基于3dsMax的室外建筑建模技術(shù)的應(yīng)用探討

趙青+楊曉波

摘要：3ds Max是一款十分強(qiáng)大的建模軟件，不同于普通建模。虛擬場景建模技術(shù)強(qiáng)調(diào)了更多的細(xì)節(jié)處理和真實(shí)性，許多產(chǎn)品和建筑的設(shè)計(jì)過程也越來越多地采用了3ds Max技術(shù)進(jìn)行虛擬場景的創(chuàng)建。該文通過拍攝照片用AutoCAD制作平面五視圖，在CAD底圖的基礎(chǔ)上采用3ds Max多邊形建模方法進(jìn)行室外建筑建模，通過實(shí)例制作探究總結(jié)了3ds Max在建筑虛擬場景建模時的技巧和方法，對室外建筑建模技術(shù)的提高有一定幫助。

關(guān)鍵詞：3ds Max；虛擬場景；建模

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）08-0260-03

Abstract：3ds Max is a very powerful modeling software.different from the ordinary model，Virtual scene modeling technique emphasized more details of the deal and authenticity， many products and architectural design process is more and more use of technology to create a virtual 3ds Max scene. The photographs made five plane view using AutoCAD， based on CAD map using 3ds Max polygon modeling method of outdoor architectural modeling techniques and methods， summed up the 3ds Max in the construction of virtual scene modeling research by example， is helpful to improve the outdoor architectural modeling technology.

Key words： 3ds Max；virtual scene；modeling

1 虛擬場景建模技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，虛擬場景建模技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)表現(xiàn)中發(fā)揮著越來越重要的作用。利用計(jì)算機(jī)軟件可以制作建筑效果圖，讓人們可以體驗(yàn)到建筑的空間感受。虛擬場景建模技術(shù)是三維效果表現(xiàn)的關(guān)鍵步驟，3ds Max是目前PC機(jī)上使用最廣泛的虛擬場景建模技術(shù)軟件，它的建模功能強(qiáng)大、制作流程高效簡潔，并且擁有大量優(yōu)秀的輔助插件，廣泛應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)、場景漫游等方面。使用3ds Max建模，建筑場景的規(guī)模越大，場景越復(fù)雜，建模時所形成的多邊形就越多。如果整個場景中模型的數(shù)量和面數(shù)太多，那么就會影響場景顯示的實(shí)時性。因此必須針對不同的對象運(yùn)用適合的建模方法，并且采用一定的優(yōu)化方法來解決模型精度與實(shí)時性之間的矛盾。

2 基本設(shè)計(jì)思路

首先要對虛擬場景建模對象的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與處理，繪制出CAD底圖，然后利用3ds Max建模技術(shù)依照CAD底圖進(jìn)行虛擬場景建模，并對所建模型進(jìn)行優(yōu)化處理，最后為所建模型添加材質(zhì)和貼圖并進(jìn)行渲染、導(dǎo)出操作。如圖1所示。

3 數(shù)據(jù)收集與處理

在虛擬場景建模之前，首先要對建筑場景進(jìn)行實(shí)地取景、拍攝照片，最好收集到地形圖、建筑圖紙等。

由于未能收集到本場景的建筑圖紙等有效數(shù)據(jù)，筆者便采取實(shí)地取景、拍攝照片的方法獲取數(shù)據(jù)信息。依據(jù)收集整理的照片在AutoCAD中繪制出場景的二維平面五視圖，即正視圖、左視圖、右視圖、后視圖、頂視圖，使得此次3ds Max虛擬建模方便許多。建模前的取景拍攝，一是可以作為建模的參照；二是在沒有地形圖或圖紙的情況下，可以根據(jù)照片制作CAD五視圖；三是可以通過制圖軟件處理后作為模型貼圖使用。如圖2。

4 創(chuàng)建模型

3ds Max中有多種虛擬建模方法，如面片建模、多邊形建模、NURBS建模等。建模時可根據(jù)不同對象的特點(diǎn)選用合適的方法來進(jìn)行建模，要盡可能地減少模型復(fù)雜度，以便于后期的添加材質(zhì)、貼圖以及渲染輸出。多邊形建模方法簡便快捷，不但能創(chuàng)建任何表面，而且可以滿足細(xì)節(jié)要求，通常用于創(chuàng)建場景中的主體建筑模型。

具體過程如下：首先要簡化前期繪制的CAD底圖，刪除圖紙中的圖框、輔助線、數(shù)字、文字、填充圖形等不屬于建模的部分，將簡化后的CAD圖紙導(dǎo)入到3ds Max中，通常情況下，在場景建模之前要進(jìn)行單位設(shè)置，這樣才能制作出精確的對象（執(zhí)行“自定義>菜單設(shè)置”菜單命令，打開“單位設(shè)置”對話框，然后在“顯示單位比例”選項(xiàng)組下選擇一個“公制”單位一般為“毫米”，接著還要設(shè)置“系統(tǒng)單位設(shè)置”，選擇“系統(tǒng)單位比例”一般也為“毫米”）。然后在二維底圖上選擇相應(yīng)的樣條線或多邊形，為其添加Extrude（擠出）修改器，根據(jù)真實(shí)情況設(shè)置一定的擠出高度或數(shù)量，從而生成三維模型。再使用可編輯多邊形工具，通過點(diǎn)、邊、面的一些功能操作，為模型添加細(xì)節(jié)以接近真實(shí)場景。此外，為了使模型制作盡量精簡，建模中需要進(jìn)行的布爾運(yùn)算最好在二維圖形中完成。例如，下文中的墻面和門窗的創(chuàng)建皆使用了布爾運(yùn)算。最后要對生成的模型添加材質(zhì)和貼圖，即可完成主體建筑物的三維建模。

本文以西藏民族大學(xué)研究生女宿舍樓為例進(jìn)行虛擬場景建模技術(shù)的探究，如圖3。在創(chuàng)建這棟樓的模型時，應(yīng)注意主樓的陽臺和頂層建筑、矮樓的曲面墻壁和曲面窗戶等部分的創(chuàng)建，以及建模的順序和各部分的分離操作等等。

4.1 導(dǎo)入CAD圖

將制作好的CAD底圖導(dǎo)入3ds Max中。應(yīng)在導(dǎo)入CAD底圖后，將其“成組”并“鎖定”，避免誤操作。

4.2 創(chuàng)建主體模型

這棟樓場景較大，為了方便建模，在虛擬場景建模時，應(yīng)分塊進(jìn)行建模，然后組合。

1）創(chuàng)建左視墻面

有兩種方法

第一種，直接在CAD左視底圖上勾出墻和窗戶的外輪廓，利用“修改器”中的“擠出”命令擠出墻的厚度；

第二種，在“標(biāo)準(zhǔn)幾何體”中選擇“長方體”，直接創(chuàng)建出墻面和窗戶并轉(zhuǎn)換成“可編輯多邊形”，然后在“復(fù)合對象”中選擇“ProBoolean”進(jìn)行“差集”運(yùn)算（這里的“proboolean”為超級布爾，它彌補(bǔ)了boolean的很多缺點(diǎn)，功能更加完善，避免出現(xiàn)“缺面”等“bug”）。為了使模型盡量精簡，在建模過程中進(jìn)行優(yōu)化，最好是在二維圖形時進(jìn)行“ProBoolean”運(yùn)算。

2）創(chuàng)建樓層地面和陽臺

在CAD底圖上直接創(chuàng)建大小合適的長方體作為樓層地面，用“樣條線”中的“線”和“弧”創(chuàng)建出陽臺的輪廓，通過“復(fù)合圖形”中的“放樣”做出陽臺和弧形地面。陽臺的創(chuàng)建方法并不單一，比如還可以通過將“弧”附加給“線”，然后依次選擇“輪廓”、添加“擠出”修改器來實(shí)現(xiàn)。

接著創(chuàng)建后視墻面和前視墻面。和左視墻面的創(chuàng)建方法基本相同，但這里窗戶和門的創(chuàng)建要使用“工具>陣列”，陣列可以將復(fù)制對象精確的排列，避免復(fù)制和移動時產(chǎn)生誤差，然后再使用“擠出”或“ProBoolean”運(yùn)算，如圖4所示。

3）創(chuàng)建建筑內(nèi)部的墻壁和矮樓

建筑內(nèi)部墻壁的創(chuàng)建很簡單，通過CAD底圖創(chuàng)建一個合適的長方體，將它和樓層地面通過“陣列”組合。矮樓的創(chuàng)建方法和主樓是一樣的，要注意的就是矮樓曲面墻面和窗戶的創(chuàng)建。創(chuàng)建時，要將其轉(zhuǎn)換成“可編輯多邊形”，在“面級選擇“擠出”命令即可。

4）樓頂建筑

創(chuàng)建一個長方體，轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形，通過“連接”、“擠出”命令做出屋體，然后創(chuàng)建一個合適的“圓柱”放置在前視面的合適位置，用“超級布爾”的“差集”運(yùn)算做出窗戶。右側(cè)屋頂?shù)慕ㄖ?，是?chuàng)建了圓柱和球體通過“超級布爾”的“并集”得到的。上方的長方形曲面有很多種創(chuàng)建方法，比如創(chuàng)建一個合適長方體，添加“彎曲”修改器得到；或者創(chuàng)建一個長方形截面，切球體創(chuàng)建一條合適大小的“弧”作為路徑，通過“放樣”得到等等。

5）樓梯

樓梯的創(chuàng)建主要用到的是“陣列”命令，一般情況下我們只需要創(chuàng)建一個合適的長方體，在相應(yīng)軸上做“陣列”變換就可以了。但是這里的樓梯的臺階背面是一個平面，所以必須先創(chuàng)建一個類似的截面圖形，然后添加“擠出”修改器做出一個臺階面，最后再進(jìn)行“陣列”變換，扶手的欄桿用同樣的方法可以實(shí)現(xiàn)。創(chuàng)建扶手時，先創(chuàng)建一個橢圓刨面，然后繪制軌跡，通過“放樣”完成，如圖5。

個體模型創(chuàng)建完成后，進(jìn)行模型合并。這里不能單純的用手動“移動”完成，需要執(zhí)行“工具>對齊”命令（快捷鍵Alt+A）。對齊工具可以讓模型之間結(jié)合的天衣無縫，還要靈活利用“成組”、“解組”以及“捕捉”等工具，從而很大程度的提高工作效率。

5 添加材質(zhì)和貼圖

模型建好之后，便要為每一部分添加材質(zhì)和貼圖。首先我們要將不同部分“分離”為獨(dú)立的對象（這部分可在建模過程中實(shí)現(xiàn)），為了減少誤操作和減輕工作難度，在添加材質(zhì)和貼圖時我們應(yīng)熟練采用“孤立”工具（快捷鍵Alt+Q）完成。

6 渲染輸出

按照所需要求設(shè)置好輸出參數(shù)和路徑輸出即可，如圖6所示。

7 結(jié)束語

本文重點(diǎn)探究了使用3ds Max進(jìn)行建筑虛擬場景建模的方法和技巧。例如在創(chuàng)建每一部分模型時，為了降低單個模型的建造難度和減少工作量，應(yīng)先分析所建模型的結(jié)構(gòu)，合理利用虛擬建模方法，靈活采用“對齊”、“陣列”、“鏡像”、“孤立”等工具。如上述建模過程中，左右的曲面“屋頂”部分便可以使用“鏡像”工具；樓梯的創(chuàng)建正是使用了“陣列”工具才得以簡單化；整體模型的組合也是采用了“對齊”工具等等。對3ds Max建筑虛擬場景建模技術(shù)的探討，有利于加深對3ds Max建模工具的認(rèn)知，熟悉建模技術(shù)，為虛擬場景建模打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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