3DMAX在城市虚拟现实建模中的应用

·126·电子测试在城市规划领域，传统的规划方法以及管理手段已经不能够满足现在城市建设的需求。过去的二维信息展示方式不能够满足人们对信息获取的需要，三维信息现实方式正逐渐成为信息展示的主流方向。随着计算机技术以及测绘技术的不断发展以及有效结合，三维虚拟现实技术得到了广泛的关注，在城市规划以及项目展示中得到了成功运用。3DMAX是Discreet公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件，广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、三维动画、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。本文着重探讨其在城市虚拟现实建模中的应用。1虚拟现实的简介虚拟现实(VirtualReality，简称VR)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。在80年代，由JaronLanier最先提出了虚拟现实VR的观点，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。虚拟现实具有以下几个基本特征：①浸没感：也称之为临场感，最为理想的模拟环境应该使用户难以分辨其真假，使用户能够全身心的投入到计算机创造的三维虚拟环境中，该环境中的一切事物看上去、听上去、闻上去以及动起来都是真的。②构想性：具有可想象的空间，能够拓宽人类认知范围，可以构想客观不存在的环境。③多感知性：理想的建模环境应该具备人类所具有的感知功能，包括：触觉、听觉、力觉以及运动，甚至是嗅觉、味觉感知等。④交互性：例如用户能够用手区直接抓取模拟环境中虚拟的物体，有一种握着的感觉，并且还能够感觉到物体的重量，被抓的事物也能够随之而移动。2城市虚拟现实建模前的准备在城市虚拟现实中，应用3DMAX的操作步骤如下图1所示：图1城市虚拟现实的制作步骤在城市虚拟现实建模前应该做好以下几方面的准备工作：首先，提取建筑物的底图。因为所获取的整个城市片区的底图是DWG格式，这时就需要使用AutoCAD将单个建筑物的轮廓线从整3DMAX在城市虚拟现实建模中的应用夏蕾（武汉商业服务学院信息工程系，湖北武汉，430056）摘要：随着计算机技术以及测绘技术的不断发展，虚拟现实技术也得到了很大的发展，三维虚拟现实技术在城市建模中得到了广泛应用。3DMAX就是一种基于矢量的三维造型以及动画设计软件，能够制作出逼真形象的图像以及动画，被广泛应用于城市虚拟现实建模中。本文对虚拟现实做一介绍，阐述3DMAX在城市虚拟现实建模过程中的实施步骤以及方法，探讨在城市虚拟现实建模中应该注意的几个关键技术。若有不当之处，望加以斧正。关键词：3DMAX；虚拟现实；建模；应用3DMAX,theapplicationofvirtualrealitymodelinginthecityXiaLei（WuhanCommercialServiceCollegeDepartmentofinformationengineering,HubeiWuhan，430056）Abstract：Withthecontinuousdevelopmentofcomputertechnologyandsurveyingandmappingtechnology,virtualrealitytechnologyalsoobtainedtheverybigdevelopment,3dvirtualrealitytechnologyiswidelyappliedinurbanmodeling.3DMAXisavectorbased3dmodellingandanimationdesignsoftware,abletoproducerealisticimageoftheimages,andanimation,virtualrealitymodelingiswidelyusedincity.Aisintroducedinthispaper,thevirtualreality,3DMAXincitiesintheprocessofvirtualrealitymodelingstepsofimplementationandmethod,discussthecityshouldpayattentiontotheseveralkeytechnologiesinvirtualrealitymodeling.Ifthereiswrong,hopetomore.Keywords：3DMAX;Virtualreality;Modeling;Application·127·电子测试ELECTRONICTEST智能应用第10期2013年5月个城市片区图中提取出来，从而作为建模的底图资料。其次，增加处理纹理格式的作用。一般情况下，选用Photoshop作为处理照片的软件，能够获得比较逼真的效果，建筑纹理就能够从相应建筑物照片中获取。最后，将取得的建筑纹理经过相关人间处理，转化为JPG的格式，为下面的3DMAX的方便应用打下基础。3建模的具体实施过程城市虚拟现实建模的实施过程从数据的采集、三维实体具体建模环节以及建立虚拟的场景环境三个方面进行的。3.1数据的采集在数据的采集过程中，应该根据实际情况，从而选择不同的分辨率以及精确度比较高的照片以及图片。主要是包括：建筑的原始资料：原始资料主要是向有关部门进行提取，有地形图文件、建筑单体以及大比例尺航摄图片等，获取这些资料过后，通过使用AutoCad进行校正，从而得到一个区域平面图。同时按照相关比例将获取到的图片制作成地形贴图。贴图资料：纹理也包括透明纹理以及不透明纹理。透明贴图采用图像处理软件进行处理；不透明贴图采用数字相机得到相应的数字化相片，然后采用Photoshop进行校正处理，采用Rgb格式存储，建立模型纹理库。需要注意的是贴图的长度以及宽度必须是2的幂次的整数，否则就不能够获得真实以及准确的显示。3.2三维实体具体建模三维实体的建模应该坚持的三个原则：精心构建层次结构库；在确保建模物体的真实性以及可靠性基础之上，减少模型所含的面数，有必要时才将模型细化；合理条件下，最大限度压缩纹理。只要坚持以上三个原则，就能够实现最小的数据文件、最高的图像连续性以及较低的实施渲染跳帧率。建模的主要内容：①城市建筑体建模：一般条件下，对于一般的建筑物，直接采用MultiGenCreator软件进行建模，真实的表现出模型的基本轮廓以及结构，通过调整相关数据从而获得不同分辨率的模型。对于具有特色的建筑，利用3DMAX来建模，然后再利用MultiGenCreator软件将3D文件转换，进行编辑，减少不必要的多边形以及面。②城市地形建模：对于大面积以及地理环境比较复杂的地形，采用数字高程模型数据，选择合适的算法建立三维地表模型，再按照与地表模型相对应的经纬度注明坐标，纹理采用正射影像图。对于精度要求比较高的地形，一般采用航片灰度图与地形手工图相结合构建地形模型；对于精度要求不高的地形，采用航片灰度图就可以自动生成地形模型。③运动着的人以及物建模：为了能够在虚拟现实建模中实现动感，对于运动着的人以及物不应该采用简单的贴图，而是采用DOF技术来实现。④小品环境建模：小品环境主要是指电话亭、路灯以及树木这些环境，重复性比较高，因此，在虚拟现实的建模中，最大限度的减少面的使用。采用贴图来代替细节模型，模型的属性设置成实点旋转，达到形象逼真的效果。3.3虚拟场景环境建模当所有的模型建立完成以后，需要将其放在特定的3D环境中，当前，使用比较普遍的就是实时场景驱动工具Vega。主要是利用虚拟现实、实时视景仿真以及其他可视化应用软件。43DMAX在城市建筑物建模中的具体应用实例以某城市中的建筑物做为实例来探讨3DMAX在城市建筑物建模中的具体应用。4.1首先，建筑物底图的提取因为要获得整个片区的底图，需要使用AutoCAD将单个的建筑物轮廓线从整个片区的图中进行提取，做为模型的底图资料，如下图2所示：图2工作底图（DWG格式）4.2处理纹理格式在进行照片的处理过程中通常使用Photoshop来处理照片，对图片纹理进行处理时，应该选取有用的纹理图片，如下图3所示：图3某城市中心广场花坛侧面以及正面4.3三维模型的制作规则模型的建模主要是指具有一定简单的轮廓，例如：楼房等建筑物，这些建筑的轮廓就比较简单，可以采用一些抽壳以及剪切、拉伸的技术进行三维建模，如下图4所示：对于规则建筑的三维建模，楼的主体采用的线条勾画出轮廓的截面，然后通过来给出墙的厚度，进行拉伸将墙的高度拉出来，这样一来，就减少了叠加以及组合的过程。·128·电子测试图4综合楼的三维模型4.4虚拟环境的建模材质以及贴图的添加与设置，直接性的决定了模型的真实感以及立体效果，在显示生活中，体现一个物体的特点以及本质的就是建筑的材质，因此，在这一方面给予3DMAX技术就能够很好的提高模型的真实效果。某城市建筑物在建模的过程中采用3DMAX技术对建筑物的材质以及灯光进行设置，如下图5、图6所示：图5添加材质后的三维模型图6泛光灯照射下的三维模型在图5中，模型的表面有瓷砖，并且楼顶有不锈钢栏杆，因此，在添加材质的过程中，瓷砖采用【】来进行编辑，不锈钢栏杆采用【】来编辑，就得到了以上的效果。在图6中，采用3DMAX中的直射灯来创造自然光，室内照明采用泛光灯，整个场景的照明采用环境灯。大多采用泛光灯，并且呈现对角分布，光照的融合度利用光的衰减度来进行调整。5基于3DMAX环境城市建模过程中的关键技术探讨5.1DOF(DegreeofFreedom)技术DOF(DegreeofFreedom)技术也称之为自由度，该技术是一个节点，将这个插入到数据库中，就能够实现其运动。随后定义一本地坐标系，使其控制的几何体能够围绕坐标轴进行运动。5.2层次结构库对于建立的模型库必须加以调整，建立一个有序以及由条例的层次机构库，能够快速并且准确的呈现出在实时漫游系统中的模型，同时也能够使系统中的资源得到高效利用。5.3LOD(LevelofDetail)技术LOD(LevelofDetail)技术也称之为细节层次模型。因为对于小型的场景能够实现流畅的实时漫游，然而，对于大型场景如果还是采取同堂的计算量，就不能够很好的实现其流畅。然而，使用该技术能够采用的不同精细程度的模型表示同一个物体，从而提高虚拟场景的显示速度。6结束语随着城市规模的不断扩大，3DMAX技术在城市虚拟现实建模中的应用也越来越广泛，因此，必须正确掌握3DMAX的操作方法以及使用技术，创造“亲临其境”的虚拟环境。该技术具有比较大的造型能力，并且胶容易掌握，同时运行比较方便，掌握其技术，具有广泛的使用价值。参考文献[1]赵瑞睿;张天巧.3DMAX在城市虚拟现实中应用探讨[J].社科论坛.2005,(12):123-124.[2]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,(2):78-79.[3]童鑫.基于3DMAX技术的数码建筑形体设计解析[J].山西建筑.2009,35(7):15-16.[4]李积元.基于3DMAX三维虚拟景观的设计技术探讨[J].大众科技.2010,(7):40-41.[5]王秀敏,杨秀莲,郭磊.计算机与建筑设计创作[J].山西建筑.2007,33(12):366-367.[6]丘威,张立臣.基于X3D在线虚拟室内漫游系统的研究与应用[J].计算机应用.2005,25(8):1930-1932.[7]黄莹莹,彭敏俊,许岷.基于虚拟现实的数字校园漫游系统的设计与实现[J].应用科技.2005,32(5):40-42.[8]张竞.雷达造型及场景设计中的3DMAX运用[J].电子机械工程.2006,22(5):49-52.作者简介夏蕾(197.5——），女，汉，湖北省武汉市人，职称：讲师，硕士学位，研究方向：计算机多媒体技术