３Ｄ　Ｓｔｕｄｉｏ　ＭＡＸ軟件在虛擬現實技術上的應用

蔣　毅

[摘要]虛擬現實技術是計算機技術發展到一定階段的產物，它使計算機適應人而不是人適應計算機，因此受到人們的青睞，而3D Studio MAX是優秀的三維動畫造型軟件，它廣泛用于游戲、廣告、建筑等領域，是目前PC上最流行的三維動畫造型軟件。簡單的介紹虛擬現實與3D Studio MAX軟件以及3D Studio MAX軟件在虛擬現實技術上的應用。

[關鍵詞]虛擬現實 計算機軟件 3D Studio MAX 技術

中圖分類號：TP3文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0220078－01

虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR；又譯作靈境、幻真）是近年來出現的高新技術，也稱靈境技術或人工環境。虛擬現實的主要特征是：多感知性(Multi-Sensory)、浸沒感(Immersion)、交互性(Interactivity)、構想性(Imagination)。這些使操作者能夠真正進入一個由計算機生成的交互式三維虛擬環境中，與之產生互動，進行交流。身臨其境的沉浸感和人機互動的趣味性是虛擬現實的實質特征，對時空環境的現實構想（即啟發思維，獲取信息的過程）是虛擬現實的最終目的。

目前虛擬現實技術已經獲得了廣泛的應用，而且日益普及，不僅在諸如NASA的大型工程得到應用，也出現在一些游戲中，在一些高檔的PC機上甚至可以構建自己的個人PCVRS（個人虛擬現實系統）。

設計一個VR系統，首要的問題是創造一個虛擬環境，這個虛擬環境包括三維模型、三維聲音等，在這些要素中，因為在人的感覺中，視覺攝取的信息量最大，反應亦最為靈敏，所以創造一個逼真而又合理的模型，并且能夠實時動態地顯示是最重要的。虛擬現實系統構建的很大一部分工作也是建造逼真合適的三維模型。

3D Studio Max，常簡稱為3ds Max或MAX，是Kinetix公司（后為Discreet收購，Discreet后又被Autodesk收購）推出的一套強大的三維建模軟件，由于它是基于Win NT或Win98平臺的，方便易學，又因其相對低廉的價格優勢，所以成為目前個人PC上最為流行的三維建模軟件。其2009版本的推出，更是鞏固了它在個人PC平臺上的地位。它的2009版本相較以前的版本有了明顯的改進，具體表現在以下幾個方面。

一、Reveal渲染

新的Reveal渲染系統為您快速精調渲染提供了所需的精確控制。你可以選擇渲染減去某個特定物體的整個場景；或渲染單個物體甚至幀緩沖區的特定區域。渲染圖像幀緩沖區現在包含一套簡化的工具，通過隨意過濾物體、區域和進程、平衡質量、速度和完整性，可以快速有效達到渲染設置中的變化。

二、Biped改進

新增的Biped工作流程可以讓您處理的Biped角色的手部動作與地面的關系像足部動作一樣。這個新功能大大減少了制作四足動畫所需的步驟。3ds Max 2009還支持Biped物體的以工作軸心點和選取軸心點為軸心進行旋轉，這加速了戲劇化的角色的動作的創建，比如一個角色摔在地面上。

三、改進的OBJ和FBX支持

更高的OBJ轉換保真度以及更多的導出選項使得在3ds Max和Mudbox以及其它數字雕刻軟件之間傳遞數據更加容易。您可以利用新的導出預置；額外的幾何體選項，包括隱藏樣條線或直線；以及新的優化選項來減少文件大小和改進性能。游戲制作人員可以體驗到增強的紋理貼圖處理以及在物體面數方面得到改進的Mudbox導入信息。3ds Max 2009還提供改進的FBX內存管理以及支持3ds Max與其它產品（例如Maya和MotionBuilder）協同工作的新的導入選項。

四、改進的UV紋理編輯

3ds Max在智能、易用的貼圖工具方面繼續引領業界潮流。您可以使用新的樣條貼圖功能來對管狀和樣條狀物體進行貼圖，例如把道路貼圖到一個區域中。此外，改進的Relax和Pelt工作流程簡化了UVW展開，使您能夠以更少的步驟創作出想要的作品。SDK中的.NET支持支持.NET，可通過使用Microsoft的高效高級應用程序編程接口擴展您的軟件。3ds Max 2009軟件開發工具包配有.NET示例代碼和文檔，可幫助開發人員利用這個強大的工具包。

五、ProMaterials

新的材質庫提供易用、基于實物的mental ray材質，使您能夠快速創建常用的建筑和設計表面，例如固態玻璃、混凝土或專業的有光或無光墻壁涂料。

六、光度學燈光改進

3ds Max現在支持新型的區域燈光（圓形、圓柱形）、瀏覽對話框和燈光用戶界面中的光度學網絡預覽以及改進的近距離光度學計算質量和光斑分布。另外，分布類型現在能夠支持任何發光形狀，而且您可以將燈光形狀顯示地和渲染圖像中的物體一致。

在虛擬現實作品制作的時候應當遵循一個原則：在能夠保證視覺效果的前提下，盡量采用比較簡單的模型，而且若能夠用參數化方法構建的對象盡量用參數化方法構建，同時，在模型創作過程中，對模型進行分割，分別建模，以利于在虛擬現實系統中進行操作和考察。

3DS MAX在IBR中的應用是自然的，3DS MAX的出色的紋理貼圖，強大的貼圖控制能力，各種空間扭曲和變形，都提供了對圖像和環境映照的容易的處理途徑。

在用3DS MAX為VR系統創作好模型后，結合VR系統的要求，看是否需要采用諸如LOD(Level of Detail)模型，如果需要可利用MAX自帶的LOD插件直接生成對象的LOD模型，最后根據VR系統的編輯環境將模型輸出為編輯環境所能接收的文件類型，如VRML97或DXF等格式的文件。

在VR系統中經常需要有視差和景深的立體視圖，這可以通過在3DS MAX中設置雙攝像機來模擬人的雙眼來渲染立體視圖對，這個需要調整雙攝像機的相對位置，然后分別渲染不同的攝像機視圖即可得到立體視圖對。

3DS MAX是用C++語言和Open GL編寫的應用軟件，而且它提供的MAX SDK也是采用C＋＋編寫的代碼，我們可以很容易地用C＋＋和Open GL結合MAX SDK實現我們的圖形學算法，再把我們的算法作為插件嵌入3DS MAX環境中，而不用考慮物體模型的生成和處理的復雜代碼，利用3DS MAX的渲染計時器可以方便地檢驗我們所編算法的效率和效果。

參考文獻：

[1]黃心淵編著，虛擬現實技術與應用.科學出版社，1999年第一版.

[2]張昀、徐自亮，3D Studio MAX R3（上冊），清華大學出版社，1999年第一版.

[3]3D Studio MAX R3技術文檔，Kinetix Company.