基于3dsMax的虛擬校園的三維模型設(shè)計(jì)與制作

劉瑾

摘要：當(dāng)今三維技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)逐步融入到我們的日常生活中，如教育、科技表現(xiàn)、醫(yī)院治療、娛樂(lè)媒體等領(lǐng)域，而且這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展與運(yùn)用也會(huì)越來(lái)越趨于成熟與全面，本文主要圍繞淄博職業(yè)學(xué)院虛擬校園漫游系統(tǒng)的3ds Max建模流程和具體技術(shù)要求展開(kāi)論述。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；3ds Max建模；校園漫游

1. 引言

1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，照片、視頻等二維信息的呈現(xiàn)方式已不能完全滿足人們的需 求，隨著高校招生規(guī)模的擴(kuò)大和生源來(lái)源的地域性的多樣性，人們需要更加直觀、簡(jiǎn)潔、現(xiàn)實(shí)的方式了解校園，這就迫切需要一個(gè)新的校園展示平臺(tái)和方式。三維校園虛擬作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的一個(gè)應(yīng)用，突破了空間的局限性，能直觀地展現(xiàn)交互性的三維校園場(chǎng)景。它通過(guò)計(jì)算機(jī)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)真實(shí)校園內(nèi)部的場(chǎng)景進(jìn)行虛擬重現(xiàn)。具體而言，就是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，結(jié)合地理信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，將真實(shí)的校園地形、建筑、道路以及其他校園物體等信息進(jìn)行數(shù)字化和虛擬化，構(gòu)建一個(gè)具有一定真實(shí)感的虛擬校園環(huán)境。虛擬校園重現(xiàn)了一個(gè)逼真的三維校園，用戶可以在虛擬校園中通過(guò)交互方式漫游，為用戶帶來(lái)沉浸感的體驗(yàn)。

在3ds max虛擬校園漫游技術(shù)中不僅應(yīng)用到了軟件部分也同時(shí)應(yīng)用到了硬件部分，硬件主要包括三位投影儀和可攜帶式三位成像頭盔，還有光閥眼鏡。軟件部分主要應(yīng)用有3ds Max、V-Ray、Photoshop等三維模型材質(zhì)制作軟件和Unity虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)現(xiàn)軟件。

1.2 虛擬校園漫游技術(shù)

虛擬校園漫游技術(shù)在高校中的應(yīng)用是在近幾年才的到廣泛普及的，在20世紀(jì)末大多主要應(yīng)用在房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)和軍事領(lǐng)域，它是一門(mén)將計(jì)算機(jī)技術(shù)與多媒體技術(shù)、影視動(dòng)畫(huà)技術(shù)等相融合的綜合技術(shù)虛擬校園的實(shí)現(xiàn)是用計(jì)算機(jī)通過(guò)真實(shí)場(chǎng)景的勘察，在電腦中制作合成一個(gè)與真實(shí)校園場(chǎng)景一致的三維虛擬空間。使用者可以在其中進(jìn)行漫游行走，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的鏈接，也可以在虛擬場(chǎng)景中增添文字和聲音的數(shù)據(jù)，使得用戶可以有一種身臨其境的感覺(jué)。

虛擬校園漫游實(shí)現(xiàn)擁有以下兩個(gè)重要特點(diǎn)：

（1）沉浸感。在虛擬校園系統(tǒng)內(nèi)，用戶可以對(duì)校園的每一個(gè)視角進(jìn)行查看及全方位的漫游，搭配解說(shuō)、音樂(lè)、環(huán)境等變化，使得場(chǎng)景更具有氛圍，如同身臨其境。

（2）交互性。虛擬校園系統(tǒng)可以根據(jù)畫(huà)面內(nèi)容，配合硬件系統(tǒng)，如傳感器、頭盔等，可以設(shè)計(jì)用戶與場(chǎng)景內(nèi)容之間的配合反映，如開(kāi)門(mén)、移動(dòng)物體等，使得系統(tǒng)可以和用戶產(chǎn)生互動(dòng)。

2. 3ds Max校園場(chǎng)景模型設(shè)計(jì)與制作

2.1 模型制作前期分析

通過(guò)對(duì)淄博職業(yè)學(xué)院校園場(chǎng)景的分析，大致可以分為CAD圖紙和實(shí)景照片建模兩種方式。

CAD圖紙主要是可以在制作過(guò)程中快速的確定校園內(nèi)部建筑模型之間的位置和主體框架，尤其是地面沙盤(pán)模型的確定，在模型制作環(huán)節(jié)中可以精準(zhǔn)的確定各建筑場(chǎng)景之間的比例關(guān)系。

照片建模便于確定建筑物的外形和樣式，以及后期的材質(zhì)和光照效果等。在實(shí)際建模過(guò)程中，只有通過(guò)照片參考，才能夠制作出與真實(shí)校園一致的三維模型，因此，前期拍攝過(guò)程中，需要對(duì)建筑樓體進(jìn)行多角度、多環(huán)境的拍攝，以方便后期三維制作中的模擬還原。

CAD圖紙和照片是要配合應(yīng)用的，二者缺一不可，這樣在后期的建模過(guò)程中才不會(huì)丟失細(xì)節(jié)或者出現(xiàn)比例錯(cuò)誤。

2.2 3ds Max模型制作基本流程

2.2.1 CAD圖紙的整理與應(yīng)用

將CAD圖紙進(jìn)行修改整理，刪除與后期建模無(wú)關(guān)的內(nèi)容，如注釋、標(biāo)尺等，將只留有框架結(jié)構(gòu)的調(diào)整圖導(dǎo)入到3ds Max中，通過(guò)二維圖形的編輯和修改器應(yīng)用命令，將其轉(zhuǎn)換為三維模型，這樣得到基本場(chǎng)景模型形體。

2.2.2 建筑及道路模型制作

首先，需要先對(duì)場(chǎng)景模型進(jìn)行分類，以合理分配制作環(huán)節(jié)的工作量。在校園模型制作中大致分了以下幾類：樓體建筑、地面沙盤(pán)和植被及輔助道具三類。

其中，制作重點(diǎn)是樓體建筑的表現(xiàn)，這是整個(gè)校園漫游制作中的關(guān)鍵。需要將之前通過(guò)CAD轉(zhuǎn)換來(lái)的簡(jiǎn)模進(jìn)行細(xì)致編輯。主要是結(jié)合實(shí)景照片，通過(guò)多邊形編輯，對(duì)建模的邊、面進(jìn)行細(xì)節(jié)添加，以盡可能還原實(shí)景的形體效果。在模型制作中，還要考慮的后期材質(zhì)的表現(xiàn)和應(yīng)用，因此，要對(duì)模型的元素、面的切割和擠出等操作進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，盡可能做到模型表面布線整齊，而且在制作中，要盡量減少甚至是不用布爾運(yùn)算，以免后期進(jìn)行材質(zhì)貼圖過(guò)程中遇到不必要的麻煩。

其次是地面沙盤(pán)的模型制作，漫游過(guò)程是以校園地形為引導(dǎo)，因此，地形沙盤(pán)是屬于除建筑樓體外的另一個(gè)次重點(diǎn)。地形模型通過(guò)CAD導(dǎo)出圖生成的模型基本可用，只需要對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的模塊切割和添加路邊基石模型，切割是為了方便后期對(duì)不同的地表材質(zhì)進(jìn)行制作。

為了減少漫游程序過(guò)大，植被及其他輔助道具模型，如路燈、展牌等，都可以利用片面和貼圖來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，這一部分的內(nèi)容在模型制作上不做重點(diǎn)處理，只需要確定好大致需要的片面，進(jìn)行合理的組合即可，后期需要借助大量貼圖來(lái)實(shí)現(xiàn)其中的細(xì)節(jié)。

3. 總結(jié)

在實(shí)際的制作中，模型部分主要應(yīng)用了3ds Max 2016和Auto CAD 2016，并結(jié)合材質(zhì)貼圖技術(shù)，很好的展現(xiàn)了淄博職業(yè)學(xué)院的實(shí)景全貌。

虛擬校園漫游中的模型制作與傳統(tǒng)效果圖表現(xiàn)和三維動(dòng)畫(huà)制作中有相似又有不同，因?yàn)樾枰脩舢a(chǎn)生浸入感，必要時(shí)還需要有交互環(huán)節(jié)，同時(shí)還要考慮到后期使用平臺(tái)的硬件運(yùn)行情況，所以需要在制作中對(duì)模型的細(xì)節(jié)進(jìn)行把控，確保用戶直接觀察的地方有充分的模型細(xì)節(jié)，而視角過(guò)遠(yuǎn)或者內(nèi)容不是重點(diǎn)的部分進(jìn)行模型簡(jiǎn)化。只有合理的控制好模型的每一個(gè)問(wèn)題，才能在最終的虛擬校園漫游系統(tǒng)中得到完美的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉藝，張坤. 3DS Max在虛擬校園立體圖制作中的應(yīng)用[J].大眾科技. 2011（07）

[2]何曉田. 基于3DS MAX實(shí)現(xiàn)虛擬校園場(chǎng)景建模[J].電腦知識(shí)與技術(shù). 2011（08）endprint