3D Max学习与应用 论文

3D Max学习与应用

随着科学技术的不断进步和发展,二维的信息展示方式已经不能满足人们对信息获取的需要,三维的信息显示方式已经成为今后信息展示的主流发展方向。 3D Studio MAX 简介

3D MAX是Autodesk公司下的一款3维动画软件，已经有十多年的历史了，在3

维动画软件中这是一款非常成功的产品系列，也是具有跨时代的意义，在3维的高级建模中主要有4中，多变形建模、面片建模、网格建模、NURBS建模，先画一个3维模型，选择高级建模4个中的一个，多边形建模主要通过点 、边 、面多边形，改变3维物体的形状，网格建模，面片建模都基本类似，在次级层中编辑改变的3维物体的形状大小曲面等来实现特定的效果。

3D MAX技术广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。拥有强大功能的3DMAX被广泛地应用于电视及娱乐业中，比如片头动画和视频游戏的制作，深深扎根于玩家心中的劳拉角色形象就是3DMAX的杰作。在影视特效方面也有一定的应用。而在国内发展的相对比较成熟的建筑效果图和建筑动画制作中，3DMAX的使用率更是占据了绝对的优势。根据不同行业的应用特点对3DMAX的掌握程度也有不同的要求，建筑方面的应用相对来说要局限性大一些，它只要求单帧的渲染效果和环境效果，只涉及到比较简单的动画；片头动画和视频游戏应用中动画占的比例很大，特别是视频游戏对角色动画的要求要高一些；影视特效方面的应用则把3DMAX的功能发挥到了极至。3D MAX因其随时可以使用的基于模板的角色搭建系统、强大的建模和纹理制作工具包以及通过集成的 mental ray 软件提供的无限自由网络渲染而享誉世界。 3D MAX 在VR系统构建过程中的应用 3D MAX 建模的具体实施 1数据收集

在数据收集过程中,应根据建设过程中对于建筑、环境等场景的要求不同,选择不同分辨率和精确度的数据和图片。 2 获取布局图

提取的图纸资料包括大比例尺航摄相片、地形图文件、建筑单体及规划的工程图纸文件。原始资料获得后,利用AutoCAD进行校正,将单个建筑物的轮廓线从摄取照片中提取，作为古镇模型的底图资料并且按照一定的比例把图片做成地形贴图,方便后面模型的建立。整理单个集合体的各种建筑尺寸备用。 3 贴图资料

在虚拟现实系统中为了增加模型的逼真效果，通常把取自实际环境的数码照片作为纹理,另外部分图片要进行处理， 让常用的图像处理软件比如Photoshop能够处理RGB或RGBA格式的文件, 设定纹理图片的大小，要作为纹理的图片长度和宽度像素值均要设为2的整数次幂，如256*128，否则模型在实时漫游中纹理可能发生扭曲变形。透明贴图用图像处理软件处理透明贴图后得到。也可从其它资源获取现场拍摄不到的建筑或景观的纹理贴图内容包括建筑物、道路、水面、树木、草地、小品设施等。 3D MAX构建模型主要工作

3D MAX建模软件的使用非常广泛，具有可操作性强、功能强大、模型精细逼真、质感强等特点，缺点就是数据量大。利用3D MAX构建模型主要工作有： 1 划分场景单元

在模型构建中，通常需要对真实场景进行划分，分成相对独立的几个单元。根据所涉及的实景场景，划分主要建筑物和其他次要建筑物，另外树木等小品也可以单独做考虑。

2 主要建筑物建模

四个主要建筑物作为场景的核心景点，模型质量要求较高，要有一定的逼真度。因此往往需要使用3DS MAX软件的Extrude、Mirror、Bevel、Loft、Edit Spline等等命令。比如在大宗祠的建模中，宗祠的横梁、柱基等等就较多的使用了Extrude、Edit Spline命令。另外，为了减少模型的面片和数据量，在保证模型一定精细度的情况下要尽量减少这些命令的Segment、Sides或Steps值，同时，尽可能的使用纹理映射提高模型逼真度。 3 次要建筑物建模

次要建筑物模型质量要求不高，可以使用简单几何体和纹理映射来完成。 4 注意事项

要想在3D MAX中建立模型，并将3D MAX模型转换为仿真驱动的OpenFlight模型并且能够使用，在Max中建模时我们必须注意以下几点：

（1）避免不兼容的情况。在本方法中，需要先使用3DSMAX建立模型再导入到

MultiGenCreator中进行处理，但是3D MAX做为一个功能强大的建模软件，有些指令在MultiGenCreator是无法得到识别和支持的，比如复杂的纹理合成、reference参数等等。为了保证前面建立模型在后面得到较好读取，应该避免使用这些指令，或者在模型导入到MultiGenCreator后使用类似的指令。

（2）尽量使用简单方式。建立的模型要尽量采用比较简易的Box、Shape等来表现，不要使用NURBS、polygon、patch建模方式建模。建议在3dmax中多采用Shape加其它命令的方式来建立模型。

（3）在保证模型质量的情况下尽量减少精细度。比如在使用Shape中的Line建立模型时要尽量将Interpolation选项中的Steps值设置到最小的程度，一般设到1～3即可满足要求，Steps值过高会极大的增加转换后的模型面片数。 3D MAX模型的构造方法

VR系统要求实时动态逼真地模拟环境,考虑到硬件的限制和虚拟现实系统的实时性的要求,VR系统的建模与以造型为主的动画建模方法有着显著的不同,VR的建模大都采用模型分割、纹理映射等技术。3DSMAX建模软件的使用非常广泛，具有可操作性强、功能强大、模型精细逼真、质感强等特点，目前VR中的虚拟场景的构造主要有以下途径：基于模型的方法和IBR（基于图像的绘制）方法两种。这两种方法都可以在3DS MAX中加以实现和验证，下面具体展开加以说明。 3D MAX的几何建模方法

（1）多边形建模。多边形建模技术是最早采用的一种建模技术，它的思想很简单，就是用小平面来模拟曲面，从而制作出各种形状的三维物体，小平面可以是三角形、矩形或其他多边形但实际中多是三角形或矩形。使用多边形建模可以通过直接创建基本的几何体，再根据要求采用修改器调整物体形状或通过使用放样、曲面片造型、组合物体来制作虚拟现实作品。多边形建模的主要优点是简单、方便和快速但它难于生成光滑的曲面，故而多边形建模技术适合于构造具有规则形状的物体，如大部分的人造物体，同时可根据虚拟现实系统的要求，仅仅通过调整所建立模型的参数就可以获得不同分辨率的模型，以适应虚拟场景实时显示的需要。

（2）NURBS建模。NURBS是Non-Uniform Rational B-Splines（非均匀有理B样条曲线）的缩写，它纯粹是计算机图形学的一个数学概念。NURBS建模技术是最近4

年来三维动画最主要的建模方法之一，特别适合于创建光滑的、复杂的模型,而且在应用的广泛性和模型的细节逼真性方面具有其他技术无可比拟的优势。但由于NURBS建模必须使用曲面片作为其基本的建模单元，所以它也有以下局限性：NURBS曲面只有有限的几种拓扑结构，导致它很难制作拓扑结构很复杂的物体(例如带空洞的物体)；NURBS曲面片的基本结构是网格状的,若模型比较复杂,会导致控制点急剧增加而难于控制;构造复杂模型时经常需要裁剪曲面,但大量裁剪容易导致计算错误;NURBS技术很难构造“带有分枝的”物体。

（3）细分曲面技术。细分曲面技术是1998年才引入的三维建模方法，它解决了NURBS技术在建立曲面时面临的困难，它使用任意多面体作为控制网格，然后自动根据控制网格来生成平滑的曲面。细分曲面技术的网格可以是任意形状，因而可以很容易地构造出各种拓扑结构，并始终保持整个曲面的光滑性。细分曲面技术的另一个重要特点是“细分”，就是只在物体的局部增加细节，而不必增加整个物体的复杂程度，同时还能维持增加了细节的物体的光滑性。但由于细分曲面技术是一种刚出现不久的技术，3D Studio MAX R3对它的支持还显得稚嫩，还不能完成一些十分复杂的模型创作。 有了以上3D MAX几种建模方法的认识，就可以在为虚拟现实系统制作相应模型前,根据虚拟现实系统的要求选取合适的建模途径,多快好省地完成虚拟现实的作品的制作。

在虚拟现实作品制作的时候应当遵循一个原则:在能够保证视觉效果的前提下，尽量采用比较简单的模型，而且若能够用参数化方法构建的对象尽量用参数化方法构建，同时，在模型创作过程中，对模型进行分割，分别建模，以利于在虚拟现实系统中进行操作和考察。

对于复杂对象的运动或原理演示,我们可以预先将对象的运动和说明做成动画存为avi文件,然后等待VR系统合适的触发事件,播放该avi文件即可。 基于图像的绘制方法

传统图形绘制技术均是面向景物几何而设计的，因而绘制过程涉及到复杂的建模、消隐和光亮度计算。尽管通过可见性预计算技术及场景几何简化技术可大大减少需处理景物的面片数目，但对高度复杂的场景，现有的计算机硬件仍无法实时绘制简化后的场景几何。因而我们面临的一个重要问题是如何在具有普通计算能力的计算机上实现真实感图形的实时绘制。IBR技术就是为实现这一目标而设计的一种全新的图形绘制方式。