數(shù)字媒體背景下三維建模的發(fā)展與應(yīng)用

陳蘭 李婧暉

摘 要：文章主要對(duì)在數(shù)字媒體背景下的三維建模進(jìn)行相應(yīng)的分析與淺顯的探究。三維建模是當(dāng)今市場(chǎng)上非常實(shí)用且靈活的一項(xiàng)技術(shù)，值得更多人討論并對(duì)其技術(shù)深入了解和研究。文章分別探究了在數(shù)字媒體下的三維建模的應(yīng)用發(fā)展，對(duì)三維建模和三維仿真作了詳細(xì)的闡述。

關(guān)鍵詞：數(shù)字媒體;三維建模;三維仿真;發(fā)展;應(yīng)用

0? ? 引言

在這個(gè)數(shù)字與媒體相結(jié)合、高新技術(shù)日新月異的智能時(shí)代，人們的需求也越來越多。為了讓人們能買到好產(chǎn)品、看到好電影、更好地與現(xiàn)實(shí)世界的物品打交道，就產(chǎn)生了三維建模這項(xiàng)技術(shù)。在該關(guān)鍵技術(shù)的支持下，能更好地在計(jì)算機(jī)中創(chuàng)造出逼真的場(chǎng)景和栩栩如生的人物，讓人們可以看到物品的真實(shí)樣子，并且能夠即時(shí)修改。這項(xiàng)技術(shù)解決了很多現(xiàn)實(shí)問題，比如建筑設(shè)計(jì)師能夠清晰明了地看到自己所設(shè)計(jì)的建筑存在哪些問題;道路橋梁設(shè)計(jì)師能夠精確計(jì)算出兩條道路之間的差值;游戲設(shè)計(jì)師能夠更好地修改自己的作品;動(dòng)畫設(shè)計(jì)師們能夠?yàn)橛脩魩砀@艷的動(dòng)畫;特效師們能夠?yàn)橛脩魩砀孢m的視覺體驗(yàn)等。三維建模技術(shù)方便了人們的生活，并且讓人們有了更好的體驗(yàn)。如此看來，三維建模技術(shù)在未來會(huì)成為一項(xiàng)重要的計(jì)算機(jī)技術(shù)，并讓這個(gè)數(shù)字媒體智能的時(shí)代發(fā)展的越來越有活力。

1數(shù)字媒體背景下之三維建模的概念

首先，三維即是大眾所理解的坐標(biāo)軸，即X軸、Y軸、? ?Z軸，X軸代表的是左右方向，Y軸代表上下方向，Z軸代表前后方向。技術(shù)人員可以利用這幾個(gè)方向創(chuàng)造出許多具有強(qiáng)烈真實(shí)情感的物體，制作給人們視覺沖擊的作品。其次，建模是把我們腦海中想到的事物、場(chǎng)景、人物形象等，通過建立模型的方式來呈現(xiàn)。為了理解某種事物而對(duì)其做出一種抽象的表達(dá)方式，也可以把真實(shí)存在場(chǎng)景通過建模來展示，以此了解其真實(shí)的結(jié)構(gòu)、形狀和外形。建立模型的過程就是把事物模型化的過程，實(shí)現(xiàn)這一過程的方法是多種多樣的，可以通過對(duì)其運(yùn)動(dòng)規(guī)律或骨骼創(chuàng)建模型，也可以通過對(duì)其測(cè)量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理來創(chuàng)建模型，還可以同時(shí)使用幾種方法創(chuàng)建。而三維建模就是使用三維軟件例如3DMAX、Maya或C4D等等通過三維的虛擬空間來建造真實(shí)存在的場(chǎng)景、人物和建筑。常使用的三維建模方式有基于多邊形的建模，基于曲面模塊的建模，基于參數(shù)化的精準(zhǔn)建模，使用逆向建模等。

2? ? 三維建模技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

生活在三維世界里的人類，產(chǎn)生的創(chuàng)造性想法首先是經(jīng)過大腦完成的。人們通常會(huì)采用三維建模這項(xiàng)技術(shù)來表達(dá)自己的想法，而這些想法用計(jì)算機(jī)二維平面圖是不能完全表達(dá)的。所以在進(jìn)入20世紀(jì)后半期的時(shí)候，就有了計(jì)算機(jī)科技和三維技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)的結(jié)合，既拓寬了整個(gè)IT行業(yè)的市場(chǎng)，同時(shí)也使得三維建模技術(shù)發(fā)展得越來越快，并且迅速在國內(nèi)打開了新的市場(chǎng)，將空間的、籠統(tǒng)的信息通過更逼真的手段，為人們提供了一種可視化的、直觀化的方式，且能更加容易地解決現(xiàn)實(shí)生活中遇到的世界性問題。

現(xiàn)如今，國外三維建模技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，比如韓國一家VR公司的技術(shù)團(tuán)隊(duì)就通過三維建模、攝影測(cè)量、動(dòng)作捕捉和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，讓一位韓國母親見到了自己去世的女兒。可見三維建模技術(shù)發(fā)展的潛力，這也刷新了人們對(duì)高新技術(shù)的認(rèn)知，只要人們不斷地去探索、發(fā)現(xiàn)，就會(huì)做到自己想做的事兒。而在國內(nèi)，三維技術(shù)也逐漸趨于成熟，尤其是在一些發(fā)展較快的城市，比如上海、北京、深圳、成都等，許多游樂場(chǎng)所都多了一項(xiàng)新的設(shè)施，就是人們只要戴上VR眼鏡，呈現(xiàn)在你眼前的是一個(gè)如此真實(shí)、如此逼真的畫面，這都得益于三維建模和虛擬現(xiàn)實(shí)的結(jié)合[1]。在各個(gè)領(lǐng)域，中國的三維建模技術(shù)都取得了相應(yīng)的成功，例如地理領(lǐng)域、橋梁道路領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域以及測(cè)繪測(cè)量領(lǐng)域等。

3? ? 數(shù)字媒體背景之下的三維建模技術(shù)的發(fā)展

最初，不規(guī)律的建模只局限于計(jì)算機(jī)的輔助畫圖，但隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和電腦硬件技術(shù)的快速發(fā)展，建模工藝也逐步從二維平面繪圖發(fā)展到三維產(chǎn)品的建模工藝，因此也加速了三維建模技術(shù)的發(fā)展，從而推動(dòng)了我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，由此產(chǎn)生了三維框建模、曲面建模等。展示了三維建模技術(shù)發(fā)展的歷程，如圖1所示。

4? ? 數(shù)字媒體背景之下的三維建模與三維仿真的應(yīng)用

三維建模即使用多維度的形狀將物體表示出來，然后再用計(jì)算機(jī)技術(shù)以實(shí)體的方式展現(xiàn)出來。三維建模大多數(shù)是將真實(shí)世界存在的物體，以三維建模的方式呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)設(shè)備上;三維建模被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)范疇[2]。在三維影視制作中，三維建模常被用作于場(chǎng)景的創(chuàng)建、人物的刻畫、角色的渲染與貼圖以及特效的制作;在醫(yī)療領(lǐng)域中，被用作于制作人體器官模型;在游戲中，常被用作于游戲原畫的制作、游戲場(chǎng)景的建設(shè)和游戲人物的創(chuàng)造;在建筑業(yè)中，常被用來表現(xiàn)建筑物以及地貌景色和修建的流程等。而三維仿真常被用于動(dòng)畫，所謂動(dòng)畫就是運(yùn)用人體的視覺暫留景象然后用一系列的靜態(tài)圖來輪播展示，讓人們腦海中的動(dòng)作產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的作用，并利用計(jì)算機(jī)來對(duì)其進(jìn)行規(guī)劃，再用三維仿真技術(shù)將現(xiàn)實(shí)存在的物體模仿成一個(gè)虛擬的動(dòng)畫。三維動(dòng)畫的仿真技術(shù)具有極強(qiáng)的實(shí)在性、精確性和可操作性，在軍事領(lǐng)域、影視娛樂、醫(yī)學(xué)、教育教學(xué)等領(lǐng)域都有很大的可開發(fā)性。

4.1 三維建模技術(shù)應(yīng)用之動(dòng)畫人物角色的創(chuàng)造

在我國，動(dòng)漫行業(yè)的發(fā)展也是呈現(xiàn)出一種向上的趨勢(shì)。近幾年我國展示了很多優(yōu)質(zhì)的動(dòng)畫，大眾接受度較高，也不斷有人開始對(duì)這個(gè)行業(yè)感興趣，有了支持三維建模這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用軟件，類似于3DMAX，Maya。3DMAX不但支持實(shí)時(shí)的渲染、復(fù)雜物體的建造、三維物體的建造和制作動(dòng)畫人物，而且還受到了專業(yè)的動(dòng)畫設(shè)計(jì)師、VR設(shè)計(jì)師、廣告設(shè)計(jì)師、動(dòng)漫設(shè)計(jì)師、影視特效師、工業(yè)設(shè)計(jì)師等眾多領(lǐng)域中的佼佼者的喜愛，極大地提高了科技的發(fā)展速度。而Maya軟件是一款功能極其強(qiáng)大的三維動(dòng)畫圖像軟件，是一款近乎完美的三維建模軟件，它基本上提供了在三維建模技術(shù)應(yīng)用中會(huì)運(yùn)用到的所有工具，并且還能制作出任何可以想象的造型、特效，任何在現(xiàn)實(shí)生活中無法完成的工作，實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新的模擬技術(shù)和高級(jí)合成功能，解決了很多的現(xiàn)實(shí)問題，讓人們能夠通過虛擬的東西來展示自己真實(shí)的想法。Maya不僅有眾多三維建模都擁有的建模方法，比如：NURBS建立角色、多邊形建立角色、細(xì)分建模還有獨(dú)特的雕刻建模，使用這個(gè)工具可以對(duì)所有物體的表面進(jìn)行精細(xì)的雕刻，這樣一來就可以使建出來的模型更加逼真，更加形象化。

4.2 三維建模技術(shù)應(yīng)用之各種實(shí)體建筑的模型

三維建模技術(shù)在建筑行業(yè)得到了充分的發(fā)揮，利用三維建模技術(shù)和數(shù)學(xué)知識(shí)的結(jié)合，再經(jīng)過相應(yīng)的技術(shù)改造，就能創(chuàng)造出一個(gè)建筑的模型，供人們快速地看出這個(gè)模型的優(yōu)缺點(diǎn)和局限性，通過橫向的觀察和縱向的檢查，有利于建模的精準(zhǔn)性，從而使人們可以建造出最精確，最完美的模型。

4.3 三維建模技術(shù)之虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)通過電腦創(chuàng)建人工的多媒體空間，是我們大腦想象出來的，或許已經(jīng)消失了的，通過相應(yīng)的技術(shù)，讓它再次出現(xiàn)在我們眼前，讓我們有種故地重游的感覺，它既可以是現(xiàn)實(shí)存在的畫面，也可以是虛擬的畫面，既能夠讓我們與其互動(dòng)又能讓我們沉浸在里面。有了三維建模技術(shù)與之結(jié)合，更大的體現(xiàn)出了它的創(chuàng)新性，在軍事和航天領(lǐng)域起到了非常重要的作用，并且還被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療、娛樂、工業(yè)制造、建筑和商業(yè)等。

4.4 三維建模技術(shù)之教育領(lǐng)域仿真的應(yīng)用

在傳統(tǒng)教育手段的基礎(chǔ)上加上三維技術(shù)的應(yīng)用，可以使教學(xué)課堂變得更加有活力，也可以使教學(xué)任務(wù)變得容易一些，還可以使學(xué)生充分地理解困難的知識(shí)點(diǎn)。三維建模技術(shù)可以使數(shù)學(xué)中的某些幾何圖形、某些坐標(biāo)軸真實(shí)地展現(xiàn)在眼前，讓人能夠清楚、清晰地看到，并都能透徹理解。有了三維建模技術(shù)的支持，教師和學(xué)生們上課也更輕松，使整個(gè)教育領(lǐng)域發(fā)生了翻天覆地的變化，打破了人們對(duì)傳統(tǒng)教育手段的認(rèn)識(shí)。

其實(shí)，建模技術(shù)的應(yīng)用很寬泛，可以和IBM技術(shù)結(jié)合，也可以和數(shù)學(xué)、地理、物理等科目進(jìn)行交互，和不同的實(shí)物都會(huì)產(chǎn)生奇妙的科學(xué)反應(yīng)。這項(xiàng)技術(shù)的相關(guān)技術(shù)也在日益成熟，許多國家不斷地開發(fā)出新產(chǎn)品，某一天這項(xiàng)偉大的技術(shù)開發(fā)出來的東西將會(huì)成為人們生活中的必需品。

4.5 三維建模技術(shù)之汽車交互的應(yīng)用

隨著科技的發(fā)展，越來越多的人想要擁有自己的汽車，也有很多的人想學(xué)車，有了三維技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用，就能使人們?cè)谔摂M的世界里練習(xí)開車，這是一種沉浸式的體驗(yàn)，讓人們能夠更加深入地了解開車，并能夠成功地通過駕車的練習(xí)，給人們帶來更多的便利，還可以為駕駛?cè)藛T提供更準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的駕駛信息，極大限度地保障了駕駛?cè)藛T的安全，也為未來的科技化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5? ? 結(jié)語

在未來世界將呈現(xiàn)的是一幅高科技、人工智能、數(shù)字化的畫面，為我們拿快遞的會(huì)是機(jī)器人，為我們送餐的會(huì)是機(jī)器人，為我們服務(wù)的可能是機(jī)器人。在數(shù)字媒體背景下的三維建模技術(shù)，未來發(fā)展前景寬廣，存活時(shí)間長，不會(huì)被快速淘汰。三維建模具有更方便和直觀性、包含信息更豐富和完整性強(qiáng)的特征。以后的三維建模技術(shù)將更標(biāo)準(zhǔn)、集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，專業(yè)性和真實(shí)性更強(qiáng)。三維建模會(huì)是未來世界發(fā)展的主流趨勢(shì)，而對(duì)于現(xiàn)階段的技術(shù)人員來講也是一種巨大的挑戰(zhàn)，如何能靈活地運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)，如何能真正地掌握這項(xiàng)技術(shù)，如何能在大數(shù)據(jù)的時(shí)代下突出對(duì)三維建模技術(shù)的獨(dú)特應(yīng)用，對(duì)技術(shù)人員來說是一項(xiàng)重大的工程。從不同角度來看，三維建模技術(shù)在計(jì)算機(jī)技術(shù)中占有舉足輕重的作用。

[參考文獻(xiàn)]

[1]吳曉紅，淺談三維建模技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2020（23）：133-134.

[2]陳鳳啟，淺談三維建模的發(fā)展與應(yīng)用[J].中國科技博覽，2017（29）：191.

（編輯 何 琳）