| 标题 | 探讨3DSMAX在虚拟现实构建中三维模型建立的方法和技巧 |
| 范文 | 田博 [摘 要]虚拟现实技术（VR）相关软硬件设施的进步和发展，使其应用范围不断扩大，被广泛应用于各行各业。3DSMAX是世界上较为出名的动画、三维建模软件，不少VR构建中三维模型的建立正是应用了这一软件和技术。笔者针对虚拟现实构建中3DSMAX技术在三维模型建立的方法和技巧进行分析，为具体应用提供借鉴。 [关键词]3DSMAX；虚拟现实；三维模型；方法技巧 doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.14.081 [中图分类号]TP391.4 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2017）14-0-02 虚拟现实综合了多学科的知识，涉及的领域包含影视、军事、心理学、制造业和影视行业等，虚拟现实技术已被当作新世纪对人类影响最大的关键技术之一。虚拟现实技术之所以得到广泛应用，是因为它具备三维空间实时表现力，以及人机交互式的操作环境，这些技术为人们提供了更加真实的感受。本文主要探讨3DSMAX在虚拟现实构建中三维模型建立的方法和技巧。 1 3DSMAX技术内容简介 3DSMAX软件全称为3DSTUDIOMAX软件，它以Windows 98和WindowsNT为平台，属于强大的三维建模软件，因为价格低廉，方便易学，所以也成为目前个人电脑上使用率最高的三维建模软件。随着新版本的出现，其地位又得到进一步巩固。新版本在性能上得到了明显改善，具体表现未：第一，工作组之间的协调变得更加容易，效率也得到极大的提升；第二，设计公司在收购了以渲染和视频技术闻名的Discreet Logic公司后，吸收了该公司的先进技术，重新设计渲染器，使渲染的速度和质量都得到提升；第三，3DSMAX技术中建模技术的增强是最为明显和突出的改进，这也是其应用范围广泛的主要原因，建模技术的改进表现在细分曲面技术、NURBS技术、柔性选择技术的应用等。 2 虚拟现实技术内容简介 虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界，是一个看似真实的模拟环境，通过多种传感设备，用户可以根据自身的感觉，使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察和操作，参与其中的事件，同时提供视、听、触等直观而又自然的实时感知，并使参与者“沉浸”于模拟环境中。虚拟现实最突出的特点就是想象、沉浸感及交互性。 虚拟现实技术是多种学科技术的综合，具体包含多媒体技术、仿真技术和计算机图形学、传感技术等。其在最近十年得到快速发展，这种良好的发展态势与计算机自身的软硬件设施发展有着十分密切的关系，也得益于虚拟现实设备性能的提升和设备价格的下降。当前，虚拟现实技术不仅应用在NASA大型工程中，而且也被广发应用于一些具体的游戏中。在构建虚拟现实系统过程中，硬件设施的固定性一般比较明显，只有软件设计层面可以最大限度地发挥人的主观能动性。在软件系统的设计过程中，需要创造一个虚拟环境，包含三维模型、声音等，在众多影响因素中，人的视觉能带来最直接的感受，因此必须创造一个兼具合理性和真实性的模型，即应该构建起良好的三维模型。 3 利用3DSMAX技术在虚拟现实建立三维模型的方法和技术分析 本文对3DSMAX技术在虚拟现实构建中建立三维模型方法和技术的研究，主要以校园虚拟现实构建为基础进行分析，包含的具体方法和技术如下。 3.1 利用3DSMAX技术构建三维模型的主要方法 校园虚拟现实三维场景的构建必须要包含校园中所有的实体，如道路、草坪、建筑和树木等，底图需要使用相应的地形图和航拍图、平面图等，模型中的纹理数据则是来自实地拍摄的数码照片。校园地形图按照1∶500的比例进行绘制，将这些图片直接导入3DSMAX软件中，就能形成比较直接的地形模型图像，校园中的建筑物则可以使用该软件进行直接建模，再分别进行纹理添加和渲染。 3.2 利用3DSMAX技术构建三维模型的主要过程 图1为虚拟现实构建中三维模型建立的主要过程。 在校园虚拟现实场景构建过程中，对树木的建模要求往往比较高，想要以更加逼真的形式将树木呈现出来，就必须要实现精准建模，这就需要使用第三方插件，以此种方式来使树木建模更加逼真。但第三方插件所占据的空间往往较大，对整体的运行速度产生严重影响，所以，采用纹理贴图的方式进行树木建模，可以最大限度地发挥陪衬作用。在制作校园虚拟现实环境中的草坪、道路等相对封闭的区域时，可以直接利用3DSMAX软件进行样条曲线的绘制，再使用挤出命令进行修改，挤出数量的数值应该设置为零，以实现对模型大小的控制。同时，还应对曲线的边等进行优化设置。校园中出现的一些单个的实体模型的建立相对单一，一般需要对实际室外模型的尺寸进行模型建立，再对经过处理之后的照片进行贴图和渲染，这样就会得到相对较好的效果。由于校园中实体模型具有单一性，所以通过“挤出”和“样条曲线”模式就可以实现，针对一些较为复杂的模型，则需要使用“车削”或者是“放样”等方式来实现。 为了真实反映校园中的场景，模型中所使用的图片都是经过Photoshop软件处理之后的数码照片，为了确保最终贴图的准确性，在三维模型中可以看到的面上都添加相应的贴图坐标，也就是“UVW贴图”，对一些精细化要求较高的建筑物，为了避免贴图处理过程中出现缝隙，一般会使用“UVW展开”命令，以最大限度提高与现实的匹配度。 3.3 利用3DSMAX技术构建三维模型的关键技术 在构建校园虚拟场景的过程中，三维模型的贴图数量、大小、三维模型的面积及数量等都会对整个虚拟现实系统的运行产生重要影响，所以，在虚拟现实系统构建过程中建立三维模型的主要任务之一就是对三维模型进行优化，如调整图的大小，减少图的数量。另外，在使用3DMAX技术构建虚拟现实三维模型时，还需要考虑模型的个数、边数、顶点数的优化等。本文以校园的实验楼为例进行分析，如实验楼模型的文件大小为1.6 M，对象和图形的数量共计366个，顶点数达到21 573个，面数达到42 144个，此种模型主要采用放样和挤出的命令来进行构建，需要对模型的边数、步数及挤出段数等项目进行相应的优化处理，对于模型中看不到的面应该删除，从而大大减少模型中的图形数量和模型面数。经过优化处理之后，图像和对象的总数为350个，顶点数为8 487个，面数为16 724个。可见，模型中的面数和顶点数都明显减少，这将会对计算机的运行次数产生最直接的影响。在利用放样工具进行三维模型建模的过程中，往往会涉及很多面数和点数，所以在实际建模过程中要尽量避免利用放样模式进行建模。 在处理模型贴图时，需要在保障模型渲染清晰度的同时减少贴图的分辨率。图2为实验楼的效果图，经过对材质库图片大小、分辨率等进行修改，将大小为8M的文件变为578 KB，最终的渲染效果图如图3所示。根据两幅图呈现出的视觉效果来看，渲染效果基本相同，雖然分辨率降低会使渲染细节上存在一些小问题，但却使整体的虚拟现实系统运行速度加快。 4 结 语 目前，虚拟现实技术已经被广泛应用于军事、影视等各个领域。3DSMAX软件技术在虚拟现实系统三维模型构建中具有重要作用。本文笔者结合校园虚拟现实系统的三维模型的构建，分析具体的构建方法和技术，旨在为今后具体应用奠定基础。 主要参考文献 [1]黄静，张红忠.3DSMAX在虚拟现实中的应用[J].测绘与空间地理信息，2013（2）. [2]董秀兰.基于GIS的三维虚拟校园的设计与实现[D].淮南：安徽理工大学，2012. [3]林向义.虚拟现实技术在电力培训中的应用[D].大庆：大庆石油学院，2004. |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。