基于3dsMax的虛擬校園的三維模型設計與制作

劉瑾

摘要：當今三維技術與虛擬現實技術飛速發展，虛擬現實技術已經逐步融入到我們的日常生活中，如教育、科技表現、醫院治療、娛樂媒體等領域，而且這項技術的發展與運用也會越來越趨于成熟與全面，本文主要圍繞淄博職業學院虛擬校園漫游系統的3ds Max建模流程和具體技術要求展開論述。

關鍵詞：虛擬現實；3ds Max建模；校園漫游

1. 引言

1.1 虛擬現實技術

虛擬現實技術的發展，照片、視頻等二維信息的呈現方式已不能完全滿足人們的需 求，隨著高校招生規模的擴大和生源來源的地域性的多樣性，人們需要更加直觀、簡潔、現實的方式了解校園，這就迫切需要一個新的校園展示平臺和方式。三維校園虛擬作為虛擬現實技術在教育領域的一個應用，突破了空間的局限性，能直觀地展現交互性的三維校園場景。它通過計算機，利用虛擬現實技術對真實校園內部的場景進行虛擬重現。具體而言，就是利用虛擬現實技術，結合地理信息技術、計算機網絡技術等，將真實的校園地形、建筑、道路以及其他校園物體等信息進行數字化和虛擬化，構建一個具有一定真實感的虛擬校園環境。虛擬校園重現了一個逼真的三維校園，用戶可以在虛擬校園中通過交互方式漫游，為用戶帶來沉浸感的體驗。

在3ds max虛擬校園漫游技術中不僅應用到了軟件部分也同時應用到了硬件部分，硬件主要包括三位投影儀和可攜帶式三位成像頭盔，還有光閥眼鏡。軟件部分主要應用有3ds Max、V-Ray、Photoshop等三維模型材質制作軟件和Unity虛擬現實實現軟件。

1.2 虛擬校園漫游技術

虛擬校園漫游技術在高校中的應用是在近幾年才的到廣泛普及的，在20世紀末大多主要應用在房地產開發和軍事領域，它是一門將計算機技術與多媒體技術、影視動畫技術等相融合的綜合技術虛擬校園的實現是用計算機通過真實場景的勘察，在電腦中制作合成一個與真實校園場景一致的三維虛擬空間。使用者可以在其中進行漫游行走，通過數據庫的鏈接，也可以在虛擬場景中增添文字和聲音的數據，使得用戶可以有一種身臨其境的感覺。

虛擬校園漫游實現擁有以下兩個重要特點：

（1）沉浸感。在虛擬校園系統內，用戶可以對校園的每一個視角進行查看及全方位的漫游，搭配解說、音樂、環境等變化，使得場景更具有氛圍，如同身臨其境。

（2）交互性。虛擬校園系統可以根據畫面內容，配合硬件系統，如傳感器、頭盔等，可以設計用戶與場景內容之間的配合反映，如開門、移動物體等，使得系統可以和用戶產生互動。

2. 3ds Max校園場景模型設計與制作

2.1 模型制作前期分析

通過對淄博職業學院校園場景的分析，大致可以分為CAD圖紙和實景照片建模兩種方式。

CAD圖紙主要是可以在制作過程中快速的確定校園內部建筑模型之間的位置和主體框架，尤其是地面沙盤模型的確定，在模型制作環節中可以精準的確定各建筑場景之間的比例關系。

照片建模便于確定建筑物的外形和樣式，以及后期的材質和光照效果等。在實際建模過程中，只有通過照片參考，才能夠制作出與真實校園一致的三維模型，因此，前期拍攝過程中，需要對建筑樓體進行多角度、多環境的拍攝，以方便后期三維制作中的模擬還原。

CAD圖紙和照片是要配合應用的，二者缺一不可，這樣在后期的建模過程中才不會丟失細節或者出現比例錯誤。

2.2 3ds Max模型制作基本流程

2.2.1 CAD圖紙的整理與應用

將CAD圖紙進行修改整理，刪除與后期建模無關的內容，如注釋、標尺等，將只留有框架結構的調整圖導入到3ds Max中，通過二維圖形的編輯和修改器應用命令，將其轉換為三維模型，這樣得到基本場景模型形體。

2.2.2 建筑及道路模型制作

首先，需要先對場景模型進行分類，以合理分配制作環節的工作量。在校園模型制作中大致分了以下幾類：樓體建筑、地面沙盤和植被及輔助道具三類。

其中，制作重點是樓體建筑的表現，這是整個校園漫游制作中的關鍵。需要將之前通過CAD轉換來的簡模進行細致編輯。主要是結合實景照片，通過多邊形編輯，對建模的邊、面進行細節添加，以盡可能還原實景的形體效果。在模型制作中，還要考慮的后期材質的表現和應用，因此，要對模型的元素、面的切割和擠出等操作進行合理設計，盡可能做到模型表面布線整齊，而且在制作中，要盡量減少甚至是不用布爾運算，以免后期進行材質貼圖過程中遇到不必要的麻煩。

其次是地面沙盤的模型制作，漫游過程是以校園地形為引導，因此，地形沙盤是屬于除建筑樓體外的另一個次重點。地形模型通過CAD導出圖生成的模型基本可用，只需要對其進行簡單的模塊切割和添加路邊基石模型，切割是為了方便后期對不同的地表材質進行制作。

為了減少漫游程序過大，植被及其他輔助道具模型，如路燈、展牌等，都可以利用片面和貼圖來實現。因此，這一部分的內容在模型制作上不做重點處理，只需要確定好大致需要的片面，進行合理的組合即可，后期需要借助大量貼圖來實現其中的細節。

3. 總結

在實際的制作中，模型部分主要應用了3ds Max 2016和Auto CAD 2016，并結合材質貼圖技術，很好的展現了淄博職業學院的實景全貌。

虛擬校園漫游中的模型制作與傳統效果圖表現和三維動畫制作中有相似又有不同，因為需要用戶產生浸入感，必要時還需要有交互環節，同時還要考慮到后期使用平臺的硬件運行情況，所以需要在制作中對模型的細節進行把控，確保用戶直接觀察的地方有充分的模型細節，而視角過遠或者內容不是重點的部分進行模型簡化。只有合理的控制好模型的每一個問題，才能在最終的虛擬校園漫游系統中得到完美的效果。

參考文獻：

[1]劉藝，張坤. 3DS Max在虛擬校園立體圖制作中的應用[J].大眾科技. 2011（07）

[2]何曉田. 基于3DS MAX實現虛擬校園場景建模[J].電腦知識與技術. 2011（08）endprint