想讓自己3D建模功力大增？想了解3D建築模型的繪製過程？ 「工程圖學3D CAD專題」延續前一門課「工程圖學3D CAD」，將所學的3D建模技術，應用於建築模型的建構。本課程介紹建築模型繪製的相關注意事項，並以完整的例子帶領同學實際建立一份建築模型，希望透過實作專題的訓練，學生更加熟悉3D繪圖技術，並瞭解如何技術應用於工程界的實際案例。 『工程圖學3D CAD專題』，利用與本專項課程的第二門課 --『工程圖學2D CAD專題』同樣的一幢五層的公寓住宅，帶著你一步一步地，從建築最基本的構件，梁、柱、樓板、樓梯、窗戶等建立起來，到門窗的細節繪製，至上材質等精緻化過程。 想一窺3D建模技術用於建築模型的案例，加入本課程吧！
802 材質與陰影
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来自 National Taiwan University 的课程
工程图学 3D CAD专题
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从本节课中
材質與模型組合
一樓模型的建模大工程，幾乎完成了！看著白白灰灰的模型，是不是少了點什麼？這個模組，要進行外牆裝修的工作，也就是為模型「貼上材質」，讓它栩栩如生，並且將課程提供的「二至五層模型」與「屋頂層模型」成品，組合乘完整的五樓建築。最後，學習如何調整環境光照與陰影，將模型匯出成影像圖檔。本課程的實作寶典，就這樣完全傳授給你囉。
与讲师见面
康仕仲 (Shih-Chung Jessy Kang)教授 (Professor)
土木工程系 (Civil Engineering)
大家好，進到一個新的主題，叫材質與陰影。
課程重點包含了：爲什麽要對模型做材質與陰影的設定； Sketch
up 內建材質設定的方式；材質的建立與應用
以及最後就是陰影的建立與應用。好我們先談談材質與陰影。
我們一般模型在建造的時候，其實大分，如果 以建造的方面，就分了兩大類，
一個就是幾何類，所以我們其實這麼久以來，我們一直都在處理
幾何的問題，好怎麼樣把這個房舍的外型把它建構出來，
幾何的外型建構出來，所以我們講的都是點、線、面，然後組成的
一個某一個原件。好，樑原件，柱原件，版原件，窗原件，這是幾何。
另外一塊是色彩，其實我們一直沒講，其實也就這一講 會講一點點有關色彩，其實在電腦繪圖裏面，
就是這兩大塊。就是所謂的render有兩大塊。
那色彩，也就是我們今天要談的這個材質與陰影啊，其實跟色彩都是有關的，在電腦
繪圖這個專業裏面，就是Computer graphics這個專業裏面，叫做rendering。大家買很多不同的這種顯示卡，
好，買很多很好的這種遊戲的這種好的遊戲卡，
它就是強調這個rendering的這個效果很好，所以rendering其實
在電腦繪圖，其實也是很大的一支哦，只是我們在做模型的時候， 這一塊我們沒有那麼的強調，當然唯一有關係的就是
這個材質與陰影。那什麽叫做rendering呢，就是它是利用計算的方式，去模擬
物理，還有我們實際上物體的自然的顏色，
好，自然的顏色，那什麽叫自然的顏色呢，其實跟兩件事情有關，
一個就是本身物體的材質。好，本身物體的材質。
它的材質有什麽樣的特性，它是反光的特性，還是它是這個
diffusion，就是它是霧面的特性，好，它的顏色是什麽。
它的顏色是什麽，好，那它有沒有什麽樣的粗糙的這種的紋理。
另外一塊就是光線。現場的光線，光從哪裡來。
好，光是什麽樣的特質，所以大概就是這兩塊，有材質跟陰影，也就是材質在Sketch up裏面
等於是我剛才講的那個物體的特性，那陰影等於是光線從哪裡來。這邊只強調一種太陽光- ，而且是
從一個方位的觀念，去設定這個光的這個方向。那是渲染的
運算的依據，所以這個講的稍微多一點，但是給各位一個概念說，其實在Sketch up 裏面。
在我們講的這種3D model裏面我們的這個渲染的部份， 其實是講的很少，但是那個學問其實是很大的。但是在我們這門課
講的不多，那材質就是模擬建材的顏色與材料，所以在Sketch up我們
著重的是這個建築，是建築的繪製，建築模型的繪製，所以 目前大家看得到比較多的材料，你就做好Sketch
up裏面的材料， 大概都是建築比較有關的材料。有木材啦，有磚頭，等等，
那一般的這個其他這種做工業設計的這種3D的建模
軟體，它可能跟金屬有關。它可能跟塑料，這種塑膠的效果有關。
甚至有一些是專門做人物的，它可能跟毛髮有關，跟你的這種衣服的材質有關，那在 Sketch
up裏面，都沒什麼關係，我們大概都是 建築的材料，所以我跟各位稍微先講一下就是材質是模擬，
建材的顏色與材料，讓你感受到這個建築物，在真實的環境 裏面的樣子，另外一個在Sketch up裏面強調的是陰影，好，
陰影對建築物非常重要，陰影它是結合陽光的方位，陽光方位 跟你建築物建在哪裡也有關係。你是北半球南半球
在哪一個緯度，當然你是早上還是下午，所以跟房舍的位置，跟你現在的這個時刻，
兩個有關係，所以在Sketch up裏面就提供這些內容， 非常非常棒，所以大家可以多擅用就是材質
還有陰影，這兩個跟顏色有關的建模的部份。我們看一下Sketch up它內建材質的
這種控制的面板。我們從指令的位置， 就工具，顏料桶，其實你就會看到，在這邊，這邊有一種
在Sketch up裏面會有一種好像它在倒顏料。所以我們就是說我們畫好圖以後，要倒個顏料進去，好-
，就這個 按下去以後，你就有很多的材質可以選，所以，顏色其實是材質的一部份，好你可以想像
在繪圖的時候，我們畫好了以後我們就倒個顏料，你可以倒木頭的顏料，這連它的材質都有- ，所以它
其實不只是顏色，我剛才有講到顏色和它的表面的一些性質，好， 那它都有關係，那我這邊稍微再講一點點，好，忍不住還是要講一下，
它電腦繪圖後面的那個概念，它其實是用非常不太科學的方式去模擬，你可以想像
一個顏色在我們的電腦繪圖裏面，它其實就有幾種顏色的選擇對不對，好，
它可能就是有紅，藍，綠這幾個顏色去排列組合出來，我們現在看到的顏色，
那這些顏色的這個數值到底是怎麼來的，我們看到一個金屬的
一個原件，看到它的時候，它可能有那個亮面，有那個比較暗的面， 那怎麼樣去模擬它，感覺像一個金屬，一個金屬跟一個
塑膠，假設都是灰色的話，金屬跟塑膠其實它只有一點點的不一樣。
那它當然這裡面會有些運算的方式，把這個金屬做的比較像金屬，這個塑膠
比較像塑膠，好，那這些都沒有那麼的科學，都是很多是人去調出來的，
好，它不像說幾何，幾何很單純，幾何就是X，Y，Z，那我只要把這個幾何的關係
定義清楚，就我們之前所學的這些東西，都是有一個科學的標準，比較容易理解，這個材質它- 就有材質庫，材質庫怎麼調，
很多是用人的眼睛去調，很多是靠這個參數的設定去調，調出一個
很像某種材料的這種性質，所以這邊就會看到在Sketch up 裏面它有所謂的材質庫。
等於是很多人幫你調好的材質庫。它裏面包括了顏色，包括它的一些材質的性質，
你就可以使用它，所謂的材質是一種貼圖，系統會預設的
材質庫沒有很多，你可以自行建立材質，那你如果真的建立看看，它就有它的難度，你也可以- 在網絡上download一些材質，
因為那些都是經驗者慢慢調出來的，這個不太容易，所以相對來講，你也要了解各種材質- 的特性，
所謂那個材質的特性就是說，它渲染出來，它在Sketch up看起來的特性，甚至很多人用Sketch
up以後， 上完材質他會用渲染的軟體，渲染的軟體把它渲染出真的很像攝影等級的那
種圖像出來，可以做到，大概十幾年前就已經可以達到說其實渲染出來的結果，跟實際張照片
分不出來，那更不要講現在不用很貴的軟體，也不用計算太久其實就已經可以達到這樣的效果- ，不過Sketch up
是一個很粗淺， 它是一個real time的很粗淺的這種材質的設定，如果你不經過渲染軟體，所以你就要必須要了解，它有-
些效果沒有那麼好， 有些效果特別好，所以你就必須要常用，了解，然後
要搜集好，這種不同的材質，然後在對的時候把它運用出來， 設定材質有幾個秘訣，就是在選取物件中的面，
好，用顏料桶選取正確的材質，讓物件上的面有建築的材料的
視覺化，所以我剛才講的就是說，你必須要了解Sketch up裏面這幾種材料的性質，有些東西看起來不怎麼樣，
倒上去效果還是蠻好的，所以你要去模擬，你到時候看到一個建築物，說哦這是一個磚墻，那
我在我的Sketch up要找哪一種材質放進來是最適合的，好，所以這個都是要需要一定經驗，
利用群組可以快速完成整個群組的建材。好，常常很討厭的就是說，我們有，
例如說柱，你如果柱把它變成一個群組的話，那也就比較容易把它抓出來，然後直接在裏面做
把那個材質通通都上，不然常常會少上，因為你原件當初做的時候做了 很多嘛，我們就很容易少上，所以一樣回到圖層，回到群組，
回到這個component，好這種元件，這個都會幫助你上材質比較方便，又不會漏掉，
利用元件，可以更換模型的建材。這是我們一個建築物，
它還沒有上材料，好，那你可以在外牆指定一些材料，好，你會看到有上材料的建築物，
看起來就比較真實，對不對，好那我們原來做的是幾何，幾何跟建材，模型在發展的時候，
我們常常都只看幾何，常常都看幾何，材料常常是最後的，我這邊講就是怕說有些同學還沒有- 那麼有經驗，
都會很想要趕快把它上一點顏色看起來很酷。通常這都是最後，甚至我們在工程上使用的mo- del，我們是不太上材料的。
我們給的顏色，工程的顏色，通常是爲了分類的需求，例如說
消防管線，我們是用一個顏色，那這個冷氣空調管線是用另外一個顏色。我們通常是
用系統去分，而不是用它真實的材質，對工程比較不是那麼重要，可是
如果你要跟業主溝通，要蓋一個建築物，是要給有很多，20戶人家住的，
那這個20戶人家可能就會很關心的不是幾何的問題，他會很關心的說，我們的外牆，我們的- 房子長什麽顏色，
它看起來好不好看，這種外觀的問題，那這個時候你就要設計材質。再來我要講自建材質- 的方法，
我們要準備好材質的圖檔，例如大理石，檔名可以把它命名，然後我們叫出Sketch up的油桶漆。
油漆桶點選加號，產生Create一個Material, 好就是Create Material，自創材質，就選做要做大理石。
然後在下方有Texture，就是材質，點選文件 夾圖示，跳出選擇影像檔案的畫面，當然你就要把
很像大理石這樣的影像，好甚至你實際上把真正的大理石 把它拍攝下來，好那就可以當做這個Texture的影像。
然後選取JPG，也就是圖檔材質庫，後按確定，然後回到
Create Material的畫面之中，材質已經加入了，然後給材質取一個名字，
那這個時候一定是要英文的名字，這個就是材質的特性，就取英文的名
字。用實際的材料大小修改Texture下面的長寬的比例，因為Texture
它貼上去，它有那個Scale的問題，它的比例的問題。假設你這樣貼一個磚，好磚牆，那你
的Scale一定要對，否則你的磚牆可能太大，或太小，小到根本看不到是一個磚，或大到- 自己看不出是一個磚，也有可能啊。
那確認其完成，所以這邊就是這邊我剛才講的，先第一步加我要建立一個新的材料，所以這邊- 有一個建立材料。
然後選你的影像檔，好是JPG的檔，好你可以把它選進來。
你的影像檔就是說你去拍了一個大理石的圖案，然後你可以命名。
好再來把它的尺寸比例弄對，好如果不對的話，它那個尺寸
會，會變動，好最後按確定，所以這樣就自建好一個新的材質了。
講完材質，現在我要講陰影，好講陰影。那陰影其實在SketchUp裡面，你在檢視
陰影選項下面打勾，哎馬上就看見陰影，非常非常方便哪，其實很多事是在這後面發生的，這- 很，很棒很棒的一
個功能啊。其實這個陰影，你在選陰影的時候，它代表了你已經 告訴，啊這個系統必須知道你的陽光的位置，你才造陰影嗎。
對了陽光的位置，這才造陰影。那陽光位置取決於 房子的位置，還有季節，有沒有看到？早上幾點幾分，
然後是幾月份？太陽都會變嗎，對不？所以你在北半球的幾月份的早上的幾點，哦太陽方位就
可以找到了，你就會知道你的建築物的陰影應該是在哪裡，那你可以調它的亮暗。
這個在表面上，地上，啊起始邊緣，你這個就可以設定一下，就看你要什麼樣的效果。
好最重要你要知道太陽在哪裡，然後陰影在哪裡。為什麼要知道陰影在哪裡？不是要讓你很分
析啊，不是哦。陰影最重要是為了做建築設計，你如果要規劃一個住宅的地方，
你會希望你的客廳早上有陰影，還是晚上有陰影。好那如果你要設計一個陽台，你希望它的陰影
是什麼時候來。那你要設計一個下午可以乘涼的空間，我們大都跟陰影有關，你的曬衣空間
跟陰影都很有關係。所以陰影的分析，好也就是日照的分析，這是建築
還有室內設計一個重要的依據。好看一下用陰影模擬出來的早上， 中午，下午的日照圖。早上在這邊，
中午在這邊，下午在這邊。明顯我們看到太陽早上它很充（足）。
[空白-錄音]那西邊落下這個地方是 西邊啊，所以東，西，南，北，所以這是個北向的門。
所以我們馬上給各位看一下，就說你有日照分析，你就可以開始想像說，
我這個建築物裡面，這個門該怎麼配置，好那窗該怎麼配置？
如果有日照直曬的，我們不希望它直曬進來，可能要有一些遮陽的措施，像在臺灣這種比較熱- ，亞熱帶的
地方，需要很多遮陽的設施，建築物才會節能。那如果是在比較高緯度，寒帶的地方，那你- 可能需要
更多的窗，面向陽光更多的窗，讓更多的陽光進來，然後增加建築物裡
面的溫度。好所以這個都是建築物，不管是外觀的規劃，到這個室內的設計，你的
房間該怎麼安排，動線該怎麼安排？這個都是很重 要的。所以一個好的建築的設計，從節能的角度，
好把光線，把這個開，開窗的大小什麼，都把它做些好的調整，不用增加什麼能源，或什麼設- 備啊，就是把窗
戶的位置改一改，遮陽的這個設施改一改，很容易差個百分之20的這個能
源效率啊都不一樣。以現在的建築設計，還有室內設計來講，這個陰影的分析已經
算是必要的。早期的話，還要用特殊的軟體，現在就是大家用Sketchup這種初，很初- 級的軟體就可以
做出這個效果，馬上可以做一些很簡單的分析。現在的這種繪圖哪，你3D建築，你建模啊，
透過這個陰影，你就可以做所謂的日照分析。有日照分析，你就可以做基本這個的節能設計。
最後我想做一個小結，材質跟陰影是模型幾何性質建設
完畢以後，就是我們花了這麼多時間，把各種幾何都建完以後，最後畫龍點睛， 增加擬真性的一個重要的步驟。
我們用SketchUp的材質模擬，可以做實際選用材料依據， 讓業主一看就知道說，我這個建築物最後我住進入以後，
我的感受是怎麼樣，它的外觀感受是怎麼樣，把建材的感受模擬出來，
利用SketchUp的陰影可以做日照的分析，作為建築設計，室內設 計的依據。那我這邊特別建議，材質跟陰影的模擬
因為很需要經驗的累積，所以建模者，也是各位，大家應該要好好管理好自己的材質檔案。
因為它需要經驗累積嗎，所以你要知道說，哦上次做這樣的模擬，用這個材質，
看起來好像很不錯，你要，你要能夠做這種對應的關係，所以你要把各種材質檔案
管理好。不管是你自己建的，網路Download的，你都把它管理好。而且你越常用這些- 材質，你越知道它的效果如何。
你越會活用它，你的建模的結構就會更好，更有效率，而且
感覺就更真實。所以希望大家可以謹記在心，好那不斷地練習。
