三維虛擬場景設(shè)計與實現(xiàn)

趙艷+趙倩+于欣楠

摘要：隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，以及應(yīng)用和普及，三維建模技術(shù)已經(jīng)悄然成為必不可少的一部分，例如數(shù)字城市的建設(shè)、場館仿真、地產(chǎn)模型、室內(nèi)設(shè)計等方面都開始利用三維建模技術(shù)創(chuàng)建虛擬模型，主要采用3D Max、Maya等軟件技術(shù)實現(xiàn)，同3D Max相比，Maya的操作會更加復(fù)雜，但建模會很精細(xì)，本文主要采用Maya三維建模技術(shù)實現(xiàn)卡通城堡建模。

關(guān)鍵詞：三維虛擬場景、卡通城堡建模

城堡的建筑藝術(shù)經(jīng)過長期的發(fā)展演變，主要形成兩種有代表性的風(fēng)格，即羅馬式與哥特式。其中，羅馬式以筒拱作為典型代表特征，交叉應(yīng)用于壁柱和封閉拱廊上，既堅固又有藝術(shù)性。它那圓形的塔樓、狹小的窗戶、半圓形的拱門和低矮的圓屋頂以及逐層挑出的門框給人一種神秘幽暗之感。哥特式以玻璃鑲嵌窗為主要代表特征，其內(nèi)部寬、高且明亮，當(dāng)陽光透過鑲嵌窗的時候，彩色的光線在斑駁離奇的墻壁上閃現(xiàn)著出奇的美麗。

1.卡通城堡建模

卡通城堡模型的設(shè)計與實現(xiàn)，根據(jù)卡通城堡造型特點(diǎn)結(jié)合現(xiàn)代和古代建筑造型特點(diǎn)，通過多邊形擠出、附加曲線、插入循環(huán)邊、交互式分割工具、放樣、編輯網(wǎng)格等命令的使用來進(jìn)行創(chuàng)作。

1.1卡通城堡中勾連搭建模

卡通城堡中勾連搭造型設(shè)計，頂面高低起伏，跌壯連綿，更加凸顯了造型的曲面特征。綜合應(yīng)用Maya多邊形建模和曲面建模，房體模型使用多邊形立方體調(diào)節(jié)形狀并擠出房體，選擇頂面擠出并縮放，同理，選擇四個角邊，倒角并擠出。房頂造型先創(chuàng)建貝茲曲線，繪制曲線，點(diǎn)選的同時拖拽出控制柄。曲面放樣生成多邊形，選擇多邊形面擠出多次復(fù)制并縮放，進(jìn)行細(xì)節(jié)刻畫，模擬其它邊沿造型。

1.2卡通城堡中十字脊建模

十字脊造型奇特，建模較復(fù)雜，且沒有可參考的依據(jù)，本文經(jīng)過多次探索，采用Maya的多邊形建模技術(shù)，找到快捷的三步建模法。第一步創(chuàng)建多邊形，調(diào)節(jié)分段數(shù)，寬度、深度細(xì)分?jǐn)?shù)均為3；第二步進(jìn)入線層級調(diào)節(jié)頂邊線的位置到中心分布，并移動調(diào)節(jié)邊的位置，然后調(diào)節(jié)點(diǎn)的位置并刪除多余的邊；第三步選擇側(cè)面，執(zhí)行編輯網(wǎng)格下的擠出命令，多次擠出并設(shè)置數(shù)量值，實現(xiàn)十字脊效果。

1.3卡通城堡中歇山建模

卡通城堡中歇山造型設(shè)計源于古代城堡的設(shè)計靈感，屋脊上端兩個對稱的雙耳做裝飾，融合上揚(yáng)的四角，其特點(diǎn)得以展現(xiàn)。在實現(xiàn)上采用Maya多邊形建模并擠出造型，插入循環(huán)邊并調(diào)整造型，分別選中四條邊進(jìn)行編輯網(wǎng)格中的倒角處理，并將倒角出的面進(jìn)行擠出，選擇模型并通過修改激活命令，使用曲線繪制垂脊造型。

多次復(fù)制并移動曲線，選擇兩條曲線執(zhí)行曲面下的放樣命令，放樣成多邊形。在面模式下，框選所有的面，編輯網(wǎng)格并擠出。復(fù)制一個到右側(cè)，并設(shè)置其縮放的Z軸值為-1，通過修改并取消激活，進(jìn)行四個角點(diǎn)的上揚(yáng)處理。

1.4卡通城堡中盔頂建模

卡通城堡中盔頂造型設(shè)計源于古代戰(zhàn)士的頭盔，堅固而美觀。該模型的圓型頂部加上揚(yáng)的四角底部設(shè)計造型難于實現(xiàn)，為更好地使頂部與底部有機(jī)結(jié)合無縫對接。特采用Maya多邊形球體，調(diào)節(jié)分段數(shù)，軸向和高度細(xì)分?jǐn)?shù)均為8或12，在側(cè)視圖使用邊模式將底面半球刪除，在透視圖中使用多邊形擠出，并通過多次擠出縮放實現(xiàn)大致造型，再將多余的四條或八條邊，通過調(diào)節(jié)點(diǎn)的形式縮成四條邊。然后插入循環(huán)邊，向下移動，同時調(diào)節(jié)四個角點(diǎn)的上揚(yáng)形狀。

1.5卡通城堡中圓攢尖頂建模

卡通城堡中圓攢尖頂造型設(shè)計形狀不規(guī)則，采用Maya Nurbs建模技術(shù)，首先創(chuàng)建圓形曲線，調(diào)節(jié)分段數(shù)為12個、隔點(diǎn)選擇縮放調(diào)整成6個邊，選擇曲線并復(fù)制縮放。全選曲線并放樣成多邊形。選擇頂端循環(huán)邊，執(zhí)行"編輯網(wǎng)格"中的"填充洞"，多次進(jìn)行多邊形面擠出，最終實現(xiàn)的圓攢尖頂模型。

1.6卡通城堡中工字頂建模

卡通城堡中工字頂設(shè)計源于古代宮殿，整體造型宏偉大氣，氣勢磅礴。其實現(xiàn)采用Maya建模技術(shù)，首先創(chuàng)建多邊形立方體，調(diào)節(jié)分段數(shù)，選擇頂面擠出建筑體。使用多邊形立方體，擠出（位移并縮放），選擇四角邊進(jìn)行倒角擠出，制作垂脊，選擇頂面四個邊倒角擠出正脊。復(fù)制并移動縮放生成第二層房頂。然后創(chuàng)建多邊形立方體通過編輯網(wǎng)格菜單下的面擠出制作頂層閣樓，注意布線規(guī)律，工字頂模型細(xì)節(jié)修飾。

最后選擇第一層房頂面擠出第二層房體；創(chuàng)建多邊形圓柱體，調(diào)節(jié)參數(shù)，在頂視圖中復(fù)制，使用移動工具位移，重復(fù)上兩步的操作，直到完成四周圓柱體的復(fù)制操作。創(chuàng)建多邊形立方體，插入循環(huán)邊（同時插入5條）并選擇相應(yīng)的面擠出臺階高度，制作出臺階。工字頂細(xì)節(jié)和整體造型效果如圖所示。

2.小結(jié)

本文通過Maya軟件技術(shù)，主要對卡通城堡中的勾連搭、十字脊、歇山、盔頂、圓攢尖頂、工字頂建筑模型進(jìn)行設(shè)計與實現(xiàn)。根據(jù)不同建筑造型特點(diǎn)，綜合應(yīng)用了Maya Nurbs建模技術(shù)、多邊形建模技術(shù)，將不同的建筑造型風(fēng)格特點(diǎn)，融入到卡通城堡的模型設(shè)計中，展現(xiàn)了古建筑的博大和造型多樣化，同時賦予卡通城堡以美感。endprint