虚拟现实建模技术中的3dsmax技术分析

摘要：虚拟现实技术飞速发展，运用3dsmax创建虚拟场景也越来越多，在3dsmax教学中如何进行有针对教学，作者在此方面进行了一定的探索研究，总结了一些教学经验。

关键词：虚拟现实 建模技术 3dsmax教学

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）09-0218-03

虚拟现实（Virtual ReaIity），简称VR技术。在百度百科中这样描述虚拟现实技术：虚拟现实（Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真）是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，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。

1、虚拟现实技术

虚拟现实的三个最突出的特征.即交互性、沉浸感和构想性。浸没感（Immersion）又称临场感，指感受者作为主角存在于虚拟环境中的真实程度的感受。交互性（Interactivity）指感受者对虚拟环境内物体的进行操作和从虚拟环境中得到反馈的自然程度（包括实时性）。构想性（Imagination）又称（想象性），强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓展人类认知范围，不仅可以真实再现真实的现实环境，还可以创建出现实不存在的甚至是不可能发生的环境。

近年来随着计算机软硬件技术的飞速发展，虚拟现实技术也得到了广泛应用，主要表现在城市规划、大型工程漫游、旅游景观漫游、室内设计装修展示、房地产开发、各种虚拟展会、博物馆展示、教育培训等领域。

虚拟现实系统是由计算机生成虚拟世界，感受者与这个虚拟世界进行视觉、听觉、触觉等进行交互，同时这个虚拟世界可以进行及时相应。虚拟现实技术的关键是虚拟场景建模，即虚拟世界的构造问题，因为虚拟世界建模的好坏是产生沉浸感、真实感的关键，同时场景的复杂程度又会影响实时性，场景太过简单，实时性虽然好，但是感受者缺乏沉浸感，真实感；反之，场景逼真复杂，就会增加交互性难度，影响实时性。目前虚拟现实建模的技术主要有三种：

1.1 基于图形渲染的建模技术

基于图形渲染的建模方法是充分利用计算机图形学技术进行虚拟环境的建模和渲染。运用3dsmax软件创建虚拟场景的建模方法即属于此类。

1.2 基于图像的建模技术

基于图像的建模技术是利用照相机采集的离散图像或摄像机采集的连续视频为基础，经过图像处理生成真实的全景图像。采用这种建模技术可以实现普通计算机上的真实感图形绘制。

1.3 基于图形与图像的混合建模技术

混合建模技术将上述两种建模方法进行结合，用户与之交互的场景对象采用图形渲染的建模方法，其他场景采用图像技术建模，这样实现了构造真实感强、逼真度高、实时性好，交互方便的理想虚拟现实建模要求。

2、3dsmax的建模技术

运用3dsmax软件创建虚拟场景，是目前比较流行的做法。3dsmax是Autodesk公司的一套强大的三维建模软件，由于它是基于WinNT或Win98平台的，图形界面，方便易学，是目前个人PC上最为流行的三维建模软件之一。

3dsmax的建模技术主要有以下三种方式：

2.1 多边形建模方式

多边形建模是最为经典和传统的一种建模方式。3ds Max中的多边形建模主要有两个命令：可编辑网格（Editable Mesh）和可编辑多边形（Editable Poly），Editable Mesh方式建模兼容性好，制作的模型占用系统资源较少，运行速度比较快，在较少的面数下可以制作较复杂的模型。它原理是将多边形划分为三角面，通过推拉表面构建基本模型，最后增加平滑网格修改器，进行表面平滑，并提高模型精度。这种技法主要使用点、线、面的编辑操作，对空间控制能力要求比较高，适合创建各种复杂的模型。CHn大爱无彊 把我的最爱写成书CHn大爱无彊 把我的最爱写成书

2.2 面片建模方式

面片建模是在多边形建模方式的基础上发展而来，面片建模解决了多边形表面不易进行弹性编辑的难题，可以使用类似编辑Bezier曲线的方法来编辑曲面。它通过调整表面的控制句柄来改变面片的曲率。面片建模的原理是编辑顶点较少，使用较少的细节就能制作出光滑的物体表面。它非常适合创建生物模型。CHn大爱无彊 把我的最爱写成书

2.3 NURBS建模方式

NURBS（非均匀有理B样条曲线）是建立在数学原理的公式基础上的一种较新的建模方法。它基于控制节点调节表面曲度，自动计算表面精度，相对面片建模，NURBS可使用更少的控制点来表现相同的曲线，但由于曲面的表现是由曲面的算法来决定的。NURBS建模特别适合创建复杂的生物表面和呈流线型的工业产品的外观，如阿凡达等外星生物、流线型的高铁火车等等，而不太适合创建规则的机械或建筑模型。

3、3dsmax制作虚拟场景教学总结CHn大爱无彊 把我的最爱写成书

3dsmax软件应用领域很广，广泛应用于影视广告、工业产品设计、建筑效果表现、多媒体设计制作、游戏以及工程可视化。在我国，建筑效果图和建筑动画制作中，3dsmax的使用率更是占据了绝对的优势。根据不同行业的特点对3dsmax的掌握程度也各不相同，建筑效果表现方面，它主要表现单帧的渲染效果和环境效果，动画方面相对简单，主要是漫游动画；游戏制作中对角色动画的要求很高；影视广告、片头动画则把3DS MAX的特效功能发挥到了极致。目前，随着虚拟现实应用的广泛，3dsmax也展现出其强大的优势。运用3dsmax进行虚拟场景建模流程如图1所示：

由于虚拟现实具有交互性、实时性，因此在3dsmax中的建模要求和进行漫游动画制作、效果图制作、产品设计、片头动画制作的要求有很大不同。我校在多媒体设计专业设立了以虚拟现实为方向的3dsmax教学，由于之前本人参与过虚拟现实项目制作，因此在讲授这门3dsmax的课程比较有体会，在进行3dsmax教学过程中一定要有针对性，注意建模技法讲解，其主要表现在模型的精度上，建模的模型注意几个优化：模型个数优化、模型面数优化、场景贴图量优化。

3.1 场景模型创建

在进行虚拟场景建模讲解时，模型的尺寸、模型对齐、建面的方法都要特别注意虚拟现实的特点，主要如下：

（1）虚拟现实是要模拟一个真实世界，场景模型的尺寸需要特别注意，在3dsmax的尺寸设定中要设计合理，比如在3dsmax中创建一个边长100厘米*100厘米的大广场，导入虚拟现实中，就是一个1米*1米的小空地。

（2）尽量减少每个模型面片数量，模型的细节部分尽量使用贴图技术表现。

（3）将需要对齐的物体面和顶点进行对齐，尽量删除每一个模型中看不见的面，三角面尽量为等边三角形，不要出现细长条型，合理分布模型密度。

（4）对模型进行合理的命名和分组。

（5）尽量控制场景模型的数量，场景中的模型数量太多会给后面的工序带来很多麻烦，推荐一个完整场景中的模型数量控制在2000个以内。

3.2 场景贴图

3dsmax的材质表现丰富，可以创建出任何你能想象到的质感，但是在虚拟现实场景建模时，一般推荐3dsmax的标准材质，在贴图格式、贴图尺寸上都有一定的要求。

（1）模型的贴图一般只允许使用：jpg、bmp、tga、png、dds这个几种格式，不支持其他格式贴图。贴图的大小建议使用216*216、512*512、1024*1024的尺寸大小。

（2）透明贴图一般可以用png和tga两种格式的图像文件来表现，如虚拟现实场景中主要表现花草、树木，一般不是建模，而是通过透明贴图实现，如图2所示：

3.3 场景烘培

烘焙就是把3ds MAX中的物体表面的光影关系以贴图的方式带到虚拟现实场景中，以求真实感；相反，如果将物体不进行烘焙而直接导入到虚拟现实场景中，其效果是不真实的。

在3dsMax中进行烘焙的工具是“Rendering | Render To Texture”命令。

在对场景烘培前必须对场景进行渲染，并对渲染效果满意，这样才进行场景的烘焙。其操作步骤如下：

（1）在3dsMax中，选择需要烘焙的模型。

（2）单击【Rendering 】|【Render To Texture】，随后便会弹出Render To Textures对话框。

（3）依次按照图3所示的参数进行设置，图中提示部分是必须设置的，其他为默认参数，设置完毕后点击Render开始烘焙（如图3）。

3.4 将模型和制作的动画导出

根据虚拟现实制作软件的不同，将模型、动画导出。

4、结语

面向虚拟现实的3dsmax教学，不能简单地进行讲解3dsmax命令，一定要面向虚拟现实的工作流程，以项目化案例式教学模式为主导，将理论与实践相紧密结合，贯穿“学中做，做中学”的教学方法，让学生迅速掌握3dsmax软件，快速准确创建虚拟现实场景，成为企业需要的虚拟现实建模人才。

参考文献

[1] 刘向铜，熊助国，曹秋香.基于3Dmax的虚拟现实的建立过程的探讨[J].西部探矿工程，2009年02期.

[2] 王正盛，陈征.VRP10/3dsMax虚拟现实制作技能实训教程[M].北京：科学出版，2010.

[3] 刘艺，张坤.3DSMax在虚拟校园立体图制作中的应用[J].大众科技，2011年第7期.

[4] 廖毅.3DSMAX建模技术在虚拟现实中的应用[J].中国科教创新导刊，2011年第18期.