淺析幾種三維模型格式導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D的途徑

李春燕 劉少華

摘 要：Unity3D是現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛、功能最為強(qiáng)大的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件之一，但是引入的三維模型通常是由不同軟件形成的?，F(xiàn)階段，市面上眾多三維建模軟件各有千秋，各有特色，但所存儲的格式卻各不相同，如何更大程度的發(fā)揮建模軟件的功效，更好的在不同軟件之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，是本文討論的重點(diǎn)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：三維模型；三維格式；轉(zhuǎn)換

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 前言

Unity3D作為虛擬現(xiàn)實(shí)軟件的后起之秀，跟DirectX和openGL相比，該軟件對圖形渲染管道進(jìn)行了高度的優(yōu)化，即使是比較低端的硬件，也可以流暢的運(yùn)行漫游展示、虛擬仿真、交互式動(dòng)畫等等，并能夠創(chuàng)造出高質(zhì)量3D仿真系統(tǒng)和真實(shí)視覺效果。并且Unity3D起步定位為多平臺高端大型游戲開發(fā)引擎，能夠與Html、Flash等進(jìn)行良好的交互，并支持C++和JavaScript等多種腳本語言。因此，基于Unity3進(jìn)行三維展示、虛擬漫游和仿真應(yīng)用已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

但是，Unity3D軟件并不具備復(fù)雜的建模功能，因此，要想在其中進(jìn)行操作首先就要在其他軟件中建立好三維模型再導(dǎo)入。Unity3D當(dāng)前接收到的三維模型主要為.fbx格式，而.fbx格式最大的用途是用在3Dmax、maya等軟件間進(jìn)行模型、材質(zhì)、動(dòng)作和攝影機(jī)信息的互導(dǎo)。因此，從3Dmax或maya軟件中導(dǎo)出fbx模型然后導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D中是沒有問題的，但現(xiàn)在常用的優(yōu)秀三維建模軟件還有很多，這些軟件在三維建模方面都有其自身的優(yōu)勢和特點(diǎn)，但保存格式卻各不相同，本文將主要討論在實(shí)際操作中如何將不同軟件中不同格式的三維模型導(dǎo)入至Unity3D中進(jìn)行操作。

2 三維模型及格式

現(xiàn)在，三維模型已經(jīng)應(yīng)用于各種不同的領(lǐng)域，并得到了長足的發(fā)展。科學(xué)構(gòu)想中各種物體的精確三維模型；電影行業(yè)中的人物、物體以及虛擬現(xiàn)實(shí)場景；建筑業(yè)中的設(shè)計(jì)建筑物和風(fēng)景表現(xiàn)；教學(xué)行業(yè)中的各種模擬操作仿真訓(xùn)練；工程界中的設(shè)計(jì)新設(shè)備、交通工具、結(jié)構(gòu)狀態(tài)；地球科學(xué)領(lǐng)域中的三維地質(zhì)模型，等等?？梢哉f三維模型已經(jīng)深入到各行各業(yè)中，已經(jīng)成為各行各業(yè)中必不可少的重要元素。

目前物體的建模方法有三種，第一種方式利用三維軟件建模；第二種方式通過儀器設(shè)備測量建模；第三種方式利用圖像或者視頻來建模。當(dāng)前基于PC系統(tǒng)的三維軟件建模方式尤為快捷和熱門。現(xiàn)今，利用三維軟件建模的三維模型主要包括網(wǎng)格和紋理兩部分。

2.1 網(wǎng)格

點(diǎn)、線和面是用于構(gòu)造三維模型的基本元素。一個(gè)點(diǎn)可以用立體空間中的XYZ位置定義；一條線可以用其兩個(gè)端點(diǎn)的XYZ位置定義；一條邊可由兩個(gè)鄰接的面定義；一個(gè)平面可由其邊界線的位置定義。三維模型通常由三維建模軟件把點(diǎn)、線、面和其它信息集合在一塊，所集合數(shù)據(jù)按照一定的算法生成，并存儲于計(jì)算機(jī)文件中。

2.2 紋理

紋理既包括通常意義上物體表面的紋理即使物體表面呈現(xiàn)凹凸不平的溝紋，同時(shí)也包括在物體的光滑表面上的彩色圖案，也稱紋理貼圖。當(dāng)把紋理按照特定的方式映射到物體表面上的時(shí)候能使物體看上去更真實(shí)。通過對物體的拍攝所得到的圖像加工后，再映射到各個(gè)網(wǎng)格上，最終形成三維模型。

3 常用的三維模型格式

目前常用的三維建模軟件有3Dmax， UG， Solidworks， Pro/E， Sketchup等。由于軟件的不同，以及三維模型的算法、存儲方式、信息、結(jié)構(gòu)等等諸多方面的不同導(dǎo)致了三維模型存儲的格式也會(huì)不同。目前常用的三維模型文件格式包括：.stl，.igs，.prt，.prt，.stp，.3ds等等。

3.1 .stl格式

.stl文件是在計(jì)算機(jī)圖形應(yīng)用系統(tǒng)中，用三角網(wǎng)格來表現(xiàn)三維模型的一種文件格式。它的文件格式非常簡單，是最多快速原型系統(tǒng)所應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)文件類型，應(yīng)用很廣泛。目前通過大部分三維建模軟件（除CAD，Sketchup外）建立的三維模型都可以導(dǎo)出成.stl格式，并且.stl格式是3Dmax可以導(dǎo)入的格式類型，因此，.stl格式可以作為其他三維建模軟件與3Dmax相互轉(zhuǎn)換的通用格式類型。

3.2 .igs格式

.igs是大部分的三維設(shè)計(jì)軟件均能打開或者導(dǎo)入的三維模型文件格式。但是，該格式往往只注意了圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而忽略了其他信息的轉(zhuǎn)換，因此導(dǎo)致兼容性很差。由不同軟件生成的igs文件相互讀取的過程中，可能會(huì)導(dǎo)致破面、信息不全、無法讀出實(shí)體等問題出現(xiàn)，并且在實(shí)際操作過程中出錯(cuò)率很高。

3.3 .prt格式

.prt格式是一種強(qiáng)大的參數(shù)化文檔，通常用UG或Pro/E軟件打開。

3.4 .stp格式

.stp是一種獨(dú)立于系統(tǒng)的產(chǎn)品模組交換格式，是三維設(shè)計(jì)中比較常用的文件格式，該格式兼容性好，在各軟件中轉(zhuǎn)換時(shí)數(shù)據(jù)不會(huì)丟失的太厲害。

目前通過大部分三維建模軟件建立的三維模型都可以導(dǎo)成.stp格式，但是，3Dmax卻不兼容此格式，因此其他軟件如果生成該格式文件，在3Dmax中將無法導(dǎo)入。

3.5 .3ds格式

.3ds是3Dmax建模軟件的衍生格式，可用于渲染。由CAD或Sketchup制作的三維模型可以直接導(dǎo)出為.3ds格式。但其他三維建模軟件卻無法直接導(dǎo)出該格式文件。

3.6 .obj文件格式

.obj文件很適合用于3D軟件模型之間的互導(dǎo)，可以作為3Dmax和maya互相轉(zhuǎn)換的一種格式。

4 常用的三維建模軟件

4.1 UG

UG是Unigraphics的縮寫，該軟件功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)。目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個(gè)主流應(yīng)用。

該軟件常用的格式包括.prt，.igs，.stp，.dwg等等，兼容性強(qiáng)。通過UG建立的三維模型可以導(dǎo)出.stl格式，導(dǎo)入3Dmax中繼續(xù)編輯，出錯(cuò)率很低。

4.2 Solidworks

Solidworks功能齊全，標(biāo)準(zhǔn)件庫完整，在實(shí)際工作中也可以將自己畫的圖編輯后放入標(biāo)準(zhǔn)件庫，以供以后使用，十分方便。

該軟件常用的格式包括.igs，.stp，.prt，.stl等等，兼容性強(qiáng)。但是當(dāng)采用該軟件導(dǎo)出.stl格式時(shí)往往會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)存很多個(gè)小文件，對于稍復(fù)雜的三維模型甚至?xí)詣?dòng)分化為成千上萬個(gè)小文件，對后續(xù)工作帶來很大麻煩，筆者感受頗深。通過深入研究發(fā)現(xiàn)可以通過x_t格式與UG進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，并且在實(shí)際工作中出錯(cuò)率很低，是個(gè)不錯(cuò)的方法。

4.3 Pro/E

Pro/Engineer操作軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，采用單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關(guān)性問題，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位。該軟件采用了模塊方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有模塊；可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。

該軟件常用的格式包括.prt，.igs，.stp，.dwg等等，兼容性強(qiáng)。并且作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。

4.4 3Dmax

3D Studio Max簡稱為3Dmax，是基于PC系統(tǒng)的三維動(dòng)畫軟件。廣泛應(yīng)用于廣告、影視、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、三維動(dòng)畫、多媒體制作、游戲、輔助教學(xué)及工程可視化等領(lǐng)域。軟件性價(jià)比高，操作思路清晰，操作簡單，使三維建模工作十分簡潔高效。

3Dmax通常導(dǎo)出.obj格式與maya相互轉(zhuǎn)換，3Dmax與maya都可直接導(dǎo)出.fbx格式直接導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D中進(jìn)行操作。

4.5 Sketchup

Sketchup是一套直接面向設(shè)計(jì)方案創(chuàng)作過程的設(shè)計(jì)工具，常常應(yīng)用于三維建筑設(shè)計(jì)方案創(chuàng)作。該軟件最大的特點(diǎn)就是使用簡便，使用者可以快速上手，并且使用SketchUp創(chuàng)建的3D模型直接輸出至GoogleEarth里，十分方便。

該軟件常用的格式有dwg和3ds。通常通過3ds格式與3Dmax相互轉(zhuǎn)換。

5 不同建模軟件、不同文件格式之間的相互轉(zhuǎn)換

各種軟件及各種存儲格式都有其自身的優(yōu)勢和特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中靈活轉(zhuǎn)換，才能更大的發(fā)揮軟件的效用。三維模型最終轉(zhuǎn)換成Untiy3D能夠采納的格式，再進(jìn)一步對其進(jìn)行操作，從而可以大大提高工作效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]wapbaike.baidu.com[Z].

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