品绿色包装的贴图效率较高。
　　分析表2数据三种软件的包装渲染用时结果可知，渲染模式设置用时和渲染结果输出时间均存在3DMAX软件<Maya软件<Blender软件的结果，渲染尺寸设置用时存在3DMAX软件<Blender软件<Maya软件的结果，因此说明采用3DMAX软件的白酒礼品绿色包装渲染用时最短。
　　综合上述实验结果可知，采用3DMAX软件辅助设计的礼品绿色包装设计结果真实感强，表面贴片效果和线条肌理评价结果高，且包装设计效率高，可广泛应用在大范围礼品的绿色包装设计中。
　　4  结  论
　　3DMAX软件在用于礼品绿色包装设计时，增强了对包装材质的突出且对包装结果进行渲染，极大程度地提升了包装设计成果的真实感，且从包装设计的效率结果可知，3DMAX软件能缩短包装材质的贴片以及渲染用时，即在提升包装设计成果真实感的同时又提升了设计效率，是一种高价值的包装设计方法。
　　参考文献
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　　作者简介：贾艳伟（1978—），男，山西代县人，研究生，讲师，主要研究方向为视觉传达设计。
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