基于3Dmax虚拟校园场景的实现

梁炎新

[摘要]通过虚拟校园，可实现校园的教学、服务、管理等过程的数字化信息管理。本文以3Dmax软件为平台，通过探讨虚拟校园场景实现的理论和技术方法，对江门职业技术学院虚拟校园场景进行初步的实现。

[关键词]3Dmax虚拟校园 建模 数字化

[中图分类号]G71 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0337-02

江门职业技术学院一直努力打造建设以网络和数字化信息为平台的数字化校园，使其能在计算机网络技术上构建起对学院的教学、管理、科研、生活服务、技术水平等校园文化信息的收集、处理、存储、整合、传输与应用的虚拟校园教育环境。而虚拟校园的实现是数字化校园工程的重要部分之一。虚拟校园可以提供三维立体化的虚拟环境，呈现校园的立体感，一方面可以能更好的使得外界加深对学院的了解，另一方面可支持实现对江门职业技术学院的资源管理、远程访问、学校发展和环境规划等功能。

一、3Dmax简介

3D max（简称max）软件，由国际著名的Auto desk公司的子公司Discreet公司制作开发的，它是集造型、渲染和制作动画于一身的三维制作软件。在应用范围方面，广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、三维动画、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。3Dmax软件已向智能化，多元化方向发展。

二、基于3Dmax的虚拟校园的实现

本案例的总体制作过程可以分为资料收集与整理、三维建模、材质与贴图设计、摄像机与灯光设计、渲染输出和后期合成制作等六个环节。

（一）资料收集与整理

根据虚拟校园建立过程中不同地物精度和尺寸要求的差异，进行有选择性地运用动态GPS采集江门职业技术学院相对应的点位数据；并依据三维模型在建立时纹理照片的应用情况，利用分辨率高的数码相机进行江门职业技术学院校园景观和建筑物纹理和贴图的采集。

（二）三维建模

三维建模的好与坏会直接影响虚拟校园的效果质量，因此在建模的制作过程中应该要尽量地全面地逼真地呈现出江门职业技术学院校园的真实面貌，让人有一种身临其境的感受。三维建模制作主要针对的是校园的建筑物、校园设施、绿化和道路进行建模。三维建模的原则包括：1、在确保建模物体可塑性和真实性的前提下，尽量使得模型中所含的面数最少；2、在合理的情况下尽量的压缩纹理；以利于纹理正确的显示；3、构建层次结构库要细致。在3Dmax中三维模型的建立有许多种方法，包括：复合建模、NURBS建模、面片建模、参数化建模、多边形建模、修改器建模、BOOLEAN建模、材质建模、LOFT放样建模和依附建模等。

一般来说，没有固定的建模方式，每一种建模的方式都会有各自不同的特点，使用者应该根据实际需求来使用，甚至可以同时使用多种建模方式来进行三维建模。例如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：1、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。2、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。3、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。

（三）材质与贴图设计

在虚拟校园场景中，每一种物体都有他自己独特的表面特性，如自发光、不透明度、颜色等，而要在3Dmax中逼真的表现校园场景中各种建筑物、校园设施和绿化等实物的各种物理特性，就要用到材质与贴图，材质用于模拟真实物体表面的特性，如不透明度、自发光和颜色等，使网络对象的表面在渲染时能够将这些特性表现出来。而指定到材质上的图像被称为贴图，贴图的主要作用是模拟物体表面的纹理和凹凸效果。在3Dmax中可以对材质的多种通道指定贴图，这样就可以利用贴图来影响物体的不透明度、折射、反射和自发光等特性。合理使用材质和贴图，不但可以真实地模拟校园场景物体表面的特性，还可以减少校园模型的复杂度、并且弥补模型存在的错误和不足。

（四）摄像机与灯光设计

摄像机与灯光是3Dmax中两种非常重要的渲染手段。摄像机给三维动画设计师模拟出了一个完整的电影世界，提供了丰富的透视和视角效果。灯光则可以使场景中的对象表现出出色的质感与空间感，提供了鲜明的光亮对比度和绚丽的光照效果。

在本案例灯光使用中，主要用了泛光灯（如太阳等四面发射光线的光源）和方向灯（如路灯等有照明方向的光源）。灯光起着照明场景，投射阴影以及增添氛围的作用。同真实的灯光一样，可以选择光色、强度、设置衰减等，也包括一些真实灯光所没有的特性，如对场景中的物体选择性的影响以及是否投射阴影的控制。其中泛光灯是3Dmax场景中用得最多的灯光之一，主要指按360球面向外照射的电光源。设置的主要步骤有：1、建立两盏泛光灯；2、调整灯光位置；3、设定反光点；4、灯光色彩调整。而聚光灯的主要步骤有：1、参数调节聚光范围；2、指定投影图像；3、排除物体受光影响。

摄像机的创建则给动画设计师提供了一个完整的电影世界。各种焦距、随意的角度及其他各种特殊效果，能制作丰富多彩的动画。本案例中需要用到摄像机中大量的功能，包括推拉镜头、平移、摇镜头、旋转角度等。通过摄像机沿着某一个路径运动，或者旋转、改变镜头焦距、改变视觉角度等可以制作出模拟校园场景的各种动画来。

（五）渲染输出

在渲染之前，先配置好渲染器，设计中使用的是VR渲染器。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。在选择输出的同时，选择适当的渲染时间长度、帧数、分辨率、天气、效果等。帧数不能选择过低或过高，太低了渲染的时候看不出效果；过高时，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。而且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。

（六）后期合成制作

后期合成制作，就是利用实际拍摄江门职业技术学院校园场景所得到的素材，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会声会影X5。？Corel VideoStudio Pro X5是一套操作最简单，功能最强捍的DV、HDV影片剪辑软件。不仅完全符合家庭或个人所需的影片剪辑功能，甚至可以挑战专业级的影片剪辑软件。

本案例将渲染完成的AVI文件导入Corel VideoStudio Pro X5中，片头加上“基于3DS MAX的虚拟校园场景的实现”设置停顿时间为5秒，结尾加上学校、系部、指导老师、学生姓名和制作时间，设置时间为7秒，重新渲染。最后输出完成视频制作。

三、结束语

虚拟现实技术是一项综合集成技术，涉及计算机图形、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效果。3DAMX技术建立的虚拟校园，直观、真实地展现了江门职业技术学院的校园风貌，得到了较为满意的效果。

参考文献

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[5]蔡晓庭，3DMAX建模及其在虚拟校园设计中的应用[D]，常州：常州大学，2011：1-36