| 标题 | 3DS MAX技术在桥梁建模中的应用 |
| 范文 | 陈琳 摘 要：为了研究三维技术在桥梁建模中的应用与实现，通过3DS MAX软件对多种桥梁模型进行建模分析，实现了桥梁模型的完整建模步骤。利用3DS MAX软件技术可以得到完整逼真的桥梁模型。 关键词：3DS MAX；桥梁建模； 三维技术 DOIDOI：10.11907/rjdk.151975 中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号文章编号：1672-7800（2015）012-0149-03 0 引言 随着3DS MAX软件的不断更新，三维建模技术也在不断完善，在全球范围内，通过三维技术制作的模型受到广泛欢迎[1]。三维技术可以更全面、更有立体感地将物体原型表现出来，使很多在二维中无法表现的效果得到很好的实现[2]。特别是在桥梁模型的建设过程中，随着现代建筑技术的发展，桥梁被设计得越来越复杂。因此，研究如何运用三维技术将桥梁模型展现出来变得越来越迫切。 1 三维建模软件 当前可用的三维建模软件很多，大致可以分为专业软件和三维工程软件两种。专业软件主要包括3DS MAX、Rhino、Cinema 4D、Alias、Maya软件等。其中，3DS MAX软件的开发公司是Discreet，后来该公司被Autodesk公司收购；Rhino软件又称为犀牛，由美国Robert McNeel&Assoc公司开发；Cinema 4D软件由德国MAXON公司开发；Alias是世界领先的三维图形技术提供商；而Maya是Autodesk公司著名的三维建模和动画产品。 三维工程软件主要包括Pro/E、UG、Solidworks等。其中，Pro/E软件由美国PTC公司开发，PTC公司是美国参数技术公司，其开发的Pro/E软件是一种集CAD/CAM/CAE三种软件于一身的三维软件；UG是一个用于解决工程方案的产品，由Siemens PLM Software公司出品；Solidworks软件则是世界上第一个使用Windows平台的软件，主要用于制作三维动画[3]。 2 应用过程 本文主要运用3DS MAX软件进行桥梁建模。3DS MAX是一款优秀的三维动画制作软件，其基于PC机，属于中型软件，有着非常强大的三维制图与动画制作功能。使用3DS MAX软件制作桥梁模型，可以达到更好的制图效果[4]，因此得到了广泛应用。 2.1 基础建模 在3DS MAX中提供了10种标准基本体、13种扩展基本体及一些门窗等建筑构件，通过这些基本体的制作及组合，用户可以方便地制作出简单的桥梁模型。 2.1.1 建模 图1是一座简单的石桥，其基本构成是一些长方体石块，在3DS MAX中，可以加入以长方体为主的基本体，通过对基本体位置、大小的灵活运用，完成桥梁建模。在建模过程中，基本体的位置关系要通过顶视图、前视图、左视图进行调整，使三维模型从各个角度观察，都是严丝合缝的。除长方体以外，图1所示桥梁的栏杆为向下弯曲的绳索，在模型构建中，可以通过基本体圆柱来完成。首先，圆柱的半径要控制得当，使圆柱的两端能够嵌入对侧的柱子当中，完成后的圆柱是笔直的，此时需要对基本体进行修改操作，可以对圆柱添加“弯曲”修改器，使其具有绳索下垂的效果。最终模型如图2所示。 2.1.2 贴图 贴图是建模后的重要步骤，当桥梁模型通过基本体建模完成后，为了很好地表现出桥梁的各部分材质，需要对模型进行材质和贴图操作。对于图1所示桥梁的桥面，可以使用图3所示贴图，通过材质编辑器中的漫反射颜色进行贴图操作。而对于立柱，除漫反射贴图外，为了表现立柱上的凹凸花纹，还需要进行凹凸贴图，如图4、图5所示。一般使用黑白图对模型的凹凸情况进行控制。而对于绳索，建模时可通过圆柱稍加变形得到，在贴图时可通过漫反射通道贴绳索图得到效果，如图6所示。各部分贴图完成后，则实现了完整的桥梁模型，最终模型效果如图7所示。 2.2 复合对象 复合对象是3DS MAX中的一种重要建模方法，包括12种对象类型。其中，放样和布尔在桥梁建模中应用最为广泛[5]。 2.2.1 放样 放样是一种通过二维图形生成三维模型的方法，通过放样，可以生成一些形状多变的模型。放样中有图形、路径等概念，用于控制三维模型的生成。对于生成的三维模型，还可以进行缩放、扭曲、倾斜、倒角和拟合等变形[6]，如图8所示。 放样是桥梁建模中的常用方法之一，对于无法使用基本体或组合基本体进行建模的桥梁，通过放样进行建模是一种很好的方法[7]。 图9是一座石拱桥，桥面上的立柱和楼梯等基本构件，可以通过长方体等基本体的组合完成。桥的主体结构是一个梯形，在梯形主体上有3个圆形拱洞。这是一个非常常见的桥体模型。对于桥的梯形主体，可以通过添加基本体后，转换为可编辑的多边形进行编辑，另外，也可以通过放样的方法完成。通过放样，可以在建模开始就控制好桥梁主体形状，当桥梁主体完成后，对桥梁形状的调节也较为方便。 使用放样对图9所示桥梁进行建模时，首先确定图形为梯形，使用样条线在前视图中进行绘制，梯形沿着路径进行运动后，生成三维模型。这里路径为直线，在顶视图中绘制，如图10所示。选中图形后进行放样，点击获取路径，单击直线，得到模型如图11所示。 2.2.2 布尔 布尔运算是很多软件中都存在的一种运算方法，在3DS MAX软件中，将两个或多个三维物体以一定的位置摆放，通过布尔并集、交集、差集等操作，生成新的三维物体。其中，并集不改变两个物体的形状和结构，仅将两个物体合并为一个物体。交集的操作结果是将两物体重叠的部分保留，其余部分删除。而差集分为A-B和B-A两种，先选择的三维体为A，A-B的效果是从A物体中减去B物体及与B物体重合的部分。 得到图11后，在桥梁拱洞部分添加3个圆柱体，如图12所示。圆柱体的半径决定了拱洞大小，因为是通过布尔从梯形中将圆柱减去，所以圆柱高度一定要大于梯形厚度，使布尔的结果是一个拱洞，梯形完全被洞穿。 A、B物体的位置调整好后，选择梯形作为A物体，选择几何体中的复合对象，单击布尔，注意操作中应该单选差集（A-B），最后点击拾取操作对象B，单击最大的圆柱，中间的拱洞便通过布尔完成，如图13所示。其余两个拱洞可以同样方法完成，完成结果如图14所示。当桥面主体及拱洞完成后，通过前述基础建模的方法，可以最终完成桥梁模型的制作。 2.3 样条线建模 样条线建模是一种将二维图形转换为三维模型的方法。在该方法中，首先需要绘制二维的样条线，然后对样条线进行处理，并添加车削、挤出、倒角等修改器，完成三维模型的创建。 对于一些很难通过基本体或基本体的组合完成的桥梁模型，样条线建模是一种很好的方法。如图15所示，这是一座桥梁栏杆边上的装饰物，其边缘呈现出优美的曲线型，可以通过二位样条线轻松完成形状绘制，并添加修改器转换为三维模型。 首先，通过二维样条线，将模型边缘勾勒出来，如图16所示。将图形进行复制后，对其中一个图形添加“挤出”修改器，该修改器可以将封闭的曲线填充满并增加高度，从而将二维图形转换为三维模型。挤出效果如图17所示。另外，该桥梁装饰物中还有一组镶边，可以简单地通过曲线的粗细设置来完成。 默认情况下，3DS MAX中的线条粗细是不显示和渲染的，可以选择线条后，单击渲染面板，在其中勾选“在渲染中启用”和“在视口中启用”选项，如图18所示。然后改变线条的矩形宽度，得到如图19所示效果。将挤出的三维模型及改变了粗细的线条位置进行调整后，即可得到桥梁装饰物的效果，如图20所示。最后对模型进行材质及贴图处理，从而完成模型制作。 3 结语 3DS MAX作为一款优秀的三维制作软件，在桥梁模型制作中有着重要作用。应用3DS MAX中的各种建模方式，可以帮助人们很好地创建桥梁模型。本文介绍了3种桥梁模型的创建方法，在实际应用中，可以将3种方法灵活地组合运用，从而更简单方便地创建桥梁模型。 图17 “挤出”效果 图18 “渲染”面板 图19 线条粗细调整后的效果 图20 桥梁装饰物最终效果 参考文献参考文献： [1] 万宝林.3DS MAX与SketchUp的三维城市建模技术试验对比分析[J].测绘地理信息，2015（2）：23-25. [2] 梁艳霞.基于3DS MAX的三维建模技术在工业设计中的应用[J].电脑知识与技术，2009（9）：7242-7244. [3] 龙腾科技.3DS MAX 案例教程[M].北京：科学出版社，2009. [4] 宋丽荣.3DS MAX模块化探究[J].企业技术开发，2013（Z3）：55-56. [5] 乌丽亚姝，王智育.3DS MAX建模及其在虚拟现实中的应用[J].内蒙古广播与电视技术，2014（1）：68-69. [6] 何威，潘红伟，吕建勋.3DS MAX在数字城市建模中的应用[J].科技与创新，2015（13）：100. [7] 陈元琰，张晓竞.计算机图形学实用技术[M].北京：科学出版社，2000. （责任编辑：黄 健） |
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