基于3Dmax的虛擬現(xiàn)實的建立過程的探討

楊洋

摘 要：在計算機技術(shù)不斷發(fā)展的過沖，3Dmax的應用也越來越廣泛，3Dmax在工程設計以及城市規(guī)劃的方面都有著非常廣泛的應用，并且也受到了人們的廣泛認可。3Dmax的虛擬現(xiàn)實建立的過程中也受到了更多的關注。本文主要對3Dmax虛擬現(xiàn)實的建立過程進行了全面的分析探討。

關鍵詞：3Dmax 虛擬現(xiàn)實；建模；實驗室模型的建立

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A

一、前言

3Dmax是基于PC系統(tǒng)的一種三維動畫渲染和制作軟件，隨著科技的不斷發(fā)展進步，3Dmax的用途也更加多元化，同時也實現(xiàn)了智能化的應用。在3Dmax中虛擬現(xiàn)實的概念是通過計算機技術(shù)來生成一個三維的視覺、聽覺以及觸覺的效果，從而讓人們感受到侵入式的、多重感官刺激的體驗。

二、虛擬現(xiàn)實的基本內(nèi)容淺析

在3Dmax中虛擬現(xiàn)實是一項較為先進的技術(shù)應用，也可以將之稱為靈境技術(shù)或者人工環(huán)境，虛擬現(xiàn)實技術(shù)中可以為計算機的使用者提供一個虛擬的電腦模擬空間，并且讓使用者能夠獲得視覺、聽覺以及觸覺上的多種體驗，這種技術(shù)在不同的領域中都有著非常廣泛的應用。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用，可以及時的、沒有限制的觀察三度空間中的事物。在上世紀80年代就有研究者提出了虛擬現(xiàn)實的概念，并且通過計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實的應用也成了現(xiàn)實。目前，眾多的學者對于虛擬現(xiàn)實的研究也偏向于對于用戶界面的建立，利用這種技術(shù)可以為人們提供一種更加接近現(xiàn)實的虛擬場景。

虛擬現(xiàn)實的構(gòu)成需要有幾個基本的必要條件，首先是沉浸感，沉浸感是計算機所產(chǎn)生的一種虛擬場景，通過虛擬場景的建立，人們可以脫離現(xiàn)實的存在而浸入到虛擬的世界中，用戶通過虛擬現(xiàn)實的應用很難區(qū)分虛擬環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境的區(qū)別，并且在虛擬世界中，所有的聲音和動畫等各項元素都是真實的。其次是虛擬現(xiàn)實的想象力，虛擬現(xiàn)實空間的建立有著更加豐富的想象空間，無論是在生理上還是心理上都能夠獲得全新的感受，并且可以提高人們對世界的認知范圍。最后是虛擬現(xiàn)實的互動感，用戶可以在虛擬現(xiàn)實中獲得虛擬的對象，又可以感受到不同對象的存在感，同時也可以與之產(chǎn)生互動，這樣就可以相對真實的參與到虛擬的世界環(huán)境中。

目前，虛擬現(xiàn)實在諸多領域中都有著廣泛的應用。比如在城市規(guī)劃中，以往的城市規(guī)劃方法已經(jīng)不能夠適應城市建設發(fā)展的各種要求，并且二維信息顯示的方式也難以實現(xiàn)對于信息的獲取質(zhì)量，因此人們更多的要求獲得質(zhì)量更高的三維信息。而在計算機技術(shù)快速發(fā)展的過程中，在計算機應用方面已經(jīng)與測繪技術(shù)實現(xiàn)了有效的結(jié)合，與此同時，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也受到了更多的關注，并且虛擬現(xiàn)實技術(shù)在城市規(guī)劃領域中也得以成功的應用。除此之外，在工程項目建設設計以及人們?nèi)粘Ｉ钪械拿總€角落也都有著非常廣泛的應用，比如廣告、影視、游戲、教學等等，這也說明了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展也在逐漸改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)生活方式，并且為人們提供了更多的便利。

三、虛擬現(xiàn)實的建立方法以及相關比較討論

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用主要是通過計算機軟件來實現(xiàn)的，其中主要方法可以分為基于圖像和基于模型兩種不同的分類。其中基于模型的方法是面向物體的幾何模型的，其幾何數(shù)據(jù)也是物體數(shù)據(jù)的重要組成部分，利用計算機技術(shù)可以將圖形構(gòu)建成為數(shù)據(jù)模型，并且也可以將模型構(gòu)建工具來加以實現(xiàn)，利用這種方法實現(xiàn)的虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠具有更多的現(xiàn)實感，對于空間屬性的關聯(lián)性也更高，這也是基于模型的建立方法的優(yōu)點，然而這種方法也存在著一定的缺點，比如在數(shù)據(jù)量上相對較大，操作會相對較為困難。如果研究內(nèi)容的數(shù)據(jù)量相對較少，對于質(zhì)量的要求較高的話，那么利用基于模型的建立方法能夠更好的獲得虛擬現(xiàn)實環(huán)境的建立。虛擬環(huán)境構(gòu)建的難點主要在于模型的構(gòu)建上，所用的計算機軟件也有多種，其中AutoCAD以及3Dmax都可以進行模型的構(gòu)建，而本文主要介紹了基于3Dmax中虛擬現(xiàn)實的建立過程，在實際的操作過程中，也可以分為兩種不同的方法，下面主要對3Dmax中虛擬現(xiàn)實兩種不同的構(gòu)建方法進行了相應的比較，以供參考。

1 局部—整體

先局部后整體的制作方法是通過軟件來創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實的各個組成部分，而后講不通的組成部分進行優(yōu)化模型以及塌陷等各項操作，從而使不同的部分形成一個整體，而后將其中的材質(zhì)、燈光等各項部分進行制作。這種方法在應用過程中的操作相對交單，并且制作的成功率也相對較高。但是在數(shù)據(jù)量較大的情況下，利用這種方式的工作量就會增加，并且所占用的系統(tǒng)資源也相對較大。因此這種方式多用于相對較為簡單的幾何模型構(gòu)建中，同時對于矢量數(shù)據(jù)的情況要有準確的把握。

2 整體—局部

這種模型的構(gòu)建方式需要按照矢量數(shù)據(jù)來把多邊形擠出的方法來從模型的整體中不斷的創(chuàng)建出模型的各個部分，從而形成要求的制作模型。利用整體-局部的制作方式可以有效的提高模型制作的效率，并且在工作中也能夠避免出現(xiàn)重復的現(xiàn)象，其中模型的局部細節(jié)質(zhì)量也相對較高。但這種方式也存在著一定的缺點，其中對于整體模型的質(zhì)量要求相對較高，在制作前需要準備大量的前期工作。在制作模型的過程中，我們需要考慮到模型制作的工作量和制作效果，從而選擇更加適合的建模方法，這樣對于提高工作效率以及制作質(zhì)量都有著重要的作用。

四、基于3Dmax下虛擬實驗室模型的建立

1 建立實體模型

實驗室模型的建立可以利用CAD圖來導入到3Dmax中，將輪廓的數(shù)據(jù)繪制稱為平面圖，再利用3Dmax中的建模工具來形成新的實體模型。

利用3Dmax進行建模也有著不同的方法，對于同一物體來說，建模可以通過多種不同的方法來加以實現(xiàn)，在具體制作過程中需要按照個人的操作習慣和觀察的角度來完成。在實驗室模型構(gòu)建過程中，墻體部分主要是利用對平面圖中線條的捕捉，通過修改器中的擠出命令來將樣條線擠出來加以實現(xiàn)的。其中窗洞的建立需要有窗洞的深度一樣的長方體與墻體進行差集的布爾運算來加以實現(xiàn)的。而柱子模型的建立是在導入的CAD圖形的擠出上來獲取相應的位置，從而將其繪制稱為矩形或者圓形，再將其擠出來實現(xiàn)的。窗框、門框等部分的制作也可以先對其進行擠出，而后在進行闖將，要保證在移動過程中保持一個整體結(jié)構(gòu)，而不會出現(xiàn)相對位移的現(xiàn)象。因此也可以看出，在制作的過程中，模型的建立主要針對了對二維模型的修改，在此基礎上將其轉(zhuǎn)化為三維的模型，這樣的制作方式能夠更好的保證制作的準確度，同時也確保了模型制作的合理性，目前很多建筑模型的制作中大多都采用了這樣的制作方法。

2 材質(zhì)貼圖

采用3Dmax制作軟件的優(yōu)勢在于可以更好的提高模型的逼真度，其中3Dmax中材質(zhì)貼圖的功能也是必不可少的重要部分，在進行實驗室模型制作過程中，圖片的采集是一個重要的步驟，比如地板、墻體、門窗等部分都可以通過圖片的采集來進行模型的建立，并且通過貼圖的方式也能更好的提高模型的逼真度。在貼圖的應用前，也需要對圖片進行有效的處理，比如可以通過Photoshop等軟件對圖片的色彩、進行處理，這樣也最大限度的保證了貼圖的質(zhì)量。另外，3Dmax還具有自由的材質(zhì)編輯功能，比如實現(xiàn)玻璃、金屬等材質(zhì)的模型效果。

3 烘焙貼圖

3Dmax為模擬太陽光線或室內(nèi)燈光會加入燈光工具，選擇與真實場景相匹配的燈光選項來實現(xiàn)現(xiàn)實中的燈光效果。

五、三維實體建模環(huán)節(jié)

在虛擬環(huán)境構(gòu)建的虛擬環(huán)境建模問題是最麻煩的。在建模的過程中，應根據(jù)事物的不同處理之間的差異，具體的實現(xiàn)模型，可以根據(jù)以下幾個方面：建模的原則：基于保障對象和塑性模型的真實性，盡量使模型包含的人臉數(shù)最少，只有當它是必要的細化工具優(yōu)化模型。嘗試在一個合理的紋理壓縮，紋理的像素大小應加工成2N功率。為了正確顯示紋理。精心構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)庫。確保三點數(shù)據(jù)文件將是最小的，以保證實時繪制時跳的幀速率水平較低，最高的圖像的連續(xù)性。建模的內(nèi)容包括：建模的地形、地貌、單體建筑造型、環(huán)境小的建模等。

1 地形地貌建模

通常使用的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)，通過選擇合適的算法建立三維表面模型，按照與緯度和經(jīng)度的相應的表面模型，將正射影像圖作為表面紋理，但是這種方法更適合于大面積的地形環(huán)境，豐富的變化區(qū)域。對于精度要求，提供的航拍灰度自動生成山模型。高精度相對，空中的灰度圖像是很難通過的地形圖，達到所需的要求建造的，這兩個部分結(jié)合在一起形成的地形模型，形成一個三維地形景觀房。

2 樓體建模

你可以使用MultiGen Creator軟件為基礎，輔以集中在3Dmax建模方法和建模3Dmax中一個獨特的建筑，然后3D文件到Multi Gen，編輯的減少簡化多邊形表面模型，不需要。對于一般的建筑造型，直接在mutilnen創(chuàng)造者，顯示了該模型的基本輪廓和結(jié)構(gòu)，參數(shù)調(diào)整模型，得到不同分辨率的模型，以滿足虛擬場景的實時顯示的需要。

3 環(huán)境建模

環(huán)境通常指電話亭的樹木，所以，在街上的燈和具有一些共同的特點，高重復性的對象。在虛擬系統(tǒng)，他們應該使用盡可能少的表面上。這種模型的建立主要用于2維模型結(jié)合透明紋理創(chuàng)建的3個維度的影響模型，即代替詳細模型的映射，并以視圖旋轉(zhuǎn)屬性的模型，因此無論從哪個角度瀏覽，可以看到整個對象，所以實現(xiàn)一個逼真的效果的目的。

結(jié)語

加強對3Dmax的虛擬現(xiàn)實的建立過程的研究，可以使3Dmax的適用性更強，也是我國科技不斷發(fā)展的體現(xiàn)，是非常具有現(xiàn)實意義的研究。

參考文獻

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