基于3Dmax的虛擬現(xiàn)實(shí)的建立過程的探討

楊洋

摘 要：在計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的過沖，3Dmax的應(yīng)用也越來越廣泛，3Dmax在工程設(shè)計(jì)以及城市規(guī)劃的方面都有著非常廣泛的應(yīng)用，并且也受到了人們的廣泛認(rèn)可。3Dmax的虛擬現(xiàn)實(shí)建立的過程中也受到了更多的關(guān)注。本文主要對3Dmax虛擬現(xiàn)實(shí)的建立過程進(jìn)行了全面的分析探討。

關(guān)鍵詞：3Dmax 虛擬現(xiàn)實(shí)；建模；實(shí)驗(yàn)室模型的建立

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、前言

3Dmax是基于PC系統(tǒng)的一種三維動(dòng)畫渲染和制作軟件，隨著科技的不斷發(fā)展進(jìn)步，3Dmax的用途也更加多元化，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了智能化的應(yīng)用。在3Dmax中虛擬現(xiàn)實(shí)的概念是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)來生成一個(gè)三維的視覺、聽覺以及觸覺的效果，從而讓人們感受到侵入式的、多重感官刺激的體驗(yàn)。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)的基本內(nèi)容淺析

在3Dmax中虛擬現(xiàn)實(shí)是一項(xiàng)較為先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用，也可以將之稱為靈境技術(shù)或者人工環(huán)境，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中可以為計(jì)算機(jī)的使用者提供一個(gè)虛擬的電腦模擬空間，并且讓使用者能夠獲得視覺、聽覺以及觸覺上的多種體驗(yàn)，這種技術(shù)在不同的領(lǐng)域中都有著非常廣泛的應(yīng)用。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，可以及時(shí)的、沒有限制的觀察三度空間中的事物。在上世紀(jì)80年代就有研究者提出了虛擬現(xiàn)實(shí)的概念，并且通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用也成了現(xiàn)實(shí)。目前，眾多的學(xué)者對于虛擬現(xiàn)實(shí)的研究也偏向于對于用戶界面的建立，利用這種技術(shù)可以為人們提供一種更加接近現(xiàn)實(shí)的虛擬場景。

虛擬現(xiàn)實(shí)的構(gòu)成需要有幾個(gè)基本的必要條件，首先是沉浸感，沉浸感是計(jì)算機(jī)所產(chǎn)生的一種虛擬場景，通過虛擬場景的建立，人們可以脫離現(xiàn)實(shí)的存在而浸入到虛擬的世界中，用戶通過虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用很難區(qū)分虛擬環(huán)境與現(xiàn)實(shí)環(huán)境的區(qū)別，并且在虛擬世界中，所有的聲音和動(dòng)畫等各項(xiàng)元素都是真實(shí)的。其次是虛擬現(xiàn)實(shí)的想象力，虛擬現(xiàn)實(shí)空間的建立有著更加豐富的想象空間，無論是在生理上還是心理上都能夠獲得全新的感受，并且可以提高人們對世界的認(rèn)知范圍。最后是虛擬現(xiàn)實(shí)的互動(dòng)感，用戶可以在虛擬現(xiàn)實(shí)中獲得虛擬的對象，又可以感受到不同對象的存在感，同時(shí)也可以與之產(chǎn)生互動(dòng)，這樣就可以相對真實(shí)的參與到虛擬的世界環(huán)境中。

目前，虛擬現(xiàn)實(shí)在諸多領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用。比如在城市規(guī)劃中，以往的城市規(guī)劃方法已經(jīng)不能夠適應(yīng)城市建設(shè)發(fā)展的各種要求，并且二維信息顯示的方式也難以實(shí)現(xiàn)對于信息的獲取質(zhì)量，因此人們更多的要求獲得質(zhì)量更高的三維信息。而在計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的過程中，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面已經(jīng)與測繪技術(shù)實(shí)現(xiàn)了有效的結(jié)合，與此同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也受到了更多的關(guān)注，并且虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市規(guī)劃領(lǐng)域中也得以成功的應(yīng)用。除此之外，在工程項(xiàng)目建設(shè)設(shè)計(jì)以及人們?nèi)粘Ｉ钪械拿總€(gè)角落也都有著非常廣泛的應(yīng)用，比如廣告、影視、游戲、教學(xué)等等，這也說明了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展也在逐漸改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)生活方式，并且為人們提供了更多的便利。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)的建立方法以及相關(guān)比較討論

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用主要是通過計(jì)算機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)的，其中主要方法可以分為基于圖像和基于模型兩種不同的分類。其中基于模型的方法是面向物體的幾何模型的，其幾何數(shù)據(jù)也是物體數(shù)據(jù)的重要組成部分，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)可以將圖形構(gòu)建成為數(shù)據(jù)模型，并且也可以將模型構(gòu)建工具來加以實(shí)現(xiàn)，利用這種方法實(shí)現(xiàn)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠具有更多的現(xiàn)實(shí)感，對于空間屬性的關(guān)聯(lián)性也更高，這也是基于模型的建立方法的優(yōu)點(diǎn)，然而這種方法也存在著一定的缺點(diǎn)，比如在數(shù)據(jù)量上相對較大，操作會(huì)相對較為困難。如果研究內(nèi)容的數(shù)據(jù)量相對較少，對于質(zhì)量的要求較高的話，那么利用基于模型的建立方法能夠更好的獲得虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的建立。虛擬環(huán)境構(gòu)建的難點(diǎn)主要在于模型的構(gòu)建上，所用的計(jì)算機(jī)軟件也有多種，其中AutoCAD以及3Dmax都可以進(jìn)行模型的構(gòu)建，而本文主要介紹了基于3Dmax中虛擬現(xiàn)實(shí)的建立過程，在實(shí)際的操作過程中，也可以分為兩種不同的方法，下面主要對3Dmax中虛擬現(xiàn)實(shí)兩種不同的構(gòu)建方法進(jìn)行了相應(yīng)的比較，以供參考。

1 局部—整體

先局部后整體的制作方法是通過軟件來創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實(shí)的各個(gè)組成部分，而后講不通的組成部分進(jìn)行優(yōu)化模型以及塌陷等各項(xiàng)操作，從而使不同的部分形成一個(gè)整體，而后將其中的材質(zhì)、燈光等各項(xiàng)部分進(jìn)行制作。這種方法在應(yīng)用過程中的操作相對交單，并且制作的成功率也相對較高。但是在數(shù)據(jù)量較大的情況下，利用這種方式的工作量就會(huì)增加，并且所占用的系統(tǒng)資源也相對較大。因此這種方式多用于相對較為簡單的幾何模型構(gòu)建中，同時(shí)對于矢量數(shù)據(jù)的情況要有準(zhǔn)確的把握。

2 整體—局部

這種模型的構(gòu)建方式需要按照矢量數(shù)據(jù)來把多邊形擠出的方法來從模型的整體中不斷的創(chuàng)建出模型的各個(gè)部分，從而形成要求的制作模型。利用整體-局部的制作方式可以有效的提高模型制作的效率，并且在工作中也能夠避免出現(xiàn)重復(fù)的現(xiàn)象，其中模型的局部細(xì)節(jié)質(zhì)量也相對較高。但這種方式也存在著一定的缺點(diǎn)，其中對于整體模型的質(zhì)量要求相對較高，在制作前需要準(zhǔn)備大量的前期工作。在制作模型的過程中，我們需要考慮到模型制作的工作量和制作效果，從而選擇更加適合的建模方法，這樣對于提高工作效率以及制作質(zhì)量都有著重要的作用。

四、基于3Dmax下虛擬實(shí)驗(yàn)室模型的建立

1 建立實(shí)體模型

實(shí)驗(yàn)室模型的建立可以利用CAD圖來導(dǎo)入到3Dmax中，將輪廓的數(shù)據(jù)繪制稱為平面圖，再利用3Dmax中的建模工具來形成新的實(shí)體模型。

利用3Dmax進(jìn)行建模也有著不同的方法，對于同一物體來說，建?？梢酝ㄟ^多種不同的方法來加以實(shí)現(xiàn)，在具體制作過程中需要按照個(gè)人的操作習(xí)慣和觀察的角度來完成。在實(shí)驗(yàn)室模型構(gòu)建過程中，墻體部分主要是利用對平面圖中線條的捕捉，通過修改器中的擠出命令來將樣條線擠出來加以實(shí)現(xiàn)的。其中窗洞的建立需要有窗洞的深度一樣的長方體與墻體進(jìn)行差集的布爾運(yùn)算來加以實(shí)現(xiàn)的。而柱子模型的建立是在導(dǎo)入的CAD圖形的擠出上來獲取相應(yīng)的位置，從而將其繪制稱為矩形或者圓形，再將其擠出來實(shí)現(xiàn)的。窗框、門框等部分的制作也可以先對其進(jìn)行擠出，而后在進(jìn)行闖將，要保證在移動(dòng)過程中保持一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，而不會(huì)出現(xiàn)相對位移的現(xiàn)象。因此也可以看出，在制作的過程中，模型的建立主要針對了對二維模型的修改，在此基礎(chǔ)上將其轉(zhuǎn)化為三維的模型，這樣的制作方式能夠更好的保證制作的準(zhǔn)確度，同時(shí)也確保了模型制作的合理性，目前很多建筑模型的制作中大多都采用了這樣的制作方法。

2 材質(zhì)貼圖

采用3Dmax制作軟件的優(yōu)勢在于可以更好的提高模型的逼真度，其中3Dmax中材質(zhì)貼圖的功能也是必不可少的重要部分，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室模型制作過程中，圖片的采集是一個(gè)重要的步驟，比如地板、墻體、門窗等部分都可以通過圖片的采集來進(jìn)行模型的建立，并且通過貼圖的方式也能更好的提高模型的逼真度。在貼圖的應(yīng)用前，也需要對圖片進(jìn)行有效的處理，比如可以通過Photoshop等軟件對圖片的色彩、進(jìn)行處理，這樣也最大限度的保證了貼圖的質(zhì)量。另外，3Dmax還具有自由的材質(zhì)編輯功能，比如實(shí)現(xiàn)玻璃、金屬等材質(zhì)的模型效果。

3 烘焙貼圖

3Dmax為模擬太陽光線或室內(nèi)燈光會(huì)加入燈光工具，選擇與真實(shí)場景相匹配的燈光選項(xiàng)來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中的燈光效果。

五、三維實(shí)體建模環(huán)節(jié)

在虛擬環(huán)境構(gòu)建的虛擬環(huán)境建模問題是最麻煩的。在建模的過程中，應(yīng)根據(jù)事物的不同處理之間的差異，具體的實(shí)現(xiàn)模型，可以根據(jù)以下幾個(gè)方面：建模的原則：基于保障對象和塑性模型的真實(shí)性，盡量使模型包含的人臉數(shù)最少，只有當(dāng)它是必要的細(xì)化工具優(yōu)化模型。嘗試在一個(gè)合理的紋理壓縮，紋理的像素大小應(yīng)加工成2N功率。為了正確顯示紋理。精心構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)庫。確保三點(diǎn)數(shù)據(jù)文件將是最小的，以保證實(shí)時(shí)繪制時(shí)跳的幀速率水平較低，最高的圖像的連續(xù)性。建模的內(nèi)容包括：建模的地形、地貌、單體建筑造型、環(huán)境小的建模等。

1 地形地貌建模

通常使用的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)，通過選擇合適的算法建立三維表面模型，按照與緯度和經(jīng)度的相應(yīng)的表面模型，將正射影像圖作為表面紋理，但是這種方法更適合于大面積的地形環(huán)境，豐富的變化區(qū)域。對于精度要求，提供的航拍灰度自動(dòng)生成山模型。高精度相對，空中的灰度圖像是很難通過的地形圖，達(dá)到所需的要求建造的，這兩個(gè)部分結(jié)合在一起形成的地形模型，形成一個(gè)三維地形景觀房。

2 樓體建模

你可以使用MultiGen Creator軟件為基礎(chǔ)，輔以集中在3Dmax建模方法和建模3Dmax中一個(gè)獨(dú)特的建筑，然后3D文件到Multi Gen，編輯的減少簡化多邊形表面模型，不需要。對于一般的建筑造型，直接在mutilnen創(chuàng)造者，顯示了該模型的基本輪廓和結(jié)構(gòu)，參數(shù)調(diào)整模型，得到不同分辨率的模型，以滿足虛擬場景的實(shí)時(shí)顯示的需要。

3 環(huán)境建模

環(huán)境通常指電話亭的樹木，所以，在街上的燈和具有一些共同的特點(diǎn)，高重復(fù)性的對象。在虛擬系統(tǒng)，他們應(yīng)該使用盡可能少的表面上。這種模型的建立主要用于2維模型結(jié)合透明紋理創(chuàng)建的3個(gè)維度的影響模型，即代替詳細(xì)模型的映射，并以視圖旋轉(zhuǎn)屬性的模型，因此無論從哪個(gè)角度瀏覽，可以看到整個(gè)對象，所以實(shí)現(xiàn)一個(gè)逼真的效果的目的。

結(jié)語

加強(qiáng)對3Dmax的虛擬現(xiàn)實(shí)的建立過程的研究，可以使3Dmax的適用性更強(qiáng)，也是我國科技不斷發(fā)展的體現(xiàn)，是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的研究。

參考文獻(xiàn)

[1]彭海輝.基于3Dmax的虛擬現(xiàn)實(shí)的建立過程的探討[J].電子測試，2013（03）：166-168.

[2]高潔.基于3Dmax的虛擬現(xiàn)實(shí)的建立過程的探討[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2013（06）：66-69.