基于3D建模的建筑环游技术初探

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摘 要：三维动画建模在各个领域都有广泛的应用。文章以建筑环游动画为例，对3ds max中的三维技术进行了探讨。重点阐述了建筑环游动画中建模、材质贴图、布光和渲染技术，对各项工作中的操作流程和注意事项进行了分析。

关键词：建筑环游动画；3ds max；三维建模

随着计算机技术的不断发展，3D仿真技术在各行各业均得到了广泛的应用，尤其在广告宣传领域的应用更是不胜枚举。计算机仿真技术可以在实体产品未推出的情况下以计算机模拟出实物的外观及细节，可以模拟出各种环境下实体展现的特性和特质，可以展示现实中所不能拍摄到的角度或内部结构，有其独特的魅力和优势。本文以建筑环游动画设计为例，对3D仿真建模技术进行初步的研究。

1 建筑环游动画的目的和设计流程

1.1 设计目的

建筑环游动画广泛应用于城市规划、商业楼盘、名胜古迹、单位环境的展示。它可以是在项目实施前来进行展示，也可以在项目完工后来进行推广。实施前的展示可以有效的节约宣传成本，使二维的简单的图样展示转变为三维的丰富的视频展示。可以将要展示的项目的特色、卖点以特写镜头加以强调，给受众以强烈的感官冲击，从而产生良好的推广效果。对于成品项目的展示，则可以让不在同一地域的受众远程观看项目的实景，对想详细了解的细节进行明确的展示。

1.2 设计流程

本文以校园建筑环游动画为例。在进行动画设计之前，首先要对用户的设计需求进行了解，即明确设计目的，了解用户要展示的内容和展示重点。其次，针对设计需求进行数据采集，建筑环游动画的数据采集主要是展示区域的CAD图纸和建筑单体的CAD图纸，环境、建筑实景照片，当地的光照条件等。然后就是根据图纸进行建模，对要重点展示的内容要提高模型精度，附属建筑则简化模型，降低其在计算机中的资源占有率。对完成的模型要根据设计要求或实景图片进行贴图、设置灯光、架设摄像机、设置摄像机动画。对要渲染的动画进行测试渲染，确认符合要求后，可进行渲染输出。将输出的视频导入其他处理软件，添加特效、配音、设置互动效果，最终输出成品视频。

2 虚拟建筑环游常用方法

常见的建筑环游动画是以3ds max或Maya等三维动画设计软件为主，在其中完成相应的模型、材质、灯光及渲染工作。也可在三维设计软件中渲染若干片段后，在视频剪辑软件中完成合成，添加特效、声音，以加强动画的感官效果。

如需设计互动功能，则还需借助整合软件，如Virtools（Virtools是一套整合软件，可以将现有常用的档案格式整合在一起，如3D的模型、2D图形或是音效等。Virtools是一套具备丰富的互动行为模块的实时3D环境虚拟实境编辑软件，可以制作出许多不同用途的3D产品）。本文仅以3ds max（以下简称MAX）为工具对校园建筑环游动画的设计作探讨，不再涉及互动效果的实施。

3 模型的搭建

3.1 建模

建筑主体建模：建筑主体建模的方法很多，可以使用二维线条捕捉CAD图纸形成建筑外形轮廓进行拉伸，也可以通过立方体来堆砌。不论采用何种方法，都要注意严格按照图纸的尺寸进行建模，这样既能保证模型的高度仿真性，也能使模型与其他模型进行配合时协调一致。

地形建模：地形建模比较简单，一般采用对平面细分后进行点的编辑来实现。在编辑时可以在顶点层级下设置“软选择”参数，这样可以使编辑点后，面的呈现更加柔和。地形建模也可以使用置换贴图的方式来实现。

植物建模：植物是建筑效果仿真中不可缺少的，它们可以使整个动画的画面更贴近实际，也可以美化环境，给受众舒服的视觉效果。由于植物建模量大、细节多，在MAX中一般采用插件来制作。我们可能使用FOREST、TREE PRO等插件来添加植物，也可以使用现成的模型库来调用。对于近景展示的植物可以多使用现成的模型，远景植物则可以用“面片树”的方式或贴图来代替。

其他建模：对于其他环境中需要的模型，如人物、汽车、喷泉等，都可以用MAX的插件来实现。如人、车、树都可以使用RPC插件来实现。但要注意的是RPC插件在安装时要放在非中文路径下，否则不能正常使用。

建模注意事项：一是在建模时要注意模型的命名，要采用有规则、可理解的命名方式，这样才能在场景中有效的对模型进行管理，也方便材质的赋予。二是建模时要简繁有序，重点内容要细化、准确，附属内容要精简，保证计算机资源的合理使用。如一些远景的内容可以使用贴图的方式来实现，简化建模工作。三是在整合场景时，一些模型可能使用的方式放置在场景中，减轻计算机的负担。

3.2 材质贴图

材质贴图是3D仿真的重要部分，模型的质感与色彩均需要材质贴图来表现，良好的材质贴图效果可以帮助我们高效的建立高仿真的效果和环境。

材质贴图注意事项：一是要选择尽可能合适的贴图来使用。贴图使用前应使用图像编辑软件对图片进行处理，使图片上纹理的方向、结合部的细节符合贴图的要求。二是使用UVW贴图坐标来较正贴图，使贴图能准确的包裹物体。三是对于不规则物体，可以使用UVW贴图展开来调整贴图，正确选择模型要切割的面，对切割后的物体进行适度的松弛。

3.3 灯光

灯光的设置过程简称为“布光”。一般灯光设置都会遵循“三点照明”原则，即主光、辅光和背光。环游动画场景较大，可将大场景拆分为若干小场景来进行设置。

灯光注意事项：一是灯光的设置不能杂乱无章，过多的灯光会难以分辨，也会降低显示与渲染速度，能用贴图代替的地方用贴图去代替。二是MAX中的灯光是超现实的，要学会利用灯光的“排除”与“包括”功能对灯光的照明、投影进行设置。三是要遵循由主题到局部、由简到繁的过程。对于灯光的形成，应先定下主格调，再调节灯光的衰减等特性来增强现实感。

3.4 渲染

渲染是在MAX中工作的最后一步，即将输出成品文件。在渲染前选择合适的渲染器，对渲染器的参数进行准确的设置。为了减少返工，先选择几个关键点进行单帧图像渲染，观察效果，如有错误及时修正。为了提高渲染的效率，可以在渲染前使用RENDER TO TEXTURES进行材质贴图烘焙。使用烘焙技术可以将光照信息变成贴图，贴回到场景中去。这样在做环游动画时，计算机就不用在每一帧渲染时均要重新计算光照信息。在单台计算机性能不能胜任时，使用MAX的网络渲染技术，也可以大幅提升渲染的效率。

4 结束语

3D仿真的技术已经非常成熟，只有我们想不到的场景，没有计算机不能模拟的效果。只要我们在制作动画时耐心、细致，不断提高自己的技术水平，将3D软件做出的视频结合视频整合软件、互动整合软件，就一定会有精彩的作品呈现出来。

参考文献

[1]吕莲.基于3ds max建模技术的校园建筑漫游的实现[J].南京工业职业技术学院学报，2010（6）：47-50.

[2]谷晓蕾.基于3ds max城市建筑表现虚拟现实的建模[J].学周刊，2011（7）：10-11.

作者简介：卢新杰（1980-），男，江苏连云港人，工程硕士，研究方向为计算机技术、高等职业教育管理。