基于3D建模的建筑環(huán)游技術初探

摘 要：三維動畫建模在各個領域都有廣泛的應用。文章以建筑環(huán)游動畫為例，對3ds max中的三維技術進行了探討。重點闡述了建筑環(huán)游動畫中建模、材質貼圖、布光和渲染技術，對各項工作中的操作流程和注意事項進行了分析。

關鍵詞：建筑環(huán)游動畫；3ds max；三維建模

隨著計算機技術的不斷發(fā)展，3D仿真技術在各行各業(yè)均得到了廣泛的應用，尤其在廣告宣傳領域的應用更是不勝枚舉。計算機仿真技術可以在實體產品未推出的情況下以計算機模擬出實物的外觀及細節(jié)，可以模擬出各種環(huán)境下實體展現的特性和特質，可以展示現實中所不能拍攝到的角度或內部結構，有其獨特的魅力和優(yōu)勢。本文以建筑環(huán)游動畫設計為例，對3D仿真建模技術進行初步的研究。

1 建筑環(huán)游動畫的目的和設計流程

1.1 設計目的

建筑環(huán)游動畫廣泛應用于城市規(guī)劃、商業(yè)樓盤、名勝古跡、單位環(huán)境的展示。它可以是在項目實施前來進行展示，也可以在項目完工后來進行推廣。實施前的展示可以有效的節(jié)約宣傳成本，使二維的簡單的圖樣展示轉變?yōu)槿S的豐富的視頻展示?？梢詫⒁故镜捻椖康奶厣?、賣點以特寫鏡頭加以強調，給受眾以強烈的感官沖擊，從而產生良好的推廣效果。對于成品項目的展示，則可以讓不在同一地域的受眾遠程觀看項目的實景，對想詳細了解的細節(jié)進行明確的展示。

1.2 設計流程

本文以校園建筑環(huán)游動畫為例。在進行動畫設計之前，首先要對用戶的設計需求進行了解，即明確設計目的，了解用戶要展示的內容和展示重點。其次，針對設計需求進行數據采集，建筑環(huán)游動畫的數據采集主要是展示區(qū)域的CAD圖紙和建筑單體的CAD圖紙，環(huán)境、建筑實景照片，當地的光照條件等。然后就是根據圖紙進行建模，對要重點展示的內容要提高模型精度，附屬建筑則簡化模型，降低其在計算機中的資源占有率。對完成的模型要根據設計要求或實景圖片進行貼圖、設置燈光、架設攝像機、設置攝像機動畫。對要渲染的動畫進行測試渲染，確認符合要求后，可進行渲染輸出。將輸出的視頻導入其他處理軟件，添加特效、配音、設置互動效果，最終輸出成品視頻。

2 虛擬建筑環(huán)游常用方法

常見的建筑環(huán)游動畫是以3ds max或Maya等三維動畫設計軟件為主，在其中完成相應的模型、材質、燈光及渲染工作。也可在三維設計軟件中渲染若干片段后，在視頻剪輯軟件中完成合成，添加特效、聲音，以加強動畫的感官效果。

如需設計互動功能，則還需借助整合軟件，如Virtools（Virtools是一套整合軟件，可以將現有常用的檔案格式整合在一起，如3D的模型、2D圖形或是音效等。Virtools是一套具備豐富的互動行為模塊的實時3D環(huán)境虛擬實境編輯軟件，可以制作出許多不同用途的3D產品）。本文僅以3ds max（以下簡稱MAX）為工具對校園建筑環(huán)游動畫的設計作探討，不再涉及互動效果的實施。

3 模型的搭建

3.1 建模

建筑主體建模：建筑主體建模的方法很多，可以使用二維線條捕捉CAD圖紙形成建筑外形輪廓進行拉伸，也可以通過立方體來堆砌。不論采用何種方法，都要注意嚴格按照圖紙的尺寸進行建模，這樣既能保證模型的高度仿真性，也能使模型與其他模型進行配合時協(xié)調一致。

地形建模：地形建模比較簡單，一般采用對平面細分后進行點的編輯來實現。在編輯時可以在頂點層級下設置“軟選擇”參數，這樣可以使編輯點后，面的呈現更加柔和。地形建模也可以使用置換貼圖的方式來實現。

植物建模：植物是建筑效果仿真中不可缺少的，它們可以使整個動畫的畫面更貼近實際，也可以美化環(huán)境，給受眾舒服的視覺效果。由于植物建模量大、細節(jié)多，在MAX中一般采用插件來制作。我們可能使用FOREST、TREE PRO等插件來添加植物，也可以使用現成的模型庫來調用。對于近景展示的植物可以多使用現成的模型，遠景植物則可以用“面片樹”的方式或貼圖來代替。

其他建模：對于其他環(huán)境中需要的模型，如人物、汽車、噴泉等，都可以用MAX的插件來實現。如人、車、樹都可以使用RPC插件來實現。但要注意的是RPC插件在安裝時要放在非中文路徑下，否則不能正常使用。

建模注意事項：一是在建模時要注意模型的命名，要采用有規(guī)則、可理解的命名方式，這樣才能在場景中有效的對模型進行管理，也方便材質的賦予。二是建模時要簡繁有序，重點內容要細化、準確，附屬內容要精簡，保證計算機資源的合理使用。如一些遠景的內容可以使用貼圖的方式來實現，簡化建模工作。三是在整合場景時，一些模型可能使用代理的方式放置在場景中，減輕計算機的負擔。

3.2 材質貼圖

材質貼圖是3D仿真的重要部分，模型的質感與色彩均需要材質貼圖來表現，良好的材質貼圖效果可以幫助我們高效的建立高仿真的效果和環(huán)境。

材質貼圖注意事項：一是要選擇盡可能合適的貼圖來使用。貼圖使用前應使用圖像編輯軟件對圖片進行處理，使圖片上紋理的方向、結合部的細節(jié)符合貼圖的要求。二是使用UVW貼圖坐標來較正貼圖，使貼圖能準確的包裹物體。三是對于不規(guī)則物體，可以使用UVW貼圖展開來調整貼圖，正確選擇模型要切割的面，對切割后的物體進行適度的松弛。

3.3 燈光

燈光的設置過程簡稱為“布光”。一般燈光設置都會遵循“三點照明”原則，即主光、輔光和背光。環(huán)游動畫場景較大，可將大場景拆分為若干小場景來進行設置。

燈光注意事項：一是燈光的設置不能雜亂無章，過多的燈光會難以分辨，也會降低顯示與渲染速度，能用貼圖代替的地方用貼圖去代替。二是MAX中的燈光是超現實的，要學會利用燈光的“排除”與“包括”功能對燈光的照明、投影進行設置。三是要遵循由主題到局部、由簡到繁的過程。對于燈光的形成，應先定下主格調，再調節(jié)燈光的衰減等特性來增強現實感。

3.4 渲染

渲染是在MAX中工作的最后一步，即將輸出成品文件。在渲染前選擇合適的渲染器，對渲染器的參數進行準確的設置。為了減少返工，先選擇幾個關鍵點進行單幀圖像渲染，觀察效果，如有錯誤及時修正。為了提高渲染的效率，可以在渲染前使用RENDER TO TEXTURES進行材質貼圖烘焙。使用烘焙技術可以將光照信息變成貼圖，貼回到場景中去。這樣在做環(huán)游動畫時，計算機就不用在每一幀渲染時均要重新計算光照信息。在單臺計算機性能不能勝任時，使用MAX的網絡渲染技術，也可以大幅提升渲染的效率。

4 結束語

3D仿真的技術已經非常成熟，只有我們想不到的場景，沒有計算機不能模擬的效果。只要我們在制作動畫時耐心、細致，不斷提高自己的技術水平，將3D軟件做出的視頻結合視頻整合軟件、互動整合軟件，就一定會有精彩的作品呈現出來。

參考文獻

[1]呂蓮.基于3ds max建模技術的校園建筑漫游的實現[J].南京工業(yè)職業(yè)技術學院學報，2010（6）：47-50.

[2]谷曉蕾.基于3ds max城市建筑表現虛擬現實的建模[J].學周刊，2011（7）：10-11.

作者簡介：盧新杰（1980-），男，江蘇連云港人，工程碩士，研究方向為計算機技術、高等職業(yè)教育管理。