三维虚拟场景设计与实现

赵艳+赵倩+于欣楠

摘要：随着计算机技术的飞速发展，以及应用和普及，三维建模技术已经悄然成为必不可少的一部分，例如数字城市的建设、场馆仿真、地产模型、室内设计等方面都开始利用三维建模技术创建虚拟模型，主要采用3D Max、Maya等软件技术实现，同3D Max相比，Maya的操作会更加复杂，但建模会很精细，本文主要采用Maya三维建模技术实现卡通城堡建模。

关键词：三维虚拟场景、卡通城堡建模

城堡的建筑艺术经过长期的发展演变，主要形成两种有代表性的风格，即罗马式与哥特式。其中，罗马式以筒拱作为典型代表特征，交叉应用于壁柱和封闭拱廊上，既坚固又有艺术性。它那圆形的塔楼、狭小的窗户、半圆形的拱门和低矮的圆屋顶以及逐层挑出的门框给人一种神秘幽暗之感。哥特式以玻璃镶嵌窗为主要代表特征，其内部宽、高且明亮，当阳光透过镶嵌窗的时候，彩色的光线在斑驳离奇的墙壁上闪现着出奇的美丽。

1.卡通城堡建模

卡通城堡模型的设计与实现，根据卡通城堡造型特点结合现代和古代建筑造型特点，通过多边形挤出、附加曲线、插入循环边、交互式分割工具、放样、编辑网格等命令的使用来进行创作。

1.1卡通城堡中勾连搭建模

卡通城堡中勾连搭造型设计，顶面高低起伏，跌壮连绵，更加凸显了造型的曲面特征。综合应用Maya多边形建模和曲面建模，房体模型使用多边形立方体调节形状并挤出房体，选择顶面挤出并缩放，同理，选择四个角边，倒角并挤出。房顶造型先创建贝兹曲线，绘制曲线，点选的同时拖拽出控制柄。曲面放样生成多边形，选择多边形面挤出多次复制并缩放，进行细节刻画，模拟其它边沿造型。

1.2卡通城堡中十字脊建模

十字脊造型奇特，建模较复杂，且没有可参考的依据，本文经过多次探索，采用Maya的多边形建模技术，找到快捷的三步建模法。第一步创建多边形，调节分段数，宽度、深度细分数均为3；第二步进入线层级调节顶边线的位置到中心分布，并移动调节边的位置，然后调节点的位置并删除多余的边；第三步选择侧面，执行编辑网格下的挤出命令，多次挤出并设置数量值，实现十字脊效果。

1.3卡通城堡中歇山建模

卡通城堡中歇山造型设计源于古代城堡的设计灵感，屋脊上端两个对称的双耳做装饰，融合上扬的四角，其特点得以展现。在实现上采用Maya多边形建模并挤出造型，插入循环边并调整造型，分别选中四条边进行编辑网格中的倒角处理，并将倒角出的面进行挤出，选择模型并通过修改激活命令，使用曲线绘制垂脊造型。

多次复制并移动曲线，选择两条曲线执行曲面下的放样命令，放样成多边形。在面模式下，框选所有的面，编辑网格并挤出。复制一个到右侧，并设置其缩放的Z轴值为-1，通过修改并取消激活，进行四个角点的上扬处理。

1.4卡通城堡中盔顶建模

卡通城堡中盔顶造型设计源于古代战士的头盔，坚固而美观。该模型的圆型顶部加上扬的四角底部设计造型难于实现，为更好地使顶部与底部有机结合无缝对接。特采用Maya多边形球体，调节分段数，轴向和高度细分数均为8或12，在侧视图使用边模式将底面半球删除，在透视图中使用多边形挤出，并通过多次挤出缩放实现大致造型，再将多余的四条或八条边，通过调节点的形式缩成四条边。然后插入循环边，向下移动，同时调节四个角点的上扬形状。

1.5卡通城堡中圆攒尖顶建模

卡通城堡中圆攒尖顶造型设计形状不规则，采用Maya Nurbs建模技术，首先创建圆形曲线，调节分段数为12个、隔点选择缩放调整成6个边，选择曲线并复制缩放。全选曲线并放样成多边形。选择顶端循环边，执行"编辑网格"中的"填充洞"，多次进行多边形面挤出，最终实现的圆攒尖顶模型。

1.6卡通城堡中工字顶建模

卡通城堡中工字顶设计源于古代宫殿，整体造型宏伟大气，气势磅礴。其实现采用Maya建模技术，首先创建多边形立方体，调节分段数，选择顶面挤出建筑体。使用多边形立方体，挤出（位移并缩放），选择四角边进行倒角挤出，制作垂脊，选择顶面四个边倒角挤出正脊。复制并移动缩放生成第二层房顶。然后创建多边形立方体通过编辑网格菜单下的面挤出制作顶层阁楼，注意布线规律，工字顶模型细节修饰。

最后选择第一层房顶面挤出第二层房體；创建多边形圆柱体，调节参数，在顶视图中复制，使用移动工具位移，重复上两步的操作，直到完成四周圆柱体的复制操作。创建多边形立方体，插入循环边（同时插入5条）并选择相应的面挤出台阶高度，制作出台阶。工字顶细节和整体造型效果如图所示。

2.小结

本文通过Maya软件技术，主要对卡通城堡中的勾连搭、十字脊、歇山、盔顶、圆攒尖顶、工字顶建筑模型进行设计与实现。根据不同建筑造型特点，综合应用了Maya Nurbs建模技术、多边形建模技术，将不同的建筑造型风格特点，融入到卡通城堡的模型设计中，展现了古建筑的博大和造型多样化，同时赋予卡通城堡以美感。endprint