基于3Dmax的虚拟现实的建立过程的探讨

摘 要：本文主要从虚拟现实概述、三维建模方法的介绍及比较、虚拟实验室模型的建立、三维实体建模环节等方面进行了探讨

关键词：3Dmax 虚拟现实 建模

一、前言

3Dmax技术的应用越来越广泛，本文基于3Dmax的虚拟现实的建立过程方面的内容进行了详细的探讨。

二、虚拟现实概述

虚拟现实 （Virtual Reality，简称 VR） 是最近出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实根据利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，给使用者提供有关听觉、视觉、触觉等感官感受的模拟技术，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。在80年代，由 Jaron Lanier 最先提出了“虚拟现实” VR 的观点，研究该技术的目的是为了建立一种新的用户界面，创造出一种“亲临其境”的感觉。

虚拟现实技术具有以下基本特征：浸没感：又称临场感，最理想的仿真环境，应该让用户真正的3D虚拟环境区分困难，用户可以在计算机创造的环境中，所有东西看起来，声音，气味和动态这是真的。理念感：有想象的空间，可以扩大人类认知的范围，目标的概念不存在的环境。数量的感觉：理想的环境建模应该有人类感知功能，包括：听觉，动觉，触觉和力，甚至嗅觉，味觉。交互感：例如，用户可以在环境持手区直接模拟的虚拟对象有把握的感觉，也能够感觉到物体的重量。

在城市规划领域，传统的规划方法和管理手段已经不能满足城市建设的需要。过去的两维的信息显示方式已经不能满足人们的需要来获取信息，对现实的方式逐渐成为主流方向信息显示的三维信息。随着计算机技术和测绘的有效组合技术的不断发展，虚拟现实技术已被广泛关注，在城市规划和工程展的成功应用。三维动画的PC系统和基于3D MAX Discreet公司软件开发的渲染，广泛应用于广告，影视，工业设计，建筑设计，三维动画，多媒体，游戏，教学，工程可视化等领域。

三、三维建模方法的介绍及比较

产生虚拟环境的基本方法主要分为基于图像和基于模型的建模技术两大类。基于模型的的方法是面向景物的几何模型的，其基础数据是景物的矢量几何数据，模型的构建可采用计算机图形学技术绘制，也可用模型构建工具建立，此方法的优点是具有高度的真实感，便于与相关空间属性相关联，缺点是数据量相对较大。考虑研究是以校园为基础的建模，数据量相对较少，效果要求相对较高，因此基于模型的方法更利于虚拟环境的构建。虚拟环境构建主要涉及的核心内容也是技术难点是模型构建，研究利用AutoCAD、3DMAX软件进行模型构建，而在实际操作过程中，主要分为两种不同的方法，现对这两种方法进行具体的阐述和比较。

1.局部―整体

基于矢量几何数据，通过软件创建模型的各个组成部分，然后进行优化模型、塌陷等操作，使之成为整体，最后进行材质、灯光、烘焙等操作。此技术优点是简单易操作，初期工作效率较高；缺点是室外建模工作量比较大，并且随着模型个数增多，其工作量增加，出现多次的重复，且占用系统资源较多。此方法适用于简单且数量较少的几何模型的构建并，要求对矢量数据的整体情况有准确的把握。

2.整体―局部

根据矢量数据，使用多边形挤出的方法，从整体不断分离创建出新的模型，最终形成整个模型。该方法是的优点是工作效率较高，可减少不必要的重复工作，且模型效果精细程度高；缺点是对模型整体把握要求较高，并要求比较充分的前期准备工作。建模方法的选择直接关系到模型构建的工作量和效果，选择相对高效的建模方法，对节省系统资源、模型集成和场景漫游有着重要的意义，研究通过对比分析两种方法，并基于虚拟校园三维建模的要求，选择从整体到局部的方法对模型进行构建。

四、虚拟实验室模型的建立

1.建立实体模型

实验室的CAD图可以导入3Dmax中，从而拾取它的主要轮廓和尺寸绘出初始平面图，再通过3Dmax的建模工具建立起实体模型。

3Dmax的建模方法多种多样，实现同一物体的建模可能通过不同方法均能实现，这主要依个人的操作习惯和观察角度。本研究建模：墙体部分是通过捕捉平面图中的线条后，用修改器中的挤出命令将样条线挤出完成的；窗洞则通过建立一个与窗洞宽度和深度一样的长方体与墙体进行差集的布尔运算得到；柱子也是在导入的CAD图中拾取到相应位置，绘制矩形或圆形，再通过挤出实现的；窗框，门框也多为样条线的编辑，对其挤出后再创建组，使得在移动时它们各成一个整体而不会使组成窗框或门框的各部件产生相对位移。可以看出本研究的建模主要是基于对二维图形的修改，使其转化为三维模型，这是现在的建筑模型中多采用的方法。

2.材质贴图

3Dmax最大的优势在于它强大的材质贴图功能，使得模型更加逼真。因此对实验室进行图片采集是必要的，比如地板、墙体、门窗的材料都可通过将采集来的图片以贴图的方式赋予给所建模型。在作贴图之前这些图片需要经过图片处理软件，如Photoshop对其进行光线、色彩等的处理，以保证贴图效果。除了采集贴图，3Dmax自由的材质编辑功能可以实现诸如玻璃、金属等的效果。此外，经采集的某些图片还可以在建立实体模型时作为参考。

3.烘焙贴图

3Dmax为模拟太阳光线或室内灯光会加入灯光工具，选择与真实场景相匹配的灯光选项来实现现实中的灯光效果。

五、三维实体建模环节

在虚拟环境构建的虚拟环境建模问题是最麻烦的。在建模的过程中，应根据事物的不同处理之间的差异，具体的实现模型，可以根据以下几个方面：建模的原则：基于保障对象和塑性模型的真实性，尽量使模型包含的人脸数最少，只有当它是必要的细化工具优化模型。尝试在一个合理的纹理压缩，纹理的像素大小应加工成2N功率。为了正确显示纹理。精心构建层次结构库。确保三点数据文件将是最小的，以保证实时绘制时跳的帧速率水平较低，最高的图像的连续性。建模的内容包括：建模的地形、地貌、单体建筑造型、环境小的建模等。

1.地形地貌建模

通常使用的数字高程模型数据，通过选择合适的算法建立三维表面模型，按照与纬度和经度的相应的表面模型，将正射影像图作为表面纹理，但是这种方法更适合于大面积的地形环境，丰富的变化区域。对于精度要求，提供的航拍灰度自动生成山模型。高精度相对，空中的灰度图像是很难通过的地形图，达到所需的要求建造的，这两个部分结合在一起形成的地形模型，形成一个三维地形景观房。

2.楼体建模

你可以使用MultiGen Creator软件为基础，辅以集中在3DMAX建模方法和建模3dmax中一个独特的建筑，然后3D文件到MultiGen，编辑的减少简化多边形表面模型，不需要。对于一般的建筑造型，直接在mutilnen创造者，显示了该模型的基本轮廓和结构，参数调整模型，得到不同分辨率的模型，以满足虚拟场景的实时显示的需要。

3.环境建模

环境通常指电话亭的树木，所以，在街上的灯和具有一些共同的特点，高重复性的对象。在虚拟系统，他们应该使用尽可能少的表面上。这种模型的建立主要用于2维模型结合透明纹理创建的3个维度的影响模型，即代替详细模型的映射，并以视图旋转属性的模型，因此无论从哪个角度浏览，可以看到整个对象，所以实现一个逼真的效果的目的。

六、结束语

加强对3Dmax的虚拟现实的建立过程的研究，可以使3Dmax的适用性更强，也是我国科技不断发展的体现，是非常具有现实意义的研究。

参考文献：

[1] 彭海辉.基于3Dmax的虚拟现实的建立过程的探讨[J].电子测试.2013（3）：166-168.

[2] 王朝.基于3Dmax的虚拟现实的建立过程的探讨[J].电子测试.2012（3）：16-18.

[3] 高洁.基于3Dmax的虚拟现实的建立过程的探讨[J].数字技术与应用.2013（6）：66-69.