3DMAX建模及其在虚拟校园设计中的应用 毕业论文

3DMAX建模及其在虚拟校园 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 中的应用 毕业论文 3DMAX建模及其在虚拟校园设计中的应用 摘要:虚拟现实是计算机领域的一门新兴技术 ,具有举足轻重的作用。国外经济发达国家一直将其列为国防高科技重点发展的关键技术。 本文主要研究的是基于3DS MAX 的虚拟校园设计，主要运用软件为3DS MAX 9。3DS MAX是一款非常 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的高级建模和动画制作软件,是目前世界上使用人数最多的建模软件。在虚拟校园的设计中主要运用复合物体法即布尔运算、样条线的挤出等建模方法对校园进行建模设计，并依照现实场景进行了贴图和渲染操作，初步完成了校园主要场景外部状态的虚拟现实设计。 关键词:虚拟现实 校园 建模 I 3DSMAX Modeling And Its Application In Virtual Campus Abstract:Virtual reality play the vital role in the new field of computer technology. It is considered key development technology in the defense area by the developed country. The paper study the desigu of virtual campus based on 3DS MAX. 3DS MAX ,used by the world largest number, is a very high standard modeling and animation software. The Boolean operation and sample line of extrusion etc are used mainly to design virtual campus model. According to the real scene of the campus,take the map and render operation and preliminary complete the virtual reality design of the appearance of the campus main buildings. Key words: virtual reality campus modeling 目录 摘要: ....................................................................................................................... I 目录 .........................................................................................................................III 1绪论 ....................................................................................................................... 0 1.1 引言 .................................................................................................................... 0 1.2 虚拟现实的概念与意义 ..................................................................................... 0 1.3 虚拟现实的技术特征 ......................................................................................... 1 1.4 虚拟现实技术的发展和发展趋势...................................................................... 1 1.5 虚拟现实系统的种类 ......................................................................................... 1 1.6 虚拟现实系统的组成 ......................................................................................... 2 1.7 虚拟现实技术的在校园中的应用...................................................................... 2 1.8 视频制作 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 介绍 ............................................................................................. 3 2虚拟校园在MAX中的设计过程 ............................................................................. 3 2.1 3DS MAX简介 ...................................................................................................... 3 2.2 建模方法 ............................................................................................................ 4 2.3 系统设置 ............................................................................................................ 4 2.4 虚拟校园在MAX中建立过程 ............................................................................. 5 3虚拟校园中的材质和灯光设计 ............................................................................16 3.1 材质的制作 ...................................................................................................... 16 3.2 虚拟校园中应用到的贴图技术 ....................................................................... 20 3.2 灯光和摄影机的设定 .......................................................................................22 4虚拟校园的渲染与纹理 .......................................................................................24 4.1 VR渲染器设置 ................................................................................................. 24 4.2 视频后期制作 .................................................................................................. 30 5 结论: .................................................................................................................33 参 考 文 献 ...........................................................................................................33 致 谢 .................................................................................... 错误～未定义 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 签。36 III 1绪论 1.1 引言 虚拟现实技术是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。 概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。 虚拟现实能给用户以更逼真的体验，为人们探索宏观世界和微观世界，以及由于种种原因不便于直接观察事物的运动变化规律，提供了极大的便利，因此它的发展前景非常诱人。有关人士认为，80年代是个人计算机的年代;90年代是多媒体计算机的年代;21世纪初将是虚拟现实技术的时代。 1.2 虚拟现实的概念与意义 虚拟现实(Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。它由计算机硬件、软件以及各种传感器构成三维信息的人工环境——虚拟环境。是可实现的和不可实现的物理上的、功能上的事物和环境。用户投入到这种环境中，即可与之交互作用。VR已在娱乐、医疗、工程与建筑、教育与培训、军事、科学和金融可视化等方面获得了应用，它将是21世纪广泛应用的一种新技术。 VR技术是一种综合计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、并行实时计算技术、人工智能、仿真技术等多种学科而发展起来的近年来发展较快且较活跃的最新技术。VR技术以模拟方式为使用者创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图像世界, 在视听、触、嗅等感知行为的逼真体验中,使参与者可以直接参与和探索虚拟对象在所处环境中的作用和变化,仿佛置身于一个虚拟的世界中，产生沉浸感。 VR技术追求的是将传统的计算机从一种需要人用键盘、鼠标对其进行操作的设备变成了人处于计算机创造的人工环境中，通过感官、语言、手势等比较“自然”的方式进行“交互、对话”的系统和环境。它将从根本上改变目前让人去适应计算机的不友善的局面，而变成让计算机来适应人的一种新体制，从而使人不需要经过专门训练就可在不知不觉中使用计算机，大大扩大了计算机的应用，使 0 计算机渗透到人们工作、学习和生活的各个领域。正是这个特点，有人把VR技术称为21世纪的一种技术。 VR技术有3个重要的特征:(1)沉浸感(Immension):要求计算机所创造的虚拟环境能使操作者有“身临其境”的感觉，就像现实世界一样。使操作人员相信在虚拟境界中人也是确实存在的，而且在操作过程中他可以自始至终地发挥作用,就像真正的客观现实世界一样。(2)交互性(Interactivity): 操作者与虚拟环境中所遇到的各种对象的相互作用的能力，操作者不再是被动接收信息,用户是交互作用的主体，与虚拟物体可进行多行为的交谈。(3)构想性(Imagination): 可使操作者沉浸于定性和定量的环境中获取新的知识，提高感性和理性认识，从而产生新的构思。所以，VR技术强调的是一种身临其境的方式。 1.3 虚拟现实的技术特征 (1)多感知性:除PC所具有的视觉感知外,还有听觉、力觉、触觉和运动感知，理想的VR应该具有人所具有的感知功能。(2)存在性:操作者感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度，理想的模拟环境应该达到操作者难以分辨真假的程度。(3)交互性:操作者对模拟环境内物体的可操作程度和从模拟环境中得到反馈的自然程度(包括:实时性)。(4)自主性:虚拟环境中物体依据物理定律动作的程度。 1.4 虚拟现实技术的发展和发展趋势 早在60年代初，随着CAD技术的发展，人们就开始研究立体声与三维立体显示相结合的计算机系统。80年代，Jaron Lanier提出了"虚拟现实"VR(Virtual Reality)的观点，目的在于建立一种新的用户界面，使用户可以置身于计算机所表示的三维空间资料库环境中，并可以通过眼、手、耳或特殊的空间三维装置在这个环境中"环游"，创造出一种"亲临其境"的感觉。 虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化、操作以及实时交互的环境。与传统的计算机人――机界面(如键盘、鼠标器、图形 用户界面以及流行的Windows等)相比，虚拟现实无论在技术上还是思想上都有质的飞跃。传统的人――机界面将用户和计算机视为两个独立的实体，而将界面视为信息交换的媒介，由用户把要求或指令输入计算机，计算机对信息或受控对象作出动作反馈。虚拟现实则将用户和计算机视为一个整体，通过各种直观的工具将信息进行可视化，形成一个逼真的环境，用户直接置身于这种三维信息空间中自由地使用各种信息，并由此控制计算机。 本世纪末，专业VR技术硬、软件技术竞相登台。从目前总体水平看，VR技术正走向实用，已有许多成功的经验。 1.5 虚拟现实系统的种类 实际应用的虚拟现实系统大体可分为四类:1)桌面虚拟现实系统，也称 第1页 共36页 窗口中的VR，它成本低，主要用于CAD,CAM、建筑设计、教育教学等领域;本文中所提及的虚拟现实主要指这种类型。2)沉浸虚拟现实系统，使用头盔显示器把用户的视觉、听觉及其他感觉封闭起来，产生一种身临其境的错觉;3)分布式虚拟现实系统，它建立在沉浸虚拟现实系统和分布式交互仿真(distributed interaction simulation)的基础上;4)增强现实。 1.6 虚拟现实系统的组成 VR系统包括硬件和软件两个部分。 1)虚拟现实系统的硬件 为了实现身临其境的交互环境，要求系统具有实时的三维计算机图形，大视角的立体显示，头部跟踪，手及姿势跟踪，三维声音，以及触觉反馈和力反馈等。为了达到上述技术要求，目前已经开发出满足上述要求的VR装置，在视觉方面有:立体眼镜、头盔式立体显示器等，在听觉方面有:三维声音产生器等，在力觉、触觉等方面有:数据手套、数据衣、头跟踪器、手跟踪器及姿势跟踪器，以及一些语音识别、眼球运动检测等装置，在未来还会开发出味觉、嗅觉系统，那时，VR将更加真实，VR技术也会更加先进。 2)虚拟现实系统的软件 在VR系统中，硬件是基础，软件是核心。尤其是像VR这种以三维图形为主的复杂系统，如果一切都从基础工作做起，其软件的工作量大到不可思议，而且也无此必要。利用现有开发平台可以大大提高效率。目前，VR应用系统的常用开发软件有;(1) WTK(WorldToolKit):由美国Sense8公司开发，WTK不依赖硬件环境，适用包括PC机在内的各类硬件平台:WTK-Windows:Windows 3.1或NT; WTK-SGI:IRIX。(2) MultiGen和Vega:由美国MultiGen-Paradigm公司开发，是非常成熟和出色的三维建模软件和实时仿真软件,用于三维视觉数据的建立和编辑，以及视景仿真。MultiGe系统的模块化设计可以满足用户不同应用的要求，它的数据库 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 Openflight已成为飞行模拟领域的标准，也为VR系统广泛采用。(3) PerFormer:由SGI公司开发，该软件有SGI的图形工作站技术作坚强后盾，对其SGI的多CPU系统有最充分的利用和支持。故有很好的VR性能，其系统可产生60帧/s的图像速度，对于缺帧图贴有很好的平滑算法。(4)还有OpenGL，VRML，3DS MAX，Maya，Photoshop，Eai等用于应用系统的开发。 1.7 虚拟现实技术的在校园中的应用 教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了虚拟校园，阐明了虚拟校园的地位和作用。虚拟校园也是虚拟现实技术在教育培训中最早的具体应用，它由浅至深有三个应用层面，分别适应学校不同程度的需求:简单的虚拟我们的校园环境供游客浏览 基于教学、教务、校园生活，功能相对完整的三维可视化虚拟校园 以学员为中心，加入一系列人性化的功能，以虚拟现实技术作为远程教育基 第2页 共36页 础平台 虚拟远程教育虚拟现实可为高校扩大招生后设置的分校和远程教育教学点提供可移动的电子教学场所，通过交互式远程教学的课程目录和网站，由局域网工具作校园网站的链接，可对各个终端提供开放性的、远距离的持续教育，还可为社会提供新技术和高等职业培训的机会，创造更大的经济效益与社会效益。随着虚拟现实技术的不断发展和完善，以及硬件设备价格的不断降低，我们相信，虚拟现实技术以其自身强大的教学优势和潜力，将会逐渐受到教育工作者的重视和青睐，最终在教育培训领域广泛应用并发挥其重要作用。 1.8 视频制作流程介绍 根据实际制作流程，一个完整的影视类三维动画的制作总体上可分为前期制作、动画片段制作与后期合成三个部分。 1(前期制作，是指在使用计算机制作前，对动画片进行的规划与设计，主要包括:造型设计、场景设计。 2(动画片段制作根据前期设计，在计算机中通过相关制作软件制作出动画片段，制作流程为建模、材质、灯光、动画、摄影机控制、渲染等，这是三维动画的制作特色。 3(后期合成影视类三维动画的后期合成，主要是将之前所做的动画片段、声音等素材，按照分镜头设计，通过后期编辑软件的编辑，最终生成动画影视文件。 2虚拟校园在MAX中的设计过程 2.1 3DS MAX简介 3D Studio Max，常简称为3ds Max或MAX，是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。其前身是基于DOS操作系统的3D Studio系列软件，最新版本是2011。在Windows NT出现以前，工业级的CG制作被SGI图形工作站所垄断。3D Studio Max + Windows NT组合的出现一下子降低了CG制作的门槛，首选开始运用在电脑游戏中的动画制作，后更进一步开始参与影视片的特效制作，例如X战警II，最后的武士等。 在应用范围方面，广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。拥有强大功能的3DS MAX被广泛地应用于电视及娱乐业中，比如片头动画和视频游戏的制作，深深扎根于玩家心中的劳拉角色形象就是3DS MAX的杰作。在影视特效方面也有一定的应用。而在国内发展的相对比较成熟的建筑效果图和建筑动画制作中，3DS MAX的使用率更是占据了绝对的优势。根据不同行业的应用特点对3DS MAX的掌握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，只涉及到比较简单的动画;片头动画和视频游戏应用中动画占的比例很大，特别是视频游 第3页 共36页 戏对角色动画的要求要高一些;影视特效方面的应用则把3DS MAX的功能发挥到了极至。 2.2 建模方法 在3D MAX 软件中可运用多种方法来建模，一种是直接运用系统提供的简单三维模型或平面模型，然后对其修改而成，即为简单建模方法，但这在实际运用中并不满足建模需求，使用更多的为高级建模，即复合对象建模，网格建模，NURBS建模。在虚拟校园的设计过程中主要使用了高级建模中的复合对象建模和网格建模。 复合对象由两个或两个以上的对象通过一定的组合方式所产生新的几何模型。复合对象在原对象的基础上进行各种合成运算，如布尔运算，放样运算等。 1.布尔运算——制作门洞和墙洞 布尔运算主要用来对两个以上的对象进行交集，并集，差集运算从而得到新的对象形态。在虚拟校园的设计中所有墙面的设计都采用布尔运算的方式制作完成。 布尔运算的灵活性在于构成布尔运算的对象仍作为一个对象存在。每个运算对象人保留它自己的修改器堆栈，并且可以在编辑面板中进行编辑修改。甚至可以在次对象层次变换运算对象。 2(放样运算——制作门框，窗框 放样是让一个截面沿着一个路径伸展，来构建一个复杂的三维对象。可以沿着直线或曲线的路径方式进行放样，也可以在不同的层设置不同的横截面形状。要有两个或者两个以上的二维图形才可以构成一个放样模型。其中一个图形作为放样模型的“路径”，其余的图形作为放样模型的“截面”。 网格建模是由点，面，元素组成，编辑网格物体修改是通过对这些物体进行精细加工，从而得到所需形状的模型。这是一种重要的多边形建模方法。一般在建模完成之后，都需要一个平滑网格修改器，进行表面平滑，以提高模型精度。 2.3 系统设置 1(单位问题 默认地1 Grid=1 inch，不符合我国以毫米计的习惯，在自定义中将单位改为毫米。 2(MAX的控制 MAX中建立的模型均为参数化，如建立一个Box，你可以随时改变其长宽高等参数，而在CAD中却较麻烦。对于移动、旋转和放缩，除了能直接对物体操作外，也可用数据输入精确控制。右击这三个按钮之一就会弹出该对话框。对视图控制也极其方便，你可以放缩，填满视窗，摇移镜头，以及单视图与多视图的切换。 3. 捕捉(Snap) 第4页 共36页 MAX和VIZ提供了二维、2.5维和三维三种捕捉，可捕捉各类图形。捕捉在建模过程中是很重要的，如在窗下墙到屋檐之间加一扇窗，打开捕捉端点模式即可正确地定位窗的位置。 2.4 虚拟校园在MAX中建立过程 设计之前先对校园整体比例进行估算，画出校园的缩略图，利用数码相机将整个校园主体建筑物进行真实拍摄，将墙面，地面等贴图素材拍摄备用。 准备好素材后对3DSMAX进行系统设置，长度单位设置为厘米，利于校园的整体比例缩小，照明单位设置为标准的国际化单位，利于灯光渲染器的后期渲染。操作界面视图设置为符合人体最佳观测效果的前视图， 左视图，顶视图，透视图。 在主楼的制作过程中主要运用到的建模及修改器技术方法为: 墙体:运用线条画出楼体的主要轮廓，再运用样条线编辑出线条的轮廓，再运用挤出修改器挤出楼体高度。 楼体形状:整体楼体挤出后是一个整体的长形楼体，运用布尔运算将楼体多余的部位去除，便可得楼体的特殊形状。 门窗:先在楼体本身画出所需窗口大小，在运用布尔运算做出窗口，用样条线画出所需门窗的形状，对样条线做放样运算即可得到所需图形。 楼体外凸出条纹:将长方体进入修改器按比例长短修改。 其他各楼的制作方法基本相似。 下面是制作完成的四个主建筑线框图: 图1 主楼线框图 第5页 共36页 图2 主楼全景 楼梯:运用样条线画出楼梯形状，利用挤出修改器做出楼梯。 主楼标志性球体:主楼顶上的球体制作较为复杂，主要可分为内部球体和外部正方形的网格制作。在制作网格网格方面，采用了较简单的“转换为可编辑网格”，相对于使用修改器进行编辑网格而言，系统更稳定，不容易出现故障和错误。 食堂的制作 东餐厅: 墙体:运用线条画出楼体的主要轮廓，再运用样条线编辑出线条的轮廓，再运用挤出修改器挤出楼体高度。 楼体形状:整体楼体挤出后是一个整体的长形楼体，运用布尔运算将楼体多余的部位去除，便可得楼体的特殊形状。 门窗:先在楼体本身画出所需窗口大小，在运用布尔运算做出窗口，用样条线画出所需门窗的形状，对样条线做放样运算即可得到所需图形。 第6页 共36页 图3 东餐厅 东餐厅东面:由于东餐厅东面呈1/4圆，因此，可以在制作的时候可以在主体部分添加一圆柱，然后挤出。 第7页 共36页 图4 西餐厅 西餐厅: 西餐厅的制作和东餐厅大致相同。 墙体:运用线条画出楼体的主要轮廓，再运用样条线编辑出线条的轮廓，再运用挤出修改器挤出楼体高度。 楼体形状:整体楼体挤出后是一个整体的长形楼体，运用布尔运算将楼体多余的部位去除，便可得楼体的特殊形状。 门窗:先在楼体本身画出所需窗口大小，在运用布尔运算做出窗口，用样条线画出所需门窗的形状，对样条线做放样运算即可得到所需图形。 楼体右半部分的设计于东餐厅略有不同，这里直接采用了样线条画出轮廓。 楼顶上的楼层直接使用堆砌法加上。 敏学楼的制作: 第8页 共36页 图5 敏学楼 敏学楼的制作较为简单。 墙体:运用线条画出楼体的主要轮廓，再运用样条线编辑出线条的轮廓，再运用挤出修改器挤出楼体高度。 楼体形状:整体楼体挤出后是一个整体的长形楼体，运用布尔运算将楼体多余的部位去除，便可得楼体的特殊形状。 楼体外凸出条纹:将长方体进入修改器按比例长短修改。 门窗:先在楼体本身画出所需窗口大小，在运用布尔运算做出窗口，用样条线画出所需门窗的形状，对样条线做放样运算即可得到所需图形。 楼前的镂空墙面:楼前镂空图案为规则几何图形，所以可以先运用样条线画出镂空部分的一组图案，运用复合运算中的放样运算可得到其中的一组图形，剩下的部分通过附加组合就可以得到整体形状。 第9页 共36页 小模型的制作: 在这些小模型的制作过程中，较为复杂的是路灯的制作，主要体现在路灯灯头部分的特殊形状。 小模型在场景最后建好，加入到各场景中就可以将这一个模型复制成多个，摆放到各自相应位置即可。 柔光级别，既要有金属的色泽，又要考虑到内存的使用，即渲染的效果。在汽车的制作过程中较大的难点就是网格编辑的使用，需要按照汽车的形状每一块网格单独调节， 车体表面金属材质的设置是这一模型制作的又一难点，需要调整材质的光泽度， 汽车模型的制作过程中，大量使用了网格编辑，制作出汽车表面凹凸不平的效果，车内的座椅采用了标准几何体打变形效果，一些还使用了特殊几何体，由于形状较多，所以采用的修改方法及运算方式也较多。 汽车模型的制作过程非常复杂，主要是汽车表面极为不规则，所以可先画出汽车的大概形状，利用网格编辑，利用网格编辑中的面编辑调整出汽车形状。 图6 汽车模型 第10页 共36页 图7 场景中的路灯 路灯的制作:主要为物体的变形组合和复合运算，以及标准几何体的几何变形得到。 可以先画出一个三维圆柱，然后再在两边添加两个长方体，设置好广告牌的厚度，灯头部分可以直接画一个三维圆柱。 在路灯制作过程中较为复杂的地方主要是在路灯灯头部分的特殊形状。 第11页 共36页 图 8 板凳 广场凳的制作较为简单，可以先画出一个二维的长方体图形，将这个长方体图形进入修改器面板，编辑样条线，做出一个轮廓，再次进入修改器面板，运用挤出修改器将长方体二维型状挤出三维立体效果，将这个立体边框颜色改为黑色即可得两边的支架。 中间条形木板的制作利用长方体修改即可得到。广场凳，垃圾桶，路灯等小物体的制作基本都是运用上面的几个方法，主要为物体的变形组合和复合运算，以及标准几何体的几何变形得到。 第12页 共36页 四个主建筑制作完成后先将建筑导入一个场景中进行位置的排列。 图9 四个主建筑分布 需要注意的是:将不同模型在一个场景中显示，可以用“合并”功能，也可以用使用“导入文件”，如果该模型已经贴图，那么使用合并功能将会使贴图丢失，导入文件功能则不会。 将模型导入同一场景中后，根据实物大小，进行大小比例调整。 在场景制作完成之后后，利用MAX的合并功能将建筑模型导入到同一个场景中。为了使场景看上去比较充实，在四个主建筑周围添加了其他周边建筑物。 在建筑模型导入场景后，再添加各类小模型。 第13页 共36页 图10场景全貌 图11 场景中的主楼 第14页 共36页 小模型在场景最后建好，加入到各场景中就可以将这一个模型复制成多个，摆放到各自相应位置即可。 图12 在场景中添加汽车模型 图13 场景中树的添加 第15页 共36页 图 14 在场景中路灯模型的添加 3虚拟校园中的材质和灯光设计 3.1 材质的制作 在现实生活中的任何实体都是由一定的材料构成，不同的质地将体现出不同的外在属性，因而能给人以不同的感受。编辑或生成材质就是让对象表面展现出所需材质的光学特性。材质在三维模型创建过程中是至关重要的一环，通常要通过它来增加材质的细节，体现出模型的质感。材质对如何建立对象模型有着直接的影响。 任何物体都有其自身的质感，颜色和属性，在3DMAX中，材质就是指定给对象表面的一种信息，即对现象由什么样的物质构造而成。这不仅包含表面的纹理，还包含了对象对光的属性，如颜色，反光强度，反光方式，反光区域，透明度，折射率及表面凹凸情况等。 由于通过数码相机采集的来的实景图片会存在扭曲，所以要将实体图通过PHOTO SHOP CS中进行镜头校正。 如下图所示: 第16页 共36页 图15 进行校正 图 16 利用参考线进行校正 为了方便矫正，可以通过右边工具栏进行精确的校正正。 第17页 共36页 在对图片完成校正之后，接下来就是将图片放入材质编辑器中进行编辑。 如下图所示: 图17 材质编辑器 在使用材质的过程中，为了使对象表面更加生动逼真，除了为对象赋予材质外，还应为材质赋予某种图像，这就是贴图。简单的说，贴图就是给材质赋予图像。对象被赋予贴图后，其颜色，透明度，光亮等属性都会发生变化。对于贴图材质除了要设定材质参数外还要制定贴图图案和贴图方式。 第18页 共36页 图18 贴图设置 图19 选择贴图 第19页 共36页 3.2 虚拟校园中应用到的贴图技术 1(标准材质贴图 对材质的基本参数设置主要是通过“明暗器基本参数”卷展栏来实现。该卷展栏的主要选项含义如下:“各向异性”“Blinn”“金属”“多层”“Oren-Nayar-Blinn”“Phong”“Strauss” “半透明明暗器”八种类型。 设计中主要运用到Blinn，以光滑的方式进行表面渲染，易表现冷色坚硬的物质，如墙面的渲染与着色;“金属”专用于金属材质的制作可以提供金属的强烈反光效果，如，金属门窗材质的赋予。 2(贴图设置 漫反射贴图:设计中的贴图主要为漫反射贴图，将一些特殊图案用数码相机照下位图通过图像处理软件PHOTOSHOP的截图及修改，直接贴到设计图。 凹凸贴图:凹凸贴图主要是通过改变图像的明亮程度来影响贴图的，在凹凸贴图中，图像的明亮程度会影响对象表面的光滑平整度，白色部分凸出，黑色部分凹进，在校园的设计中，浮雕的制作就为凹凸贴图。 将模型的面进行材质的分配，在每个通道内调入事先编辑好的贴图，并加入UVW MAPPING修改器进行精细匹配，最后将得到一个材质树如图: 图20 材质树 需要注意的是，每次使用UVW MAPPING修改器完成模型一个面的贴图后，在修改器堆栈中都应将其进行塌陷,以保存记录信息。 第20页 共36页 在漫反射通道中对位图进行剪切，以选择合适的位置。 图21 在漫反射通道中进行剪切 如果整体色调不匹配，则在漫反射通道的输出选项下进行R G B调整。如图所示: 图22 RGB调整三色线图 第21页 共36页 图23 进行RGB调整后 3.2 灯光和摄影机的设定 1(.灯光设置 3dsmax里的灯光是模拟实际灯光(例如家庭或办公室的灯、舞台和电影工作中的照明设备以及太阳本身)的对象。不同种类的灯光对象用不同的方法投射灯光， 模拟真实世界中不同种类的光源。 在3DS MAX中，灯光的设置可以说是至关重要，它直接关系到最后作品的效果，同时也是一个难点。 主灯光可以放置在场景中的任何地方，但实际应用中有几个经常放置主灯光的位置，而且每个位置都有其渲染物体的独特方式。 2(创建与调整摄像机 3ds Max 9中提供了两种摄像机，自由摄像机与目标摄像机。这两种摄像机的参数完全相同，用法也相似，区别在于自由摄像机在视图中只能进行整体控制，不能操作单个投影点和目标点。 在虚拟校园设计中主要采用目标摄像机，即那个目标摄像机的目标点链接到运动的对象上，用来表现目标跟随的效果。 第22页 共36页 下面是添加摄影机和灯光后的效果图: 图 24 聚光灯效果 图25 泛光灯效果 第23页 共36页 4虚拟校园的渲染与纹理 4.1 VR渲染器设置 在渲染之前，先配置好渲染器，设计中使用的是VR渲染器。如下图所示: 图26 渲染器配置 启动 3ds max，在主菜单栏内点击“渲染”，选择“渲染”，弹出面板，单击“公用”面板，在“指定渲染器”内选择“V-Ray Adv 1.5 RC5”渲染器，然后单击“渲染器”面板，展开“V-Ray::授权”面板，点击“编辑并设置许可服务器信息”，弹出设置对话框，在“通用设置”内的“许可服务器”栏内填写你的计算机名称，然后“确定”离开。 配置好渲染器后，选择好输出环境，然后开始对场景进行渲染的配置。 全局设置 1(默认灯光，这是一个默认的max缺省灯光，通常情况下我们是不需要勾选它的，避免我们在布灯的时候场景受到max缺省灯光的干扰。 2(隐藏灯光，这是控制是否渲染场景中的隐藏灯光的一个选项，这里一旦被勾选，场景中的灯光即便是被我们隐藏，也一样可以渲染的出来。 3(反射/折射，这是一个反射/折射的开关，当我们勾选这个选项的时候在渲染的时候我们就可以看到反射/折射的效果。在这里我们是测试，为了更快地能看到灯光的大体效果，所以我们并不勾选这个选项。 4(原有阳光/天光/摄影机模型和使用3ds Max光度学比例，前者是一种老的阳光/天光/摄影机模型计算方式，后者是新的3ds Max光度学比例计算方式。 第24页 共36页 前者给人的感觉灯光的强度要亮一点，，两者其实都是可以调出理想效果的，这个可以跟据个人习惯来选。 图27 全局设置 彩色贴图 1(线性倍增:这种模式将会渲染出明暗对比非常明显的效果，渲染出来的作品也将会更有深度。但是这种模式可能会导致靠近光源的点过分明亮，由其是在窗口处的位置。见议新手可以暂不尝试。 2(指数倍增:这种模式与第一种相比他的明暗对比没有这么明显，相对比较有利于我们的控制。有利于我们防止窗口处过分的曝光。 3(莱因哈德:这是一种混合曝光方式，当我们选用它时加深值越接近1时效果也就越接近线性倍增方式。 4(变暗倍增器:它是控制暗部亮度的一个参数，它可以提亮在灯光比较弱的地方的一些亮度。大多数情况下，我们保持默认即可。 5(变亮倍增器:它是控制亮部亮度的一个参数，它可以提亮在灯光比较强的地方的一些亮度。大多数情况下，我们保持默认即可。 6(伽玛值:它可以提升整体图像的亮度。这个值一般我们在选用指数渲染方式的时候并不需要用到它。 第25页 共36页 间接照明 1(饱和度:这一项可以控制场景中所有物体的色溢程度，当它的数值在0.4以下的时候场景中的材质会基本上看不出什么色溢来。比较多的人喜欢用它来控制场景中的色溢程度。 2(首次反弹:这个代表着v-ray的初级漫反弹，我们一般不太见议更改这一项。也可以把这一项认为是v-ray灯光的首次反弹。 3(二次反弹:这个代表着v-ray的次级漫反弹，是v-ray灯光的除首次反弹之外的其它的反弹。当这一项加大时会提亮我们场景中暗部的亮度，一般设置为0.65-0.95之间。这个值如果太大时作品的明暗对比度会相对比较差。当然我们也可以视场景情况而定。 4(全局光引擎:在这里我们通常我们做室内表现的组合方式为首次反弹对应“发光贴图”，二次反弱对应“准蒙特卡洛算法”或者说是“灯光缓存”。当我们场景中细节要求并不是很多的情况下，我们通常可以选择发光贴图+准蒙特卡洛算法。反之我们就选择发光贴图+灯光缓存。 发光贴图: 1(最小比率:这个参数确定 GI 首次传递的分辨率。0意味着使用与最终渲染图像相同的分辨率，这将使得发光贴图类似于直接计算 GI 的方法，-1 意味着使用最终渲染图像一半的分辨率。通常需要设置它为负值。它主要控制比较平坦的大面积的面在计算的时候的一个质量，理论上来讲该参数越大(越接近0)，时质量越好，当然我们用来渲染的时间越长。一般我们可以调到-4或者说-3。这个值尽量不要太大，因为如果太大，即使是提高了部分质量，我们在视觉中也基本上看不大出来，但为此我们付出的时候却会长很多。 2(最大比率:这个参数确定 GI 传递的最终分辨率。这个值主要是用来控制场景中细节比较多的部分。在测试的时候一般我们可以调到-3或者说-2,在最终出图的时候我们可以提高到-1或者说0。. 3(半球细分:这个参数决定单独的 GI 样本的质量的。较小的取值可以获得较快的速度，但是也可能会产生黑斑，较高的取值可以得到平滑的图像。这个值在测试的时候一般我们可能以给到15左右，在最终出图的时候我们可以给到30—50,再大基本上就没什么意义了。 4(颜色阈值、法线阈值、间距阈值:这三者参数越低它们所对应的敏感程度也就越高。 5(显示计算状态:勾选的时候，VR 在计算发光贴图的时候将显示发光贴图的传递的一个过程。勾选这一项虽然有时时会减慢一点渲染速度(并不是很明显)，但有利于我们在最短的时间内发现作品中的缺点并及时更正。所以这一项在我们做图的时候(尤其是一些新手)通常是打开的。 6(检查采样可见性:在渲染过程中使用。它将促使 VR 仅仅使用发光贴图中的样本，样本在插补点直接可见。可以有效的防止灯光穿透两面接受完全不同 第26页 共36页 照明的薄壁物体时候产生的漏光现象。当然，由于 VR 要追踪附加的光线来确定样本的可见性，所以它会减慢渲染速度。 灯光缓存: 1(细分:这个是用全局灯光的一个细分参数，它对整体的计算速度以及阴影的质量都有一个很大的影响的，正确设置这一项对于我们平时的出图起着非常关键的作用。这个值越大当然质量就会越好，同时我们所需工花费的时候就越长。通常情况下在我们测试的时候会把这个值调为100—150,正式出图的时候我们一般把它再改成1000-1500就可以了。 2(显示计算状态:如果我们想通过一个过程的观察，来进行经常的修改时我们可以把这一项勾选上。 3(进程数量:这个是一全我们CPU的核心数量，你的计算机CPU是几核的你就可以在这里输入几，比如我们现在用的是四核心的CPU，我们就输入4。 系统: 动态内存极限:定义动态光线发射器使用的全部内存的界限。注意这个极限值会被渲染线程均分，举个例子，你设定这个极限值为400MB，如果你使用了两个处理器的机器并启用了多线程，那么每一个处理器在渲染中使用动态光线发射器的内存占用极限就只有200MB，此时如果这个极限值设置的太低，会导致动态几何学不停的导入导出，反而会比使用单线程模式渲染速度更慢。 区域排序:这一项是设定v-ray在出图的时候是采取哪种方式来进行显示的一个选项;比如我们正在调节整体场景中左面部分的材质的时候我们可以选用“从左至右”，那么我们想让图像从右往左显示的时候怎么办呢,注意一下这个选项的上面有一个反向排序，我们只需要勾选它就可以了。 v-ray日志:用于控制VR的信息窗口。 显示窗口:勾选的时候在每一次渲染开始的时候都显示信息窗口。 级别:确定在信息窗口中显示哪一种信息: 1——仅显示错误信息; 2——显示错误信息和警告信息; 3——显示错误、警告和情报信息; 4——显示所有 4 种信息。 C:\VRayLog.txt:这个是vray日志默认保存的一个路径，左击后面的小方块我们就可以任意更改这个路径。 第27页 共36页 在选择输出的同时，选择渲染时间长度，帧数，分辨率，天气，效果等。帧数不能选则过低和过高，太低了渲染的时候看不出效果;过高，如果电脑配置不高将会渲染的非常慢，还可能出现一些故障或错误。 图28 渲染中 第28页 共36页 图29 选择输出格式 较大场景的渲染会占用大量时间，所以在制作过程中，尽量减少场景的大小，过大的场景将会在渲染的时候消耗很多时间。 第29页 共36页 图30 渲染完成 4.2 视频后期制作 所谓后期合成，就是利用实际拍摄所得到的素材，通过三维动画和合成手段制作特技镜头，然后将镜头剪辑到一起形成一个完整的影片，并制作音效和添加声音。 此次设计使用的后期制作是Adobe After Effects CS4。Adobe After Effects 适用于从事设计和视频特技的机构，包括电视台、动画制作公司、个人后期制作工作室以及多媒体工作室。而在新兴的用户群，如网页设计师和图形设计师中，也开始有越来越多的人在使用After Effects。新版本的After Effects带来了前所未有的卓越功能。在影像合成、动画、视觉效果、非线性编辑、设计动画样稿、多媒体和网页动画方面都有其发挥余地。属于层类型后期软件。 After effects 并不是一个非线性编辑软件，它主要是用于影视后期制作。可能惊讶于其中的一些特效，片后期制作的在后期合成中就采用After effects。 Adobe After effects CS4参数设置 启动Adobe After effects CS4，打开“Edit/Preferences/General”菜单选项，对软件的基本参数进行设置。 Levels of Undo后面的数字表示的是允许还原操作的步骤数，这个数值的大小直接影响内存的消耗，数值越大消耗内存越多，数值越小则消耗的内存越少。 第30页 共36页 Show Tool Tips选项表示当鼠标悬停在按钮上的时候是否显示按钮的提示信息。如果选择Tabbed Windows选项，同类窗口将会用Tab标签的方式合并在一个窗口中，这样可以方便切换窗口。 勾选Close Multipe Views Simultaneously选项以后，当使用多视图方式显示的时候，如果按住Alt键关闭其中的一个窗口，则其他的窗口会同时被关闭。 Switches Affect Neste Comps选项使嵌套层的设置和调用嵌套层的Composition设置同步。 如果选择Default Spatial Interpolation to Linear选项就会使用生硬的直线运动路径默认情况下为较柔和的贝赛尔曲线作为运动路径。 如果选择Preserve Constant Vertex Count when Editing Masks选项，可以确保编辑Mask时保持顶点数目。 Synchronize Time of All Related Items选项可以使嵌套层和它调用层的时间线在不同的合成窗口中保持同步。 Expression Pick Whip Writes Compact English，表达式的编写是否使用精确英语表达。 Create Split Layers Above Original Layer 是否在原始层上新建分离层。 Enable JavaScript Debugger是否允许使用Javascript错误检查器 Use System Color Picker是否使用系统调色器 Create New Layer At Best Quality新建层时是否使用最好的品质。 单击“Next”按钮进入Previews预览设置。 Adaptive Resolution Limit表示使用动态分辨率 Enable OpenGL表示是否使用OpenGl加速 Audio Preview设置音频预览时长度和采样率等参数 单击“Next”按钮进入Display显示设置。 All Keyframes可以在屏幕上显示运动路径的关键帧状态，这样比较容易在整体上控制运动形式。 Disable Thumbnails in Project Window在Project项目窗口中禁止显示素材的缩略图。 Auto,zoom When Resolution Changes如果选中它可以根据合成窗口的分辨率自动改变合成窗口的大小，如果你的计算机显示器分辨率较低的话最好不要选择它。单击“Next”按钮进入Import输入设置对话框。 Length of Composition，当把单帧的图片素材调入Composition合成窗口时，会使用当前合成的时间长度作为图片素材在Composition中的长度。下面的选项表示可以自定义时间长度最为图片素材的时间长度。Sequence Footage中的数值表示以多少帧每秒的帧速率作为导入图片序列的帧速率。 Interpret Unlabeled Alpha As中包含多个选项，假如素材中的alpha通道不能被After Effects所认识的话，就会按照这里的设置情况来处理alpha通道一般情况下选择Guess选项。 单击“Next”按钮进入Output输出设置对话 第31页 共36页 框。 Overflow Volumes中有5个供选择的菜单，可以在这里5个硬盘的逻辑分区作为Overflow的卷。如果没有设置这些Overflow卷，在进行渲染时，如果目标驱动器的空间用完了，将会导致渲染失败。在这里尽量设置剩余空间比较大的分区作为Overflow卷，但是需要注意，最好不要指定操作系统所在的分区或者CDROM作为Overflow卷。 Use Default File Name and Folder表示输出时的缺省文件名使用Composition名字。单击“Next”按钮进入Grids & Guides网格和参考线设置。 Grid和Guides中可以设置网格和参考线的颜色、大小等等参数。利用好这些辅助手段可以很方便操作。 Safe Margins时安全边框范围的设置。在实际播放视频过程中，如果画面超出了安全线范围之外，超出的部分会被删除。单击“Next”按钮，进入Label Colors标签的颜色设置。 这里设置的时各种标签的颜色，如果没有特殊需要，采用默认值就可以了。单击“Next”按钮进入label Defaults标签默认设置窗口。 这里的设置是为了方便对界面元素进行区别和归类的，使用默认值就可以。单击“Next”按钮进入Memory & Cache内存和缓存设置窗口。 Maximum Memory Usage的默认值为120%，指的是允许After Effects 使用的最大内存数量，此数值最大不要超过实际物理内存数的200%。 Maximum RAM Cache Size是被用作图像缓存的内存大小，默认值是内存大小的60%，设置成80%比较合适，最大不要超过90%。单击Next按钮进入Video Preview视频预览设置。单击Next按钮进入User Interface Colors用户 颜色设置。在这里可以设置用户使用时候的界面设置。 将渲染完成的AVI文件导入AE中，片头加上“基于3DS MAX的虚拟校园设计”设置停顿时间为3秒，结尾加上大学、系部、指导老师、学生姓名和制作时间，设置时间为5秒，重新渲染。最后输出完成视频制作。 图31 登陆画面 第32页 共36页 图32 在AE中进行视频制作 5 结论: 制作本设计用到了3DS MAX，AE两个平台，充分利用了3DS MAX 制作三维场景和AE处理视频处理的强大功能。在完成这个毕业设计的过程中，我学到了很多新知识，学会了使用3DS MAX等虚拟现实制作软件，了解了比较前沿的科学内容，更加加强了自己书本理论联系实践的能力，让我受益匪浅。 参 考 文 献 [1] 李世海等. 3ds max三维动画基础与实例教程[M]. 北京: 冶金工业出版社，2006. [2] 郭启全等.三维造型与动画制作[M]. 北京:北京理工大学出版社，2000. [3] 付志勇等.三维游戏设计[M]. 北京:清华大学出版社，2008. [4] 刘明昆. 三维游戏设计师宝典[M]. 四川:四川电子音像出版中心，2005. [5] 王琦 董慧 赵伟. 新火星人- 3ds max 7 大风暴[M]. 北京:北京科海电子出版社，2005. [6] 尤高升. After Effects CS4完全自学教程[M]. 北京:人民邮电出版社，2011. [7] 李良，武向军，张建勋. 完全征服 3dsmax 三维动画[M]. 北京:人民邮电出 第33页 共36页 版社，2007. 3ds Max/VRay印象全套家装效果图表现技法[M]. [8] 吴静波，周宏， 郑勇群等. 北京:人民邮电出版社，2009. [9] 李娜, 王玉, 李少勇. 3ds Max 9完全自学手册[M]. 北京:北京希望电子出版社，2009. [10] 刘正旭. 模神:3ds max多边形建模完美表现[M]. 北京:电子工业出版社，2010. [11] 刘贵兵等. 渲染王3ds Max/VRay展览展示表现技法[M]. 北京:清华大学出版社，2010. 第34页 共36页