三維虛擬場景設計與實現

趙艷+趙倩+于欣楠

摘要：隨著計算機技術的飛速發展，以及應用和普及，三維建模技術已經悄然成為必不可少的一部分，例如數字城市的建設、場館仿真、地產模型、室內設計等方面都開始利用三維建模技術創建虛擬模型，主要采用3D Max、Maya等軟件技術實現，同3D Max相比，Maya的操作會更加復雜，但建模會很精細，本文主要采用Maya三維建模技術實現卡通城堡建模。

關鍵詞：三維虛擬場景、卡通城堡建模

城堡的建筑藝術經過長期的發展演變，主要形成兩種有代表性的風格，即羅馬式與哥特式。其中，羅馬式以筒拱作為典型代表特征，交叉應用于壁柱和封閉拱廊上，既堅固又有藝術性。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，其內部寬、高且明亮，當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著出奇的美麗。

1.卡通城堡建模

卡通城堡模型的設計與實現，根據卡通城堡造型特點結合現代和古代建筑造型特點，通過多邊形擠出、附加曲線、插入循環邊、交互式分割工具、放樣、編輯網格等命令的使用來進行創作。

1.1卡通城堡中勾連搭建模

卡通城堡中勾連搭造型設計，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節形狀并擠出房體，選擇頂面擠出并縮放，同理，選擇四個角邊，倒角并擠出。房頂造型先創建貝茲曲線，繪制曲線，點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制并縮放，進行細節刻畫，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，建模較復雜，且沒有可參考的依據，本文經過多次探索，采用Maya的多邊形建模技術，找到快捷的三步建模法。第一步創建多邊形，調節分段數，寬度、深度細分數均為3；第二步進入線層級調節頂邊線的位置到中心分布，并移動調節邊的位置，然后調節點的位置并刪除多余的邊；第三步選擇側面，執行編輯網格下的擠出命令，多次擠出并設置數量值，實現十字脊效果。

1.3卡通城堡中歇山建模

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

多次復制并移動曲線，選擇兩條曲線執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，編輯網格并擠出。復制一個到右側，并設置其縮放的Z軸值為-1，通過修改并取消激活，進行四個角點的上揚處理。

1.4卡通城堡中盔頂建模

卡通城堡中盔頂造型設計源于古代戰士的頭盔，堅固而美觀。該模型的圓型頂部加上揚的四角底部設計造型難于實現，為更好地使頂部與底部有機結合無縫對接。特采用Maya多邊形球體，調節分段數，軸向和高度細分數均為8或12，在側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大致造型，再將多余的四條或八條邊，通過調節點的形式縮成四條邊。然后插入循環邊，向下移動，同時調節四個角點的上揚形狀。

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計形狀不規則，采用Maya Nurbs建模技術，首先創建圓形曲線，調節分段數為12個、隔點選擇縮放調整成6個邊，選擇曲線并復制縮放。全選曲線并放樣成多邊形。選擇頂端循環邊，執行"編輯網格"中的"填充洞"，多次進行多邊形面擠出，最終實現的圓攢尖頂模型。

1.6卡通城堡中工字頂建模

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

最后選擇第一層房頂面擠出第二層房體；創建多邊形圓柱體，調節參數，在頂視圖中復制，使用移動工具位移，重復上兩步的操作，直到完成四周圓柱體的復制操作。創建多邊形立方體，插入循環邊（同時插入5條）并選擇相應的面擠出臺階高度，制作出臺階。工字頂細節和整體造型效果如圖所示。

2.小結

本文通過Maya軟件技術，主要對卡通城堡中的勾連搭、十字脊、歇山、盔頂、圓攢尖頂、工字頂建筑模型進行設計與實現。根據不同建筑造型特點，綜合應用了Maya Nurbs建模技術、多邊形建模技術，將不同的建筑造型風格特點，融入到卡通城堡的模型設計中，展現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