基于3DS MAX上網(wǎng)絡(luò)仿真課題三維建筑模型及場(chǎng)景建設(shè)

薛媛媛

（山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030031）

基于3DS MAX上網(wǎng)絡(luò)仿真課題三維建筑模型及場(chǎng)景建設(shè)

薛媛媛

（山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030031）

文章主要討論了基于3DS MAX虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)上在網(wǎng)絡(luò)仿真課題中，如何創(chuàng)建建筑模型、室內(nèi)空間場(chǎng)景和相關(guān)動(dòng)畫(huà)，以及在創(chuàng)建建筑模型和動(dòng)畫(huà)的過(guò)程中產(chǎn)生的主要問(wèn)題。最終通過(guò)對(duì)3DS MAX仿真場(chǎng)景在虛擬現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用，創(chuàng)建一個(gè)虛擬的網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)基地。

3DS MAX；三維建筑模型；虛擬網(wǎng)絡(luò)空間

根據(jù)國(guó)家高職教育的發(fā)展趨勢(shì)，大力提倡充分利用現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，以提高學(xué)生的職業(yè)技術(shù)能力。在這一精神的指導(dǎo)下，根據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)特點(diǎn)，從中引入以3DS MAX三維空間為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬教學(xué)平臺(tái)，以加強(qiáng)學(xué)生直觀的理解能力，從而全面提高學(xué)生的職業(yè)技術(shù)素質(zhì)。

在以3DS MAX為基礎(chǔ)的技術(shù)支持上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)仿真的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，是網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)突破。網(wǎng)絡(luò)仿真是為了能更好地讓學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)，從而利用3DS MAX虛擬三維空間創(chuàng)建一個(gè)虛擬的網(wǎng)絡(luò)公司，利用虛擬網(wǎng)絡(luò)提供給學(xué)生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的環(huán)境。通過(guò)3DS MAX仿造真實(shí)的場(chǎng)景應(yīng)用，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中能夠產(chǎn)生直觀的了解，以提高學(xué)生網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)能力。

一、3DS MAX概述

3DS MAX是Autodesk公司推出的可在個(gè)人計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的制作三維建筑模型動(dòng)畫(huà)軟件，是目前工程及建筑效果圖設(shè)計(jì)應(yīng)用最廣泛的三維軟件。它不僅可以設(shè)計(jì)建筑模型，渲染仿真場(chǎng)景，同時(shí)可以制作復(fù)雜動(dòng)畫(huà)，是三維虛擬空間設(shè)計(jì)中最普及的軟件。3DSMAX作為這一實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真課題的制作軟件，是因?yàn)?DSMAX在三維空間中的虛擬建造可以逼真地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活中仿真的場(chǎng)景及動(dòng)畫(huà)，大大提高人們的直觀效果。

二、課題概述

1.課題定位

網(wǎng)絡(luò)仿真虛擬開(kāi)發(fā)應(yīng)用課題是在高教 [2006]16號(hào)文件《教育部關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見(jiàn)》的內(nèi)容以及“以就業(yè)為導(dǎo)向，以能力為根本，走產(chǎn)學(xué)結(jié)合的辦學(xué)路子”的精神指導(dǎo)下，根據(jù)高職院校的培養(yǎng)目標(biāo)，通過(guò)對(duì)許多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備公司、網(wǎng)絡(luò)施工企業(yè)進(jìn)行調(diào)查研究，分析網(wǎng)絡(luò)技術(shù)崗位的具體要求，從而使學(xué)生達(dá)到學(xué)習(xí)和掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)崗位的職業(yè)能力以及相關(guān)要求。

2.課題目標(biāo)

網(wǎng)絡(luò)仿真虛擬開(kāi)發(fā)應(yīng)用課題的主要目標(biāo)是以提高學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)教學(xué)水平為目的，利用3DS MAX的三維建筑模型及場(chǎng)景建設(shè)制作仿真的教學(xué)系統(tǒng)，以提高學(xué)生的動(dòng)手能力和對(duì)知識(shí)的了解能力。

3.3DS MAX三維建筑模型及場(chǎng)景建設(shè)在課題中的作用

網(wǎng)絡(luò)仿真虛擬開(kāi)發(fā)應(yīng)用的基礎(chǔ)是需要有虛擬空間的平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。3DS MAX的三維建筑模型就是用以搭建平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)。在網(wǎng)絡(luò)仿真虛擬開(kāi)發(fā)應(yīng)用這個(gè)課題中，三維虛擬操作起著十分重要的作用。

4.課題說(shuō)明

《網(wǎng)絡(luò)仿真的集成、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用》研究課題是山西省交通廳的科研計(jì)劃項(xiàng)目，于2008年12月結(jié)題。

三、收集數(shù)據(jù)及整理

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)仿真虛擬開(kāi)發(fā)應(yīng)用課題的需求，在3DS MAX三維虛擬空間的平臺(tái)上，首先需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)基地。另外，網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室需要若干實(shí)訓(xùn)設(shè)備，重點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)。網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)基地首先需要根據(jù)地形按照1∶10000的比例在Auto-CAD中繪制相關(guān)的設(shè)計(jì)圖形，接著拍攝一定的實(shí)際圖片，這些圖片在Photoshop中修改后將準(zhǔn)備在3DS MAX三維虛擬空間后期制作貼圖需要。同時(shí)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)的相關(guān)設(shè)備在AutoCAD中繪制比例真實(shí)的設(shè)備圖形，為后期導(dǎo)入3DSMAX三維虛擬空間做輔助作用。

四、網(wǎng)絡(luò)仿真中三維建筑模型及場(chǎng)景建設(shè)

1.三維建筑模型建設(shè)

3DS MAX三維設(shè)計(jì)中包含多種建模方式，如Geometry(幾何體建模)，Shapes(二維圖形建模)，NURMS（NURMS曲線(xiàn)物體建模），Patch（Patch物體建模），Polygon（Poly物體建模），Polygon Mesh（Poly面片物體建模）等。建筑物的建造多使用Geometry(幾何體建模)，這種建模方式較為方便，對(duì)于建筑物和建筑場(chǎng)景的三維空間建設(shè)較為簡(jiǎn)易，是建筑空間設(shè)計(jì)中常用的建模方式。

Geometry(幾何體建模)中包含多種建模類(lèi)型，Standard Primitives（標(biāo)準(zhǔn)幾何體建模），Extended Primitives（擴(kuò)展幾何體建模），Compound objects（合成物體建模）。根據(jù)仿真網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)基地的需求，將實(shí)訓(xùn)基地設(shè)計(jì)為六層，利用Standard Primitives（標(biāo)準(zhǔn)幾何體建模）將基礎(chǔ)建筑模型完成后，就需要在Compound objects（合成物體建模）中利用Boolean（布爾運(yùn)算）和Loft（Loft放樣）進(jìn)行窗戶(hù)、門(mén)和相應(yīng)裝飾物體的修改增加。其中門(mén)、窗等物體在建筑物中的增減盡量在Boolean（布爾運(yùn)算）中進(jìn)行，以便后期需修改門(mén)窗尺寸時(shí)可在Boolean Parameters（布爾運(yùn)算參數(shù)）下的Operands（運(yùn)算物體）中選擇A或B物體直接進(jìn)行修改，但應(yīng)當(dāng)引起注意的是，需要物體在Array（陣列）時(shí)選擇Instance（關(guān)聯(lián)復(fù)制）。建筑物屋頂、修飾面等需要修改的物體可將其為Editable Mesh（編輯面片物體）物體或進(jìn)入Edit Mesh（編輯面片）修改編輯選項(xiàng)中對(duì)其 Vertex（頂點(diǎn)）、Edge（邊）、Face（邊界面）、Polygon（多邊形）、Element（元素）逐一進(jìn)行層級(jí)調(diào)整和編輯，最終完成網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)基地的建筑設(shè)計(jì)。

2.三維室內(nèi)建筑模型建設(shè)

根據(jù)虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)基地的要求，在建筑模型的室內(nèi)部分需要完成大廳設(shè)計(jì)和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室的模型建設(shè)。在室內(nèi)設(shè)計(jì)中首先需要運(yùn)用Geometry(幾何體建模)完成樓層分隔和樓梯的建設(shè)，樓梯為雙跑樓梯。一層為網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)基地的大廳部分，在這個(gè)部分里，有辦公區(qū)和網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)主管區(qū)，進(jìn)入這個(gè)大廳后，可由指定路線(xiàn)進(jìn)入辦公區(qū)，學(xué)生在實(shí)際操作時(shí)，尋找自己合適的崗位人員。根據(jù)這一需求，首先進(jìn)行辦公家具的建造，創(chuàng)建辦公家具多用Geometry(幾何體建模)或Patch（Patch物體建模）或Polygon（Poly物體建模），這樣，物體除了可以創(chuàng)建較為規(guī)矩的幾何圖形外，還可創(chuàng)建形狀各異的其他模型，最后調(diào)入人物模型，完成室內(nèi)空間的設(shè)計(jì)。

3.其他三維模型建設(shè)

在虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)基地和虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)過(guò)程中有很多特殊的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，這些實(shí)驗(yàn)設(shè)備同樣需要利用3DS MAX三維設(shè)計(jì)來(lái)表現(xiàn)，所以在這些物體的設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)有一定的難度，如水晶頭的制作和夾水晶頭鉗的制作。在制作水晶頭的過(guò)程中，主要是利用Edit Mesh（編輯面片），修改編輯其 Vertex（頂點(diǎn)）、Edge（邊）、Face（邊界面）、Polygon（多邊形）、Element（元素），對(duì)其進(jìn)行Divide（細(xì)化），Extrude（擠壓），Bevel（倒角），Attach（結(jié)合）等。在夾水晶頭鉗的制作中主要利用Geometry(幾何體建模)中的 Shapes（二維圖形建模），并根據(jù)其所屬比例在AutoCAD中繪制夾水晶頭鉗的正面圖，接著從AutoCAD中導(dǎo)入到3DS MAX里，利用Shapes（二維圖形建模）修改導(dǎo)入物體的Vertex（頂點(diǎn)），利用焊接工具將其連接到一起，用Extrude（擠壓）工具轉(zhuǎn)化為三維圖形，再用Geometry(幾何體建模)和Edit Mesh（編輯面片）修改完成物體的制作。

4.相關(guān)動(dòng)畫(huà)的設(shè)計(jì)

3DSMAX已是十分普遍的制作動(dòng)畫(huà)軟件，在網(wǎng)絡(luò)仿真虛擬開(kāi)發(fā)應(yīng)用這個(gè)課題中需要利用3DS MAX制作相應(yīng)的幾段動(dòng)畫(huà)，然后在3DS MAX的插件以及動(dòng)畫(huà)制作軟件FLASH中制作完成。制作幾段動(dòng)畫(huà)就需要在3DSMAX的場(chǎng)景中建立幾個(gè)Cameras（攝像機(jī)），然后利用Shapes（二維圖形建模）中的Line（線(xiàn)）繪制幾段路徑，將 Cameras（攝像機(jī)）通過(guò) Path Constraints（路徑約束）附著到Line（線(xiàn)）上，接著根據(jù)自己的時(shí)間比例建立動(dòng)畫(huà)，修改Path Constraints（路徑約束）的相關(guān)參數(shù)并完成動(dòng)畫(huà)制作。

［1］黃小剛，李偉程.山西師大主校區(qū)三維虛擬校園的建設(shè)研究［J］.山西師范大學(xué)學(xué)報(bào),2008，(2).

［2］蘭昱.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 3DSMAX［M］.南京：江蘇美術(shù)出版社，2008.

［3］王琦.3DS MAX5白金手冊(cè)［M］.北京：北京科海電子出版社，2004.

TP

A

1673-0046（2010）6-0174-02