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1、书目摘要33DStudioMAX简介43DMAX建模的具体实施63DMAX构建模型主要工作73DMAX模型的构造方法9建模过程中的几个关键问题、技术的解决方案123DMAX建模的虚拟现实技术在各领域的开展14渲染15总结16摘要：所谓三维设计就是利用电脑设计与创作，一产生真实的立体场景与动画。对3DMAX的接触才知道3DMAX是一个广泛应用于嬉戏开发、后期制造、影视特效及专业视觉设计领域的一款功能强大的三维设计软件，它是集专业建模、动画、渲染一体的三维解决方案。特殊是3DMAX以其强大的功能卓越的表现力被广袤电脑设计人所亲睐，成为当今较热门的设计软件。关键词：3D建模嬉戏开发3DStudioM
2、AX简介3DMAX是AUtodeSk公司下的一款3维动画软件，己经有十多年的历史了，在3维动画软件中这是一款特别胜利的产品系列，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，变更3维物体的形态，网格建模，面片建模都根本类似，在次级层中编辑变更的3维物体的形态大小曲面等来实现特定的效果。3DMAX技术广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、嬉戏、协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消遣业中，比方片头动画和视频嬉戏
3、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肯定的应用。而在国内开展的相比照较成熟的建筑效果图和建筑动画制作中，3DMAX的运用率更是占据了肯定的优势。依据不同行业的应用特点对3DMAX的驾驭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，只涉及到比较简洁的动画；片头动画和视频嬉戏应用中动画占的比例很大，特殊是视频嬉戏对角色动画的要求要高一些；影视特效方面的应用那么把3DMAX的功能发挥到了极至。3DMAX因其随时可以运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mentalray软件供应的
4、无限自由网络渲染而享誉世界。3DStudioMAX供应的造型工具包括根本造型工具和高级造型工具。根本造型工具供应立方体，球体，半球体，圆柱体、圆管、圆环，椎体和多边形。高级造型工具可制作出山、水、水纹、波浪、颗粒及非规那么形体，如：人体、植物等。三维形体可进展扭曲，弯曲，缩放，摇摆，角度变形，雕刻和锥孔等，3DStudioMAX供应丰富的材质和质感，并可对整个实体或局部实体进展颜色、明暗、色裹、反射,凹凸和透亮度等进展编辑，可通过设定物体、相机、光源和路径来制作动画。物体可进展变位、旋转、缩放、伸压等变形，光源可为环境光、泛光灯、聚光灯，并可设置随意多个相机的位置，方向和角度，也可进展敏捷调整
5、，具有动画实时预演功能，以便刚好视察物体效果。此外，3DStudioMAX还支持许多特殊效果，如：淡入淡出，模糊，光晕，星光闪耀，雾雨，声等，利用这些绝技处理，可产生超乎现实生产的变化莫测的奇妙效果。可以说3DSMAX是这次毕业设计中最志向的建模软件，它便利易学，建模效果优良，能够满意设计须要。所以本人将采纳3DMAX软件制做自动元件的各种元件的模型。本文主要介绍自动元件的建模局部。他不同于传统的建模方法，它首先在3DMAX制图软件中绘制自动元件的模型，这样做既易于建模，而且模型生动，逼真。更为重要的是在虚拟现实中导人，操作便利。要想将整个设计过程说得清晰，有条理，就必需知道设计的目的，内容，
6、实现手段。本次设计的目的是为了响应国家教化系统改革的号召，建立网络教学系统，完善教学形式。开发自动元件远程教学系统，为了协作系统研制，更形象的再现自动限制元件构造，工作原理和工作状况。运用三维软件建模，制作动画场景演示3DMAX建模的具体实施1数据收集在数据收集过程中,应依据建立过程中对于建筑、环境等场景的要求不同,选择不同辨别率和精确度的数据和图片。2获得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进展校正,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依据肯定的比例把图片做成地形贴图，便利后面模型的
7、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,另外局部图片要进展处理，让常用的图像处理软件比方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的整数次暴，如256*128,否那么模型在实时漫游中纹理可能发生扭曲变形。透亮贴图用图像处理软件处理透亮贴图后得到。也可从其它资源获得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。3DMAX建模软件的运用特别广泛，具有可操作性强、功能强大、模型精细逼真、质感强等特点，
8、缺点就是数据量大。利用3DMAX构建模型主要工作有：1划分场景单元在模型构建中，通常须要对真实场景进展划分，分成相对独立的几个单元。依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，要有肯定的逼真度。因此往往须要运用3DSMAX软件的EXtnKIe、Mirror、BeveR1.otUEditSPline等等吩咐。比方在大宗祠的建模中，宗祠的横梁、柱基等等就较多的运用了EXtnIde、EditSPIine吩咐。另外，为了削减模型的面片和数据量，在保证模型肯定精细度的状况下要尽量削减这些吩咐的S
9、egment、SideS或St叩S值，同时，尽可能的运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，可以运用简洁几何体和纹理映射来完成。4考前须知要想在3DMAX中建立模型，并将3DMAX模型转换为仿真驱动的OPenFlight模型并且能够运用，在MaX中建模时我们必需留意以下几点：(1)在作图之前首先要确定所用的单位是毫米，最好能将可撤销步数调到500步。(2)防止不兼容的状况。在本方法中，须要先运用3DSMAX建立模型再导入到MUItiGenCreatOr中进展处理，但是3DMAX做为一个功能强大的建模软件，有些指令在MUItiGenCreator是无法得到识别和支
10、持的，比方困难的纹理合成、reference参数等等。为了保证前面建立模型在后面得到较好读取，应当防止运用这些指令，或者在模型导入到MUItiGenCreatOI后运用类似的指令。(3)尽量运用简洁方式。建立的模型要尽量采纳比较简易的Box、ShaPe等来表现，不要运用NURBS、polygonPatCh建模方式建模。建议在3dmax中多采纳ShaPe加其它吩咐的方式来建立模型。(4)在保证模型质量的状况下尽量削减精细度。比方在运用Sh叩e中的1.ine建立模型时要尽量将InterPoIatiOn选项中的StePS值设置到最小的程度，一般设到13即可满意要求，StePS值过高会极大的增加转换后
11、的模型面片数。3DMAX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的建模大都采纳模型分割、纹理映射等技术。3DSMAX建模软件的运用特别广泛，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3DSMAX中加以实现和验证，下面具体绽开加以说明。3DMAX的几何建模方法（1）多边形建模。多边形建模技术是最早采纳的一种建模技术，它的思想很简洁，就是用小平面来模拟曲面，从而制
12、作出各种形态的三维物体，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。运用多边形建模可以通过干脆创立根本的几何体，再依据要求采纳修改器调整物体形态或通过运用放样、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洁、便利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那么形态的物体，如大局部的人造物体，同时可依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辨别率的模型，以适应虚拟场景实时显示的须要。（2）NURBS建模。NURBS是Non-UnifOrmRatiOnaIB-SPlineS（非匀称有理B样条曲线）的缩写，它纯粹是计算
13、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，特殊适合于创立光滑的、困难的模型，而且在应用的广泛性和模型的细微环节逼真性方面具有其他技术无可比较的优势。但由于NURBS建模必需运用曲面片作为其根本的建模单元，所以它也有以下局限性：NURBS曲面只有有限的几种拓扑构造，导致它很难制作拓扑构造很困难的物体（例如带空洞的物体）；NURBS曲面片的根本构造是网格状的,假设模型比较困难,会导致限制点急剧增加而难于限制；构造困难模型时常常须要裁剪曲面,但大量裁剪简洁导致计算错误;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
14、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，它运用随意多面体作为限制网格，然后自动依据限制网格来生成平滑的曲面。细分曲面技术的网格可以是随意形态，因而可以很简洁地构造出各种拓扑构造，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微环节，而不必增加整个物体的困难程度，同时还能维持增加了细微环节的物体的光滑性。但由于细分曲面技术是一种刚出现不久的技术，3DStudioMAXR3对它的支持还显得稚嫩，还不能完成一些特别困难的模型创作。有了以上3DMAX几种建模方法的相识，就可以在为虚拟现实系统制作相应模型前，依据虚拟现实系统的要求选取相宜
15、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那么：在能够保证视觉效果的前提下，尽量采纳比较简洁的模型，而且假设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，对模型进展分割，分别建模，以利于在虚拟现实系统中进展操作和考察。对于困难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系统相宜的触发事务,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对景物几何而设计的，因而绘制过程涉及到困难的建模、消隐和光亮度计算。尽管通过可见性预料算技术及场景几何简化技术可大大削减需处理景物的面
16、片数目，但对高度困难的场景，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一般计算实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。该技术基于一些预先生成的图像(或环境映照)来生成不同视点的场景画面，与传统绘制技术相比，它有着显明的特点：(1)图形绘制独立于场景困难性，仅与所要生成画面的辨别率有关。(2)预先存储的图像(或环境映照)既可以是计算机合成的，亦可以是实际拍摄的画面，而且两者可以混合运用。(3)该绘制技术对计算资源的要求不高，因而可以在一般工作站和个人计算机上实现困难场景的实时显示。由于每一帧场
17、景画面都只描述了给定视点沿某一特定视线方向视察场景的结果，并不是从图像中复原几何或光学景象模型，为了摆脱单帧画面视域的局限性，我们可在一给定视点处拍摄或通过计算得到其沿全部方向的图像，并将它们拼接成一张全景图像。为运用户能在场景中漫游，我们须要建立场景在不同位置处的全景图，继而通过视图插值或变形来获得接近视点的对应的视图。IBR技术是新兴的探讨领域，它将变更人们对计算机图形学的传统相识，从而使计算机图形学获得更加广泛的应用。建模过程中的几个关键问题和解决方法3DMAX在虚拟现实建模中的关键问题(1)根本建模方面。虽然通过3DMAX能实现模型精细，效果美妙的模型，但整个工程的数据量是惊人的，另外
18、3DMAX存在于其他软件结合的问题,有鉴于此,为了解决两者兼容问题，3DMAX建模中应尽量运用简洁吩咐。为了解决数据量问题，模型在不影响整个虚拟城市质量的前提下应尽可能简洁。(2)纹理贴图方面。在模型中，纹理是影响数据量的重要因素。纹理的大小干脆关系到文件的渲染速度和整个数据量大小。因此，在处理贴图时，应将纹理尺寸(在不影响模型外观的前提下)调整到尽可能小。在特定状况下，可在3DMAX中调整。建模过程中的几个关键技术的解决方法(1)数据的读取。模型导出数据文件时须要考虑几点:精度各类信息不丢失;便于导入模块的处理。在这里,数据的读取的做法是先在3DMAX中将模型用EXPort工具导出为3DS文
19、件格式,然后进展数据读取。这里存在的问题是书格式转换后模型出现多余面的处理,在这里我们采纳面合并和顶点合并的方法合并在同一个面上的小面和距离较小的顶点。(2)运用实时生成肯定具体程度的三维场景的1.OD(1.eVelOfDetail)技术,即细微环节层次模型小型的场景简洁实现流畅的实时漫游,但对于过于困难的大型甚至巨大型的场景,假如对全部模型在任何时候(近景、远景或被阻挡)都进展同样的计算量,那明显是会极大地影响实时漫游的流畅性,此时运用1.OD技术可实现在不同层次、不同视觉条件下,采纳不同精细程度的模型来表示同一物体，以提高场景的显示速度，实现实时、交互。也就是说,为每个物体都手工建立繁简不
20、同的模型，当物体离视点远时就调用相对简洁的模型，而近距离视察时调用相对困难的模型(这样可以在逼真性和速度之间到达均衡)因此需设定假设干个(35)层次(每个层次的适用范围是动态安排且有交集的)。(3)对局部模型采纳DOF(DegreeOfFreedom)技术，即自由度。虚拟世界既须要动态的也须要静态的模型，例如人物和车辆应当具有运动的实力，这些属性的定义和构建必需借助DOF来实现。自由度(DOF)是一种节点,可以把这种节点插入数据库以使这个节点以下的几何体运动，然后定义本地坐标系，使它所限制的几何体围绕坐标轴运动。DOF其实代表了一个独立的定位缓冲系统,通过对它的对话框和窗口属性的设置,能够定义
21、调整在旋转、缩放、平移等运动过程中在每一个坐标轴上的自由度。从而在肯定的限度内作往复运动而形成动态的动作。(4)建立一个好的层次构造库由于建立的模型库是由3DSMAX格式转换后的模型和Creator中建立的模型的共同组合,因此有必要进展模型库的调整,建立一个有序的、有条理的层次结的做法是先在3DSMAX中将模型用Export工具导出为3DS文件格式,然后进展数据读取。这里存在的问题是书格式转换后模型出现多余面的处理,在这里我们采纳面合并和顶点合并的方法合并在同一个面上的小面和距离较小的顶点。3DMAX建模的虚拟现实技术在各领域的开展3DMAX在虚拟现实领域中占有相当大的地位。嬉戏、城市规划工程
22、、房地产规划工程中3DMAX的虚拟效果都成为首选的考虑。3D虚拟技术能运用户自由地在场景中走动，并且可以360度随意观看各个方向的场景全面的三维信息，因而更直观，信息更完整，功能也更加丰富，极大的提高了效率。广泛用于各行业和部门，如：国土资源、水利、交通、农林、环保、数字城市等。3DMAX建模是时下各种虚拟现实应用技术的根底,越来越受到人们的关注虚拟现实也在旅游、嬉戏、航空航天、医学等多种行业都开展得很快。信任在不远的将来，对于现实生活中可见信息，在虚拟现实系统可完全再现，并突破时间，空间的限制，展示现实生活的过去，现在和将来。渲染渲染，是指依据场景的设置、给予物体的材质和贴图、灯光等，由程序
23、绘出一幅完整的画面或一段动画。三维动画必需渲染才能输出，造型的最终目的是得到静态或动画效果图，而这些都须要渲染才能完成。渲染是由渲染器完成，渲染器有线扫描方式（1.ine-SCan如3dsMX内建的）、光线跟踪方式（Raytracing）以及辐射度渲染方式（如1.ightscape渲染软件）等，其渲染质量依次递增，但所需时间也相应增加。较好的渲染器有Softimage公司的MetalRay和Pixal公司的RenderMan（Maya软件也支持RenderMan渲染输出）。通常输出为AVl类的视频文件。所以本例运用了Softimage公司的MetalRay这个渲染技巧。VRay是一款小巧而功能
24、强大的渲染器，在3D中以插件的方式安装和运用。柔软的面阴影、精确快速的接近真实的反射效果使Vray成为大家喜爱的渲染器，是渲染各个设计领域的良好选择。我们在短片的制作过程中发觉VR的速度效果的确是不错的，而且要很快学习起来也不难,因为其参数调整小，简洁，所以许多无根底的人也会选择它。具体资料将在附录中呈现给大家。总结总体的来说电脑3D建模当中，重要的是深化探讨运动限制、角色设定和渲染技术。因为物体的运动要遵循肯定的运动定律，比方表现一个球的弹跳，水流的波动，都有肯定的物理模型，要符合肯定的物理规律。假如由电脑通过计算来完成，会使运动变得自然而逼真。这种技术现在还没有完全进入大规模好用阶段，因为有关模型的理论还在完善中，但这将是将来开展的趋势。一个胜利的动画角色设计，表达了一个三维艺术家的才华，修养，以及他的价值观和审美观；好的剧本和角色设计是影片的灵魂线索，也是整个影片增辉添色的重要组成局部。动画三维技术和变现手法深刻的影响着短片动画带给广袤观众的感受，概念设计由此也介入了高品质动画的研发过程并且举足轻重。如今的家用机的开展日新月异，三维动画凭借着高性能机能的推动，把观众引领到一个拥有真实“体感世界，多层次的极具真实感的画面
