虛擬圖書館在SketchUp中的設計與實現(xiàn)——以閩江學院大學城圖書館為例

張 穎

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虛擬圖書館在SketchUp中的設計與實現(xiàn)——以閩江學院大學城圖書館為例

張 穎

閩江學院圖書館

虛擬現(xiàn)實技術正越來越受到各大高校的重視。虛擬圖書館與傳統(tǒng)圖書館相比，前者能更直觀、更深刻地表現(xiàn)圖書館。該文介紹使用SketchUp軟件構建閩江學院大學城校區(qū)的虛擬圖書館。結果表明，通過SketchUp構建虛擬圖書館周期短、3D模型立體視覺效果好，體驗感強，維護方便，平臺展示設備低，具有較高的實際應用價值和廣泛的開發(fā)應用前景。

虛擬圖書館展示 SketchUp 三維建模 透視動畫

虛擬現(xiàn)實技術發(fā)源于美國，在教育、生活等領域信息化管理上應用廣泛。在我國，虛擬技術知識雖處于起步階段，在很多方面都要借鑒國外的經(jīng)驗，但已受到我國各大高校越來越多的重視，許多高校重視校園生活的數(shù)字化、信息化管理，預備將此項技術發(fā)展開來。虛擬圖書館這一比傳統(tǒng)圖書館更直觀、更深刻的表現(xiàn)方式，使沒有去過閩江學院圖書館的人，可以領略福建省內首座園林式、生態(tài)型先進館舍的風貌。隨著網(wǎng)絡時代的來臨，網(wǎng)絡教育迅猛發(fā)展，尤其是在寬帶技術大規(guī)模應用的今天，虛擬技術將成為各高等學院發(fā)展的一個趨勢，在高校生根發(fā)芽、茁壯成長，并且在不久的將來，在更多領域大放異彩。

本文主要介紹在SketchUp軟件中構建幾何虛擬場景技術，建立閩江學院大學城校區(qū)的虛擬圖書館，得到了一個低成本、高效率、高逼真的圖書館展示平臺。

1 SketchUp技術

SketchUp是由Google公司推出的一款令人耳目一新的設計類建模軟件。它界面簡潔，易學易用，避免了像其它建模設計軟件如3ds max的操作復雜性。SketchUp可直接針對建筑設計和室內設計，建模過程的任何階段都可以作為直觀的三維成品。SketchUp直接面向設計過程，建模者可以直接在電腦上進行十分直觀的構思，隨著構思的不斷清晰，細節(jié)不斷增加，最大限度地控制設計成果的準確性。在軟件中，建模者可以更直接更方便地更新、改進模型，這樣，可最大限度地減少機械重復勞動和控制設計成果的準確性。在軟件內還可為表面賦予材質、貼圖，并且有2D、3D 配景形成的圖面效果，導出的圖像分辨率可高于5000×4000以上。最終形成的3D模型和動畫，還可導入其他具備高級渲染能力的軟件進行著色、后期渲染，繼續(xù)形成高質量的效果圖和動畫。

2 圖書館設計過程

2.1 總體設計思想和流程

使用SketchUp軟件構建閩江學院大學城校區(qū)圖書館模型，首先需要獲取并處理圖書館平面圖、立面圖、實景照片等數(shù)據(jù)，將處理好的平面圖導入到SketchUp軟件中對圖書館進行三維建模，根據(jù)立面圖優(yōu)化模型，依據(jù)實景照片對模型貼圖后，生成二維圖書館各層剖面圖，并對圖書館整體及主要功能區(qū)生成三維動畫，生動、立體展示圖書館。其設計流程圖如圖1所示：

圖1 總體設計流程圖

2.2 數(shù)據(jù)來源及預處理

以閩江學院大學城校區(qū)的圖書館為建模試驗對象，收集的原始數(shù)據(jù)包括：圖書館二維平面圖、立面圖和實景照片等。其中二維平面圖是三維建模的基礎，其數(shù)據(jù)的精確度對三維數(shù)據(jù)的質量保證有重要影響，從立面圖獲取準確數(shù)據(jù)也有助于避免效果圖出現(xiàn)變形、扭曲等情況出現(xiàn)。筆者從圖書館辦公室獲取了每層圖書館的平面圖、立面圖；由高像素的數(shù)碼相機采集實景照片，為日后建模細節(jié)，模型逼真材質貼圖提供參照和材料。為了快速對圖書館建模，同時減少建筑物三維建模的干擾，在圖書館CAD平面圖導入SketchUp軟件之前，對原始圖進行處理，包括刪除與建模無關的內容如文字、標注，圖層如填充圖案、書架圖層等，僅保留墻體、門、窗等層；去除重疊、交叉、多余的線；注意墻體，窗、塊等閉合性。

2.3 圖書館三維建模過程

使用SketchUp軟件構建虛擬圖書館的技術過程如下：首先確保SketchUp軟件系統(tǒng)單位為“毫米”，以避免沒有按實際的尺寸建模，而導致的效果圖變形、扭曲等情況出現(xiàn)。把收集整理后的圖書館CAD平面圖導入到SketchUp中，接著利用SketchUp的各個工具對各類實體進行三維建模，例如使用“拉/伸”工具，大致制造出一樓的立體輪廓，并按順序摳出各窗、門等部分，不斷完善各個細節(jié)。經(jīng)過細節(jié)調整后，將之前采集的實景照片，轉為SketchUp軟件可用的貼圖格式，對初步模型進行紋理貼圖等工作，以增強模型的視覺真實性。最后除去三維模型中多余的線、面、組件等，并使用工具對模型進行優(yōu)化處理，綜合得到圖書館三維模型。由于圖書館各樓層具有結構相似的特點，使用SketchUp的“復制”功能將一樓模型復制，根據(jù)二、三樓平面圖不同處對模型進行修改，最終得到整個圖書館的三層模型，此方法減少了建模周期，加快了建模速度。圖書館整體模型如圖2所示。

圖2 閩江學院大學城校區(qū)圖書館整體三維模型

3 虛擬圖書館展示

虛擬圖書館可通過圖書館各樓二維剖面圖及虛擬圖書館透視動畫來展示。根據(jù)一樓CAD平面圖，在SketchUp構建三維模型，調整模型角度，輸出一樓剖面圖。與傳統(tǒng)的一樓二維平面圖相比，模型剖面圖可以更直接、清楚地表現(xiàn)一樓圖書館細節(jié)。一樓平面圖與一樓剖面圖試驗效果對比如圖3、圖4所示。

圖3 圖書館一樓平面圖

圖4 圖書館一樓剖面圖

SketchUp透視動畫最大的優(yōu)勢是低成本，它強調模型整體概念，更多的是表達體量關系、環(huán)境的概念。通過打開[視圖]-[動畫]-[新建場景]，設定場景的角度，依序加入需要的“場景”，由左至右為動畫的順序。通過[視圖]-[動畫]-[播放]預覽所做動畫，對不滿意地方進行調整修改。若設置輸出動畫尺寸越高，幀速越大，生成動畫越大，動畫生成時間就會越長，同時生成動畫時間也取決于電腦的配置。所以在測試動畫效果時，可先設置較低設定，如低分辨率、低幀速等。注意設置場景與場景之間適當停頓時間與間格秒數(shù)，預覽滿意后輸出動畫。

以生成閩江學院圖書館多媒體閱覽廳展示動畫為例，使用SketchUp8.0建模后，創(chuàng)建頁面場景（動畫關鍵幀）11個，設置每頁場景間隔6秒，幀速25/s，設置輸出格式分辨率1024×768，使用內存2G，酷睿雙核處理器E5500電腦，輸出動畫耗時2個小時左右，生成約59秒AVI動畫。制作過程截圖如圖5所示。

圖5 圖書館多媒體閱覽廳動畫制作截圖

生成動畫后，導入會聲會影軟件中編輯視頻，配合圖書館功能區(qū)配音介紹，調整動畫播放速度，添加背景音樂、轉場效果等編輯操作，最后合成動畫，發(fā)布到圖書館網(wǎng)頁及圖書館大廳觸摸屏電腦上。通過該展示平臺，可以對整個圖書館在整體和局部上有清晰、深刻、直觀的了解，對圖書館每個局部建筑模型進行多角度觀察，具備了更佳的立體視覺效果，更好地把整個圖書館形象、直觀地介紹給讀者。

4 結論

本文使用SketchUp軟件對閩江學院圖書館建筑物進行三維建模，通過生成圖書館各樓層剖面圖以及圖書館各主要功能區(qū)模型展示動畫，生動、立體、形象地展示了圖書館，為讀者提供了逼真、有良好體驗感的展示效果。實踐證明，利用SketchUp構建圖書館模型簡便、快捷，具有較高的實際應用價值和廣闊的發(fā)展前景。

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