虚拟图书馆在SketchUp中的设计与实现——以闽江学院大学城图书馆为例

张 颖



虚拟图书馆在SketchUp中的设计与实现——以闽江学院大学城图书馆为例

张 颖

闽江学院图书馆

虚拟现实技术正越来越受到各大高校的重视。虚拟图书馆与传统图书馆相比，前者能更直观、更深刻地表现图书馆。该文介绍使用SketchUp软件构建闽江学院大学城校区的虚拟图书馆。结果表明，通过SketchUp构建虚拟图书馆周期短、3D模型立体视觉效果好，体验感强，维护方便，平台展示设备低，具有较高的实际应用价值和广泛的开发应用前景。

虚拟图书馆展示 SketchUp 三维建模 透视动画

虚拟现实技术发源于美国，在教育、生活等领域信息化管理上应用广泛。在我国，虚拟技术知识虽处于起步阶段，在很多方面都要借鉴国外的经验，但已受到我国各大高校越来越多的重视，许多高校重视校园生活的数字化、信息化管理，预备将此项技术发展开来。虚拟图书馆这一比传统图书馆更直观、更深刻的表现方式，使没有去过闽江学院图书馆的人，可以领略福建省内首座园林式、生态型先进馆舍的风貌。随着网络时代的来临，网络教育迅猛发展，尤其是在宽带技术大规模应用的今天，虚拟技术将成为各高等学院发展的一个趋势，在高校生根发芽、茁壮成长，并且在不久的将来，在更多领域大放异彩。

本文主要介绍在SketchUp软件中构建几何虚拟场景技术，建立闽江学院大学城校区的虚拟图书馆，得到了一个低成本、高效率、高逼真的图书馆展示平台。

1 SketchUp技术

SketchUp是由Google公司推出的一款令人耳目一新的设计类建模软件。它界面简洁，易学易用，避免了像其它建模设计软件如3ds max的操作复杂性。SketchUp可直接针对建筑设计和室内设计，建模过程的任何阶段都可以作为直观的三维成品。SketchUp直接面向设计过程，建模者可以直接在电脑上进行十分直观的构思，随着构思的不断清晰，细节不断增加，最大限度地控制设计成果的准确性。在软件中，建模者可以更直接更方便地更新、改进模型，这样，可最大限度地减少机械重复劳动和控制设计成果的准确性。在软件内还可为表面赋予材质、贴图，并且有2D、3D 配景形成的图面效果，导出的图像分辨率可高于5000×4000以上。最终形成的3D模型和动画，还可导入其他具备高级渲染能力的软件进行着色、后期渲染，继续形成高质量的效果图和动画。

2 图书馆设计过程

2.1 总体设计思想和流程

使用SketchUp软件构建闽江学院大学城校区图书馆模型，首先需要获取并处理图书馆平面图、立面图、实景照片等数据，将处理好的平面图导入到SketchUp软件中对图书馆进行三维建模，根据立面图优化模型，依据实景照片对模型贴图后，生成二维图书馆各层剖面图，并对图书馆整体及主要功能区生成三维动画，生动、立体展示图书馆。其设计流程图如图1所示：

图1 总体设计流程图

2.2 数据来源及预处理

以闽江学院大学城校区的图书馆为建模试验对象，收集的原始数据包括：图书馆二维平面图、立面图和实景照片等。其中二维平面图是三维建模的基础，其数据的精确度对三维数据的质量保证有重要影响，从立面图获取准确数据也有助于避免效果图出现变形、扭曲等情况出现。笔者从图书馆办公室获取了每层图书馆的平面图、立面图；由高像素的数码相机采集实景照片，为日后建模细节，模型逼真材质贴图提供参照和材料。为了快速对图书馆建模，同时减少建筑物三维建模的干扰，在图书馆CAD平面图导入SketchUp软件之前，对原始图进行处理，包括删除与建模无关的内容如文字、标注，图层如填充图案、书架图层等，仅保留墙体、门、窗等层；去除重叠、交叉、多余的线；注意墙体，窗、块等闭合性。

2.3 图书馆三维建模过程

使用SketchUp软件构建虚拟图书馆的技术过程如下：首先确保SketchUp软件系统单位为“毫米”，以避免没有按实际的尺寸建模，而导致的效果图变形、扭曲等情况出现。把收集整理后的图书馆CAD平面图导入到SketchUp中，接着利用SketchUp的各个工具对各类实体进行三维建模，例如使用“拉/伸”工具，大致制造出一楼的立体轮廓，并按顺序抠出各窗、门等部分，不断完善各个细节。经过细节调整后，将之前采集的实景照片，转为SketchUp软件可用的贴图格式，对初步模型进行纹理贴图等工作，以增强模型的视觉真实性。最后除去三维模型中多余的线、面、组件等，并使用工具对模型进行优化处理，综合得到图书馆三维模型。由于图书馆各楼层具有结构相似的特点，使用SketchUp的“复制”功能将一楼模型复制，根据二、三楼平面图不同处对模型进行修改，最终得到整个图书馆的三层模型，此方法减少了建模周期，加快了建模速度。图书馆整体模型如图2所示。

图2 闽江学院大学城校区图书馆整体三维模型

3 虚拟图书馆展示

虚拟图书馆可通过图书馆各楼二维剖面图及虚拟图书馆透视动画来展示。根据一楼CAD平面图，在SketchUp构建三维模型，调整模型角度，输出一楼剖面图。与传统的一楼二维平面图相比，模型剖面图可以更直接、清楚地表现一楼图书馆细节。一楼平面图与一楼剖面图试验效果对比如图3、图4所示。

图3 图书馆一楼平面图

图4 图书馆一楼剖面图

SketchUp透视动画最大的优势是低成本，它强调模型整体概念，更多的是表达体量关系、环境的概念。通过打开[视图]-[动画]-[新建场景]，设定场景的角度，依序加入需要的“场景”，由左至右为动画的顺序。通过[视图]-[动画]-[播放]预览所做动画，对不满意地方进行调整修改。若设置输出动画尺寸越高，帧速越大，生成动画越大，动画生成时间就会越长，同时生成动画时间也取决于电脑的配置。所以在测试动画效果时，可先设置较低设定，如低分辨率、低帧速等。注意设置场景与场景之间适当停顿时间与间格秒数，预览满意后输出动画。

以生成闽江学院图书馆多媒体阅览厅展示动画为例，使用SketchUp8.0建模后，创建页面场景（动画关键帧）11个，设置每页场景间隔6秒，帧速25/s，设置输出格式分辨率1024×768，使用内存2G，酷睿双核处理器E5500电脑，输出动画耗时2个小时左右，生成约59秒AVI动画。制作过程截图如图5所示。

图5 图书馆多媒体阅览厅动画制作截图

生成动画后，导入会声会影软件中编辑视频，配合图书馆功能区配音介绍，调整动画播放速度，添加背景音乐、转场效果等编辑操作，最后合成动画，发布到图书馆网页及图书馆大厅触摸屏电脑上。通过该展示平台，可以对整个图书馆在整体和局部上有清晰、深刻、直观的了解，对图书馆每个局部建筑模型进行多角度观察，具备了更佳的立体视觉效果，更好地把整个图书馆形象、直观地介绍给读者。

4 结论

本文使用SketchUp软件对闽江学院图书馆建筑物进行三维建模，通过生成图书馆各楼层剖面图以及图书馆各主要功能区模型展示动画，生动、立体、形象地展示了图书馆，为读者提供了逼真、有良好体验感的展示效果。实践证明，利用SketchUp构建图书馆模型简便、快捷，具有较高的实际应用价值和广阔的发展前景。

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