3DSMAX在虛擬場(chǎng)景建模中的應(yīng)用分析

倪 燁

（江西信息應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 南昌 330043）

3DSMAX在虛擬場(chǎng)景建模中的應(yīng)用分析

倪 燁

（江西信息應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 南昌 330043）

在虛擬場(chǎng)景建模中，采用3DSMAX技術(shù)能夠?qū)F(xiàn)實(shí)中存在的真實(shí)事物真實(shí)地表現(xiàn)出來(lái)，且借助3DSMAX技術(shù)優(yōu)秀的動(dòng)畫(huà)表現(xiàn)技術(shù)，能夠?qū)F(xiàn)實(shí)和理想中的動(dòng)畫(huà)完美呈現(xiàn)。這使3DSMAX技術(shù)被廣泛地應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)、建筑效果圖繪制、廣告影視制作等領(lǐng)域。文章主要分析了3DSMAX建模技術(shù)、3DSMAX建模工具，并以學(xué)校實(shí)驗(yàn)樓為例對(duì)3DSMAX的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)分析。

3DSMAX；虛擬場(chǎng)景建模；建模工具；應(yīng)用分析

3DSMAX技術(shù)是以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展為基礎(chǔ)的，通過(guò)3DSMAX技術(shù)進(jìn)行虛擬場(chǎng)景建模，可以提高虛擬場(chǎng)景的設(shè)計(jì)效果，使得設(shè)計(jì)效果圖轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體圖像，相比于傳統(tǒng)的二維圖像更具有形象性。

1 3DSMAX技術(shù)理論概述

1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

交互性、沉浸性以及構(gòu)想性構(gòu)成了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最基本的特征。其中交互性指的是體驗(yàn)者在構(gòu)建的虛擬環(huán)境中對(duì)物體進(jìn)行具體操作并且從虛擬環(huán)境當(dāng)中得到反饋的自然程度。沉浸性具體指的是體驗(yàn)者在基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的場(chǎng)景中具有十分真實(shí)的感受。構(gòu)想性具體指是在基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的虛擬空間中有廣闊的可想象空間，能夠有效拓展人類認(rèn)知范圍。借助于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行環(huán)境構(gòu)建不僅可以真實(shí)還原現(xiàn)實(shí)世界中存在的環(huán)境，同時(shí)也能夠借助該技術(shù)搭建現(xiàn)實(shí)中不存在的場(chǎng)景。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，計(jì)算軟件技術(shù)發(fā)展不斷成熟，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在社會(huì)生產(chǎn)中的應(yīng)用也日益廣泛，3DSMAX技術(shù)也在室內(nèi)設(shè)計(jì)展示、博物館展示、實(shí)驗(yàn)室展示以及教育培訓(xùn)等諸多領(lǐng)域得到應(yīng)用。當(dāng)前，主要的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以分為3類分別是圖形渲染的建模技術(shù)；基于圖像的建模技術(shù)；基于圖形與圖像的混合建模技術(shù)。其中3DSMAX技術(shù)屬于圖形渲染的建模技術(shù)，并且得到了廣泛應(yīng)用。

2 3DSMAX技術(shù)概述

3DSMAX是一種以三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)作為基礎(chǔ)的圖像渲染和制作軟件。在3DSMAX技術(shù)問(wèn)世之前，在進(jìn)行CG設(shè)計(jì)的過(guò)程中，使用最廣泛的是SGI圖形工作站，SGI工作站是以DOS技術(shù)作為操作系統(tǒng)的，并且其對(duì)技術(shù)人員的要求十分高。自從3DSMAX系統(tǒng)和Windows系統(tǒng)出現(xiàn)之后，在進(jìn)行CG設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)的難度得到了大幅度的降低。當(dāng)前，虛擬場(chǎng)景建模中3DSMAX的使用范圍最為廣泛，例如其在游戲制作、動(dòng)漫制作、建筑設(shè)計(jì)等廣泛的領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了良好的效果。由于這一技術(shù)主要是在Windows系統(tǒng)下運(yùn)行，使其在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，圖表設(shè)計(jì)更加合理，操作更加簡(jiǎn)便，這讓3DSMAX成為當(dāng)前PC當(dāng)中的主要三維建模軟件。

2 3DSMAX在虛擬場(chǎng)景建模中的應(yīng)用—以學(xué)校場(chǎng)景建模為例

2.1 基于3DSNMAX的三維模型創(chuàng)建

在利用3DSMAX技術(shù)對(duì)虛擬學(xué)校場(chǎng)景進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)的難點(diǎn)是學(xué)校的樹(shù)木。要將學(xué)校真實(shí)存在的樹(shù)木具體在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中顯示出來(lái)，需要進(jìn)行十分細(xì)致的建模，或者是在進(jìn)行學(xué)校虛擬場(chǎng)景設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)采用其他插件實(shí)現(xiàn)樹(shù)木模型的建立，雖然采用其他插件技術(shù)能取得了很好的效果，但是由于其所占的空間大，最終會(huì)影響虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的運(yùn)行效果。因此，在進(jìn)行學(xué)校虛擬空間設(shè)計(jì)時(shí)，為了提高樹(shù)木設(shè)計(jì)效果，保證運(yùn)行速度，在進(jìn)行樹(shù)木建模是采用紋理貼圖的辦法。采用這一方法的關(guān)鍵是樹(shù)木圖片紋理處理。這就要求在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)時(shí)需要將圖片進(jìn)行鏤空處理，并且處理的好壞直接關(guān)系到在虛擬空間中的設(shè)計(jì)效果。

在利用3DSMAX進(jìn)行校園虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境設(shè)計(jì)時(shí)，學(xué)校道路等封閉區(qū)域的制作，可以直接通過(guò)3DSMAX線條完成，之后使用修改器列表中的擠出命令將擠出數(shù)量設(shè)置為零，為了對(duì)模型的大小進(jìn)行有效控制，需要對(duì)樣條曲線的“邊”以及“步數(shù)”進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置。在模型設(shè)計(jì)時(shí)，個(gè)體模型在設(shè)計(jì)時(shí)相對(duì)簡(jiǎn)單，首先在3DSMAX中根據(jù)實(shí)際尺寸進(jìn)行模型設(shè)計(jì)，之后利用照片進(jìn)行貼圖和渲染，這樣能夠達(dá)到比較好的設(shè)計(jì)效果。在校園實(shí)體模型設(shè)計(jì)時(shí)大多采用“樣條曲線”加“擠出”命令進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，對(duì)于一些比較復(fù)雜的模型需要使用“放樣”、“車削”的方法進(jìn)行創(chuàng)建。

2.2 3DSMAX校園虛擬場(chǎng)景設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

對(duì)學(xué)校虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)中，學(xué)校單位模型的面數(shù)、個(gè)數(shù)、貼圖數(shù)量以及大小，對(duì)學(xué)校虛擬場(chǎng)景的運(yùn)行速度有很大影響。因此，設(shè)計(jì)的學(xué)校虛擬場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化，較少貼圖及其大小，是學(xué)校虛擬現(xiàn)實(shí)三維模型建立的關(guān)鍵技術(shù)之一。此外，對(duì)虛擬場(chǎng)景中模型貼圖照片的拍攝以及其處理對(duì)三維模型渲染十分重要。 在利用3DSMAX進(jìn)行三維模型構(gòu)建時(shí)，需要注意模型的定點(diǎn)數(shù)、變數(shù)、步數(shù)以及個(gè)數(shù)的優(yōu)化。在進(jìn)行學(xué)校虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景設(shè)計(jì)時(shí)，選取學(xué)校的實(shí)驗(yàn)樓為例，學(xué)校實(shí)驗(yàn)樓模型文件大小是1.4 M，圖像以及對(duì)象的設(shè)計(jì)一共是364個(gè)并且包含42 136個(gè)面，還有21 576個(gè)定點(diǎn)。學(xué)校實(shí)驗(yàn)樓模型構(gòu)建主要采用的是樣條曲線的“擠出”和“放樣”的命令，對(duì)樣條曲線的變數(shù)、步數(shù)以及其擠出段數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理。對(duì)放樣模型圖形步數(shù)和路徑步數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理，刪除模型中看不到的面，這樣可以大大減少模型面數(shù)和圖形個(gè)數(shù)。優(yōu)化處理以后，對(duì)該模型的文件大小為1.4 M，圖形和對(duì)象共計(jì)351個(gè)，面數(shù)共計(jì)15 902 個(gè)，頂點(diǎn)數(shù)8 632 個(gè)，這樣可以大大節(jié)省計(jì)算機(jī)的運(yùn)算次數(shù)。

在對(duì)設(shè)計(jì)的虛擬場(chǎng)景中的貼圖進(jìn)行處理時(shí)，要盡可能保證模型的清晰度，在此基礎(chǔ)上才能減少貼圖的分辨率。通過(guò)對(duì)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)樓進(jìn)行虛擬場(chǎng)景設(shè)計(jì)如圖1所示，其具體的設(shè)計(jì)效果的材質(zhì)庫(kù)文件大小為8 M，修改材質(zhì)庫(kù)圖片大小，確保每一張圖片最長(zhǎng)邊的分辨率是256像素，最終材質(zhì)庫(kù)文件大小為587 KB，其渲染效果如圖2所示。從兩幅圖的實(shí)際效果來(lái)看，渲染效果基本相同，但是在細(xì)節(jié)有所損失，為了提高虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的速度，在注重效果的同時(shí)，通過(guò)降低分辨率是很好的選擇。

圖1 高分辨率材質(zhì)的實(shí)驗(yàn)樓模型渲染圖

圖2 低分辨率材質(zhì)的實(shí)驗(yàn)樓模型渲染圖

3 校園虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景烘焙

烘焙的主要目的是將3DSMAX中的物體表面的光影關(guān)系通過(guò)貼圖的方式帶到虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中去，以確保物體的真實(shí)性；如果對(duì)物體表面的貼圖不進(jìn)行烘焙處理，而是將其直接導(dǎo)入到虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景當(dāng)中去，會(huì)帶給人一種虛假、不真實(shí)的感受。

在利用3DSMAX進(jìn)行學(xué)校虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景建模采用的是3DSMAX烘焙工具“Rendering | Render ToTexture”命令。

對(duì)虛擬場(chǎng)景進(jìn)行烘焙是對(duì)場(chǎng)景完成渲染之后進(jìn)行，其具體的操作步驟如下：

首先，是在3DSMAX中選擇需要進(jìn)行的烘焙模型。

其次，單擊[endering][|Render To Texture]，隨后便會(huì)彈出Render To Textures對(duì)話框。

最后，根據(jù)依次按照?qǐng)D3所示的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，圖中提示部分是必須設(shè)置的，其他為默認(rèn)參數(shù)，設(shè)置完畢后點(diǎn)擊Render開(kāi)始烘焙。

圖3 3DSMAX烘焙步驟

在利用3DSMAX完成虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景制作后，需要將學(xué)校虛擬場(chǎng)景模型導(dǎo)出。

4 結(jié)語(yǔ)

文中以3DSMAX技術(shù)為基礎(chǔ)，以學(xué)校實(shí)驗(yàn)樓為例，設(shè)計(jì)了虛擬場(chǎng)景模型。在進(jìn)行場(chǎng)景設(shè)計(jì)時(shí)，受客觀條件限制，并不是一味求真，必須結(jié)合設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)經(jīng)費(fèi)等因素進(jìn)行綜合考慮，選擇合理設(shè)計(jì)方案。

[1]趙青，李欣亮. 基于3DSMAX的虛擬現(xiàn)實(shí)建模技術(shù)研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（2）：84-85.

[2]鄒紅，王健，馬英瑞，等. DSMAX在虛擬場(chǎng)景建模中的應(yīng)用[J].智能計(jì)算機(jī)與應(yīng)用，2012（4）：75-77.

[3]郭涌，王學(xué)孔. 虛擬現(xiàn)實(shí)建模技術(shù)中的DSMAX技術(shù)分析[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2012（9）：218-219，221.

[4]鄧石蘭. 3DSMAX建模技術(shù)在陶瓷茶具造型中的應(yīng)用分析[J].陶瓷科學(xué)與藝術(shù)，2013（1）：14-17.

[5]黃靜，張紅忠. 3DSMAX在虛擬現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用[J].測(cè)繪與空間地理信息，2013（2）：124-126.

Analysis of application of 3DSMAX in modeling of virtual scene

Ni Ye
（Jiangxi Vocational and Technical College of Information Application, Nanchang 330043, China）

In the virtual scene modeling, using 3DSMAX technology can be able to manifest the real thing in reality, and with the help of outstanding animation performance technology of 3DSMAX technology, the the animation in ideal and the reality can be expressed perfectly. This makes 3DSMAX technology widely used in product design, architectural rendering, advertising, film and television production and other fields. This paper mainly analyzes the 3DSMAX modeling technology, 3DSMAX modeling tools, and makes a detailed analysis of the practical application of 3DSMAX by taking the school laboratory building as an example.

3DSMAX; virtual scene modeling; modeling tool; application analysis

倪燁（1982— ），女，江西南昌，本科，講師；研究方向：計(jì)算機(jī)技術(shù)，數(shù)字媒體設(shè)計(jì)，環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)，建筑景觀表現(xiàn)。