1基于3dsMax的虚拟校园三维模型的创建
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基于3dsMax的虚拟校园三维模型的创建
冯莉莉 武卫玲
(东北林业大学)
[摘 要] 研究了基于3dsMax软件的虚拟校园三维模型的创建方法,具体讨论了校区三维建模的流程、建筑三维模型的创
建、其它地物模型的创建,利用3dsMax软件建模,创建了东北林业大学校园建筑物三维模型。
[关键词] 虚拟校园;三维模型;3dsMax
TheCreationofThree-dimensionalModelBasedon3dsMaxinVirtualCampus
FengLili WuWeiling
(NortheastForestUnivercity)
Abstract:Inthispaper,thecreationmethodofthethree-dimensionalmodelbasedon3dsMaxinvirtualcampusis
studied1Theflowofthethree-dimensionalmodeling,thecreationofthree-dimensionalmodelofbuildingandother
featuresarediscussed1Atlastthethree-dimensionalmodelsofbuildinginNortheastForestryUniversitycampusare
formedwith3dsMaxsoftware1
Keywords:virtualcampus;three-dimensionalmodel;3dsMax
支助项目:东北林业大学本科生创新项目(2007040)
虚拟现实(VirtualReality,简称VR)是利用人工智能、
计算机图形学、人机接口、多媒体等高新技术,模拟人类的视、听、走等行为,生成具有身临其境感觉的环境,通过虚拟环境,同时可以漫游、查询,甚至分析虚拟现实中的物体。虚拟现实作为一门新技术,展示了一个美好的发展前景,它对未来的影响已经显示出强大的生命力。其突出的特征为3/I0,即Immersion(沉浸)、Interactive(交互)、Imagination(想象)。虚拟校园是将虚拟现实技术应用于校园文化建设,为校园的规划管理提供了最直观的表现形式,它可以为学校树立良好的形象,提高校园的知名度,让来访者足不出户就可以领略校园风光体验身临其境的感觉。与传统校园文化建设相比,开展虚拟校园建设对于满足学生的归属感和认同感、提高学校的管理水平和教学质量具有重要意义。在高等教育逐步实现数字化的同时,建立高等院校的虚拟化校园,发挥自身的资源和技术优势,树立跨时空的现代校园文化观,建构独具特色的虚拟校园文化,其潜在的效益是不可估量的。基于此,我们进行了东北林业大学虚拟校园建设的初步探索,本文阐述了基于虚拟校园建设的三维模型的创建方法,重点是利用3dsMax9软件建成了东北林业大学校区内主要建筑物的三维模型。1 3dsMax软件简介3dsMax是单文档应用程序,这意味着一次只能编辑一个场景。但是可以打开3dsMax的多个副本并在每个副本中打开不同的场景。不过打开多个3dsMax副本需要占用大量计算机内存。为了获得最佳性能,应该计划好一次只打开一个副本并只编辑一个场景。在3dsMax软件中创建建筑三维场景的第一步就是建立建筑形体的三维模型,它在整个工作流程中非常重要,其
后的灯光、材质等元素的添加,都是以三维模型为基础的,
可以说建模是万丈高楼的地基。
为保证模型的精度和便于模型的导入,利用3dsMax建
模时应注意:(1)各建筑物的长、宽、高数据应严格按照
校园建筑平面图上标示数据和实测数据。(2)模型的中心
基点应与3DMax中场景的中心点一致。(3)为减少数据
量,模型应抓住建筑的主体轮廓,尽量减少面数
2 数据搜集与整理
211 数据收集
搜集的数据有校区1:10000地形图及校园规划图,数
码摄像机拍摄得到的校园场景贴图资料。
212 数据处理
将纸质地形图及校园规划图经过扫描数字化后导入计
算机,经图像配准后进行矢量化,然后将拍摄得到的贴图
资料导入计算机,利用Photoshop软件对其进行处理,备三
维建模后贴图用。
3 校园场景三维模型的创建
311 校园建筑物三维模型的创建
建筑物立体模型,通常有三种建模方法,即多边形、
面片及NURBS建模。建筑物使用多边形建模最简便快捷,
因此本次校园建筑物建模就采用此方法。事实表明,使用
多边形建模,能描述足够的细节,可以创建任何表面。在
AutoCAD格式的底图文件中,各建筑物的几何多边形已形
成,所要做的只是将二维底图上的建筑物拉伸成具有一定
高度的实体模型,即房屋的立体生成。按一定比例进行拉
伸,每增加一层楼,在图上增加相应的高度,对于楼层高
的建筑可以参照Photoshop直尺估计调整每层的高度数据。
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林 业 科 技 情 报 2009Vol141No11
当然,立体模型建立以后还需要进一步修改,对于简
单的建筑,一般都是在可编辑多边形中对顶点、边、边界、
多边形、元素五个子对象层级进行编辑,例如多边形子对
象层级的编辑就包括:插入顶点、挤出、倒角、桥、沿样
条线挤出、编辑三角剖分、重复三角算法等操作,它们在
建筑建模中是经常用到的。调整建筑的形状,而对于复杂
的建筑,3dsMax软件提供了布尔运算、放样、图形合并等
方法,例如,建筑物中众多窗户的制作,就是利用图形合
并的功能,效果十分理想。
312 校园立体图建筑物模型材质设计
建立模型之后的工作就是给模型赋予材质和贴图,在
3dsMax中,基本材质赋予对象一种单一的颜色,基本材质
和贴图与复合材质是不同的,3dsMax中有很多种贴图方
法,最简单的是位图,本次设计就是采用该种方法。在三
维校园图的制作中,位图是较为常用的一种二维贴图。在
三维场景制作中,大部分模型的表面贴图都需要与现实中
的实体相吻合,而这一点通过其他程序贴图是很难实现的,
也许通过程序贴图可以模拟出一些纹理,但这也与真实的
纹理有一定差距。所以,选择以数码相机拍摄手段获取的
位图作为校园立体图对象的贴图,具体制作过程如下:从
实地拍摄的数码相片中选取合适角度的照片在Photoshop中
进行拉伸扭曲,得到所需贴图单元,保存为jpg格式。在
3dsMax中,调用经过处理后的图片进行贴图,初步贴上的
图在建筑物上是很不规则的,所以我们需要运用修改工具
中的UVW贴图坐标。
在进行纹理映射前,需要对采集的照片进行处理,由
于受拍照时间、角度、光线等影响,需要在贴图前对照片
进行光亮度和色调的处理,同时由于取景时受拍摄角度的
限制、树木等掺杂因素影响需要进行修复、裁剪等处理。
在调整色调时,可以使用Photoshop的/亮度P对比度0和
/色彩平衡0对话框,在进行去除杂景处理时,利用/仿制
图章工具0进行处理,同时在拍摄大的建筑物时得到的图
片常常带有一定的倾斜,需要进行拉伸变换处理,可以在
Photoshop中依次选择/编辑0、/变形0然后再选择/自由
变换0或者/斜切0等功能进行处理,从而达到良好的效
果图。
基于上述理论,我们创建了东北林业大学校园内主要
建筑物的三维模型,如图1和图2分别是东北林业大学的
动资楼和图书馆的三维立体模型。
图1 动资楼
313 其它场景模型的创建
道路、草地等特殊地物是将纹理图片进行修饰,然后
对面对象进行重复贴图得到。建模过程中要确保纹理数据
图2 图书馆
与面映射的正确性,避免出现纹理图案互相错位等现象,
力求景观模拟效果的真实和美观。下面以树木的创建过程
为例加以说明。3dsMax中树木的创建步骤:
(1)创建一个平面;
(2)在mentalray渲染器中采用建筑材质在特殊用途贴
图展卷栏下的凸凹选项下,粘贴树的彩色位图,再在裁切
选项下粘贴与彩色位图相应的的灰度位图(图3);
(3)并将做好的树的材质赋予平面;
(4)渲染会得到一棵树的比较真实的模型,这样做既
满足要求又会减少面数有利于后期的漫游需要少量面的要
求。
图3 校园中树的彩色位图和灰度图
4 结语
虚拟校园环境是虚拟现实在教育和学习方面的应用。
本文主要从虚拟校园三维建模的角度讨论了虚拟校园环境
中建筑物及其它场景的三维建模方法,并利用3dsMax软件
对东北林业大学校园内的主要场景进行三维模型创建。通
过建模实例验证了3dsMax在场景建模中的实用性和便捷
性。目前建立的可视化的虚拟校园环境还不完整,还需要
进一步完善。
参考文献
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(5):6-111来稿日期:2008-12-02
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