毕业设计（论文）：精品课虚拟场景的设计与制作

专业： 教育技术学 学号： 1951150311 Hebei Normal University of Science & Technology 本科毕业设计 （人文科学） 题 目： 精品课虚拟场景的设计与制作 院（系、部）： 教育学院 学 生 姓 名： 张怡 指 导 教 师： 郝晓芳 职 称 讲师 2017年5月26日河北科技师范学院教务处制 河北科技师范学院 本科毕业设计精品课虚拟场景的设计与制作院（系、部）名 称 ： 教育学院 专 业 名 称： 教育技术学 学 生 姓 名： 张怡 学 生 学 号： 1951150311 指 导 教 师： 郝晓芳 2017年5月26日河北科技师范学院教务处制 学 术 声 明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于河北科技师范学院。本人签名： 日期： 指导教师签名： 日期： 摘 要摘 要虚拟演播室技术已经广泛应用于电影电视节目制作中。现如今其在高校建设中的应用也越来越多，不少高校已经完成虚拟演播室的建设。其中有一项很关键的技术，影响整个虚拟演播室系统，那就是三维虚拟场景制作技术。通过对三维虚拟演播室场景的研究，进行虚拟场景的设计与制作，为学校的虚拟演播室的建设提出一些可供参阅的建设性意见及成果，促进本校虚拟演播室的发展。三维虚拟场景主要开发工具为3ds max三维制作软件。本设计以虚拟演播室系统组成为出发点进行研究，深入学习三维虚拟场景设计与制作技术。经过作者亲身实验摸索，形成一套制作精品课三维虚拟场景的设计方案。希望此设计能起到抛砖引玉的效果，让学生在三维场景设计中发挥想象力，制作出更多更好的符合本校的三维场景。关键词：三维虚拟演播室；三维场景；3ds max三维制作软件；精品课 AbstractVirtual studio technology has been widely used in the production of film and television programs. Nowadays, there are more applications in the construction of colleges and universities, and many universities, and many universities have completed the construction of virtual studio. One of the key technologies that affect the entire virtual studio system is 3d virtual scene production. Through the study of 3d virtual studio scene, the design and manufacture of virtual scene, for the school for the construction of the virtual studio puts forward some constructive suggestions and achievements for reference, promote the development of the virtual studio in our school. 3d virtual scene development tool is 3ds max 3d production software. This design takes the virtual studio system as the starting point for research, and studies the design and production of 3d virtual scene. After the authors own experiments, it developed the design of a 3d virtual scene of the course. Hope this design can sprang out effect, let the students imagination in the 3d scene design, to produce more and better conform to our 3d scene.Keywords:3d virtual studio; 3d scene; 3ds max 3d production software; high-quality coursesII目 录目 录一、绪论1（一）课题研究背景1（二）国内外研究现状1（三）主要研究内容及目标2二、三维虚拟演播室技术2（一）虚拟演播室系统组成2（二）虚拟演播室技术在高校教学中的应用5三、精品课三维虚拟场景的设计5（一）制作软件及可行性分析51.制作软件的选择52.可行性分析6（二）设计原则及方案61.设计原则62.设计方案7四、精品课三维虚拟场景的制作9（一）建立三维模型9（二）进行材质制作12（三）添加灯光效果和摄像机13（四）进行灯光烘培15（五）渲染输出VMAX文件16（六）上机操作调试16结论17参考文献18致谢19III河北科技师范学院2017届本科毕业设计一、绪论（一）课题研究背景虚拟演播室技术就是近几年发展起来的新兴而独特的电视节目制作技术，是计算机技术和视频技术相结合的产物。它是将传统的色键抠像技术和虚拟现实技术应用在一起，将摄像机拍摄的真实画面和计算机生成的三维虚拟场景实时地进行合成的新型电视节目前期制作系统。虚拟演播室的出现，节省了传统演播室搭建真实场景所需的各种昂贵费用和时间。克服了传统布景不宜随便搬动，灵活性差，场地不能重复利用的缺点1。虚拟演播室在教育方面也有很大的价值。它在创设情境方面有绝对的优势，尤其是制作教育节目时涉及的一些抽象的内容，如地球自转公转等宏观天体问题、抽象的信息技术原理以及医学上人体器官构造等方面，都可以通过虚拟演播室进行直观地讲解，提高教学效率。虚拟演播室可以帮助教师让教育不再受限于教学条件，甚至还可以自己创造教学条件。目前，已经有不少高校完成了虚拟演播室的建设，投入使用并取得了不错的成绩。本校经过前期实地参观高校虚拟演播室，以及同从事虚拟演播室技术方面的公司进行技术及产品的研讨、考察、调研后，于2016年引进并安装了陕西华视科技有限公司的蓝狐真三维虚拟演播室系统。（二）国内外研究现状虚拟演播室系统依托于色键技术、数字摄像机技术以及计算机图形技术的发展，发展历史较为短暂。国外由于对其相关研究起步较早，现已小有成绩，在各种电视节目及电影的制作方面均有较为广泛的应用。而国内的研发尚处于初步阶段，自上世纪90年代后期，国内电视工作者才对虚拟演播室有所了解并运用到节目制作中。虚拟演播室从1994年在国际广播电视会议上第一次展示以来，便在世界各地得到迅速发展和推广，目前全世界已经有10多个虚拟演播室品牌推向市场。比较具有代表性的产品有，印度MONARCH无轨虚拟演播室系统、韩国达瑞VS2000虚拟演播室系统、以色列的ORAD（傲威）公司的Cyberset虚拟演播室系统以及RTSet公司的Larus虚拟演播室系统、ACCOM公司开发的Elset系统、DISCREET LOGIC公司开发的Vapour系统等等。在国内，具有代表性的产品有，深圳市迪乐普数码科技有限公司的Top3D Set三维虚拟演播室、新奥特的NASET虚拟演播室系统、北京中广上洋科技股份有限公司的Vision Magic虚拟演播室系统、奥维迅（现深圳励得公司）的USet星空3D全景虚拟演播室系统。（三）主要研究内容及目标虚拟演播室系统被广泛应用于各级电视台以及影视创作中。最为熟悉的就是中央电视台的天气预报节目、深圳卫视的军情直播间节目以及各种科幻电影。虚拟演播室可以丰富传统演播室的表现方式，为电视观众呈现了更加精彩的视觉盛宴，对传统抠像的失真问题也可以更好的解决。除此之外，虚拟演播室技术还可以利用计算机来制作模拟各种现实生活的场景，除了日常生活的场景还可以自由创建抽象的只能在想象中存在的虚拟场景，或者是物理上不具备条件、经济上难以满足的超出想象的充满立体感和强烈视觉冲击力的电视画面。虚拟演播室系统中的相关技术有，摄像机跟踪技术、虚拟场景生成技术、前景抠像合成技术。要想节目变得生动丰富，虚拟场景设计制作的重要性则显得尤为关键。每类节目甚至每个节目都需要有自己的个性以及特点，不能千篇一律的使用同一场景。采用虚拟演播室系统的话，只需要更换虚拟场景，就可以制作出不同的节目。不仅节省时间，还可以满足节目的创新性要求。本校于2016年年末完成虚拟演播室系统的建设，由于引进的是广播级真三维虚拟演播室系统，商家提供的场景库多是适用于电视台节目制作，有新闻类节目场景、访谈类节目场景、气象类节目场景、生活类节目场景等，并不能完全满足于学校的教学使用。而虚拟演播室系统的其中一个优点就是根据自己的需要及想象力制作符合的场景。然而本校对虚拟演播室技术方面的资料还未配备齐全，三维虚拟演播室场景设计制作相关书籍更是没有。但本校有开设三维建模与平面合成、计算机三维动画制作等相关课程。本设计说明书根据本校的实际情况以及虚拟演播室在高校的运用发展，结合作者自身所学知识以及对虚拟演播室系统的相关认知，设计制作一套符合教学的三维虚拟场景，详细介绍设计制作流程，总结在制作中出现的问题及解决后的建议。为学校虚拟演播室的投入使用提出一些参考思路及方案。二、三维虚拟演播室技术（一）虚拟演播室系统组成虚拟演播室系统组成从装修环境来看分为两大部分，一个是演播间，一个是控制室。演播间主要由长6米、深5米、高3米的蓝箱，有轨灯光系统，三台摄像机组成。其中蓝箱是主持人的活动区域，主持人可以在蓝箱内随意走动。蓝箱的上方就是有轨灯光系统，在这里需要说明的是，抠像技术对灯光的要求很高，所有灯光包括面光、前景光、顶光、背光、侧光等打在蓝箱上要分布均匀，不能出现光斑、斑马纹等问题，且灯光不能打得太强。否则，在前景和虚拟场景合成的时候就会出现不协调，会显得合成后的整个场景很假。正对着蓝箱的三台摄像机分别是1机位摄像机、2机位摄像机、3机位摄像机。1机位是靠近门口的摄像机，它装有跟踪云台可做物理跟踪，一般用来拍摄全景镜头。2机位是中间的摄像机，带有题词器和小屏幕。其中题词器是用来提醒主持人台词的，下面的小屏幕会显示所拍摄的真实前景和虚拟背景合成后的画面，它是用来提示主持人所在位置的。在录制节目中，主持人是看不到背后的虚拟场景的，需要通过小屏幕查看自己在虚拟场景中所处的方向是否正确。2机位一般用来拍摄半身景和局部特写的。摄像机是3机位，3机位是辅助机位，一般的节目录制都不需要3机位。若是访谈类的节目，则需要3机位来拍摄嘉宾。在2机位和3机位之间还有一个电视屏幕，它的作用和小屏幕是一样的，唯一的区别就是它的屏幕更大一些。如下图1所示。图 1 虚拟演播室演播间摄像机机位控制室则是由各种控制设备和一个一人高黑色的机柜组成。 机柜里的设备从上到下依次是音频延时器、视频切换器、黑场同步发生器、跟踪数据采集器、虚拟主机、非编系统。如下图2所示。音频延时器：本系统的音频信号和视频信号是分别处理的，音频信号是从无线麦或话筒直接传到调音台，再由调音台进入到非编系统。而视频信号因为电脑渲染虚拟背景需要时间所以传输的比音频信号慢，这时为保证录制画面和声音步调一致，需要使用音频延时器对音频信号进行一个延迟。视频切换器：视频信号传输的第一站就是视频切换器。3台摄像机分别有3路视频信号，而拍摄的内容不可能同时出现两个或以上机位的画面，这就需要进行选择。视图 2 虚拟演播室控制室机柜结构频切换器的作用也就在这了，它有三路信号输入，从这三路信号中选择一路信号进行输出，输出到虚拟演播室主机上。黑场同步发生器：黑场同步发生器在所有设备当中是第一个开机的，然后再开3台摄像机以保持同步。黑场同步主要是用来确保3台摄像机的视频画面都是从同一个相位开始，保持所有信号都是在同一时间进行播放。跟踪数据采集器：它连接的是带有跟踪云台的摄像机，摄像机会把水平跟踪、俯仰跟踪、变焦跟踪这三路信号传输到跟踪数据采集器上。跟踪数据采集器再将经过采集计算的信号传递给虚拟主机，以保证物理跟踪和虚拟背景的一致。虚拟主机：所有文件的渲染抠像都是在虚拟主机中进行。虚拟主机连接的是虚拟演播室系统显示器。可做场景的加工修改、实时渲染、虚拟跟踪、色键抠像等相关技术的实现。非编系统：主要用作视频的采集与输出。包括画面的采集与输出，还有声音的采集与输出。桌面上的控制设备从左到右分别是：调音台、无线麦克风、无线麦克风的接收机、非编操作界面（显示器）、非编输送监视器、导播耳机、控制导播话筒的导播台、三维万向虚拟跟踪系统、虚拟主机的操作界面（显示器）。结构如下图3所示。图 3 虚拟演播室控制设备（二）虚拟演播室技术在高校教学中的应用高校虚拟演播室教学实验系统的建设目标定位为，不追求高性能、高指标、高功能，但需要系统稳定，主要功能齐全，并能与已有的设备配套使用，能够达到培养影视传播与相关专业人才、进行相关虚拟演播室技术实践练习、利用虚拟演播室系统进行教学和服务等3个目标2。根据这三个目标，虚拟演播室技术可以作为相关专业实践课的教学基地。另外，随着技术的发展，教学多媒体的形式越来越多样化，同样远程教育也处于迅速发展的阶段，所以虚拟演播室技术在制作微课、MOOC、精品课等方面的应用也趋向广泛。除此之外，虚拟演播室在高校中还可以应用在各种节目制作中。如校园新闻节目、校园访谈节目、校园文艺类节目等等。三、精品课三维虚拟场景的设计（一）制作软件及可行性分析1.制作软件的选择三维虚拟场景是构成虚拟演播室场景的重要部分，形成光、影、音、色等的造型因素3。其制作软件可以使用计算机三维软件3ds max或者MAYA。3ds max软件全程是3D Studio Max，是Autodesk公司开发的电脑三维模型制作和渲染软件，广泛应用于影视、工业设计、建筑设计、三维动画、多媒体制作、游戏、辅助教学以及音视制作等各种静态、动态场景的模拟制作。3ds max是制作建筑效果图和动画制作的专业工具，其强大的功能和灵活性都是实现创造力的最佳选择。拥有许多理想的命令供制作者使用。MAYA同样也是Autodesk公司的产品，是相当高阶且复杂的计算机三维动画软件，被广泛用于电影、电视、广告、电脑游戏等数码特效创作。MAYA功能完善，工作灵巧，制作效率极高，渲染真实感极强，是电影级别的高端制作软件。这两个软件都是三维软件，都可以用来制作三维虚拟场景。综合分析这两个软件的特点及优势，3ds max软件用来制作三维虚拟场景更为合适，且3ds max软件和本校虚拟演播室系统的兼容性更好，所以作者选择用3ds max软件来制作三维虚拟场景。2.可行性分析三维虚拟场景模型的大小应符合摄像机运动的轨迹以及主持人运动的区域。所以三维虚拟场景的尺寸不能小于蓝箱的尺寸以及摄像机与蓝箱的距离。在进行场景设计前，要做好准备工作。经实地测量虚拟演播室蓝箱的尺寸得出，蓝箱长6米、高3米、深5米。三台摄像机与蓝箱之间的距离为2米，三台摄像机彼此之间的距离是2米。其大概结构位置如下图4所示。技术方面，对3ds max软件能熟练掌握并操作。能完成用3ds max软件建立三维模型、制作材质进行贴图、添加灯光和摄像机等一系列工作。（二）设计原则及方案制作三维虚拟场景首先要确定确定场景设计方向，本校建设的虚拟演播室系统带有商家提供的虚拟场景库，但是缺少教学使用的相应场景。所以本设计就是对适合学校教学使用的虚拟场景的一个研究设计。此次虚拟场景的设计方向就定为教学精品课的三维虚拟场景。1.设计原则（1）创新性原则传统的精品课程制作多以PPT内容的展示为主，教师的画面很少，且两者之间的切换方式大部分是直接硬切，这样就会造成课程的死板。几乎所有精品课的模式都是一个教师、一份PPT，突出不了课程的特性。如果使用三维虚拟场景，就可以很好的解决这个问题。三维虚拟场景最大的优点就是可以发挥制作者的想象力进行创新，设计出充满趣味生动的场景。制作者可以根据课程内容的不同设计制作相关的虚拟场景。录制精品课程时，教师和背后的三维虚拟场景的合成，给学生带来全新的视觉体验，可以更好的图 4 虚拟演播室蓝箱尺寸及摄像机位置抓住学生的注意力。（2）结合性原则结合性原则要求三维场景和教学内容有较强的相关性，如医学类课程，若要讲解人体结构，将人体结构设计出三维立体场景，教师讲授的内容就和虚拟场景很好的结合在一起。能让学生更直观的学习到课程内容。（3）交互性原则交互性原则是指让教师和课程内容有一个互动，是一个智能化的表现。教师可以通过手势或一些指令动作，进行如PPT的播放、暂停以及知识点的提取等活动。（4）简洁性原则虚拟场景设计的方向是教学，那么整个场景不需要太绚丽的效果，太过丰富的场景反而会让学生的注意力转移到场景中，这并不是教学想要的结果。设计虚拟场景的目的依旧是为教学服务，重要的内容仍是课程内容。所以设计的场景应该简洁大方。2设计方案根据上述的软件的选择、可行性分析以及设计原则等要求，从设计方向、整体结构、色调灯光、修改形成方案等四方面制定形成最终的设计方案。（1）确定场景设计方向根据本校的实际情况，虚拟演播室系统处于刚刚建设好的阶段，目前还未正式投入使用进行运作，学校相关的书籍资料基本没有，系统虚拟场景库对适用于教学方面的资源的匮乏等问题，进行查阅文献。以制作符合学校教学的虚拟场景为目标，选择设计方向为精品课的三维虚拟场景。（2）确立场景整体结构根据蓝箱的尺寸、与摄像机之间的距离以及场景设计方向，确立场景整体以环形为大概结构。环形结构会增加场景的空间感，让人感到更舒适。大多数虚拟场景的整体结构都是环形或者类似圆柱形的形状。地面分为三层，最下面的一层是长方形的平面，此平面是为防止场景推拉时可能会产生露馅的情况。长方形平面上方是两个叠加的圆柱体，这两个叠加的圆柱体会增加地面的立体感。这三层组成了整个场景的地面。中间部分就是场景中的主要部分了，由六部分构成。最左边是由多个图形组合后再加高度形成的一个立体，作为屏幕的背景墙。然后是用平面做的一个屏幕，用来播放视频、图片或者PPT。右半边是一个镂空的墙，然后在镂空部分的后面加了3D字体“河北科技师范学院精品课”几个字用来介绍学校以及节目类型。字体的后面是一个长方体组成的背景。屏幕背景墙和镂空墙分布在场景的两边，一个用来开头介绍以及节目结束，一个用来显示教学内容。两个墙中间加了一排栏杆作为连接过渡，增加整体性。顶部由两层不规则立体组成，下边一层略小于上边一层，形成层次感。此时的场景会略显得空荡，为了丰富场景，在外围部分加入了建筑因素，将三面方形镂空墙以梯形方式排列组合。此时的场景虽然丰富了结构，但是还有一点不完美，物体之间会通过缝隙露出外边的黑色场景。通过在最外围添加不封口的环形结构作为背景，以起到屏风的作用。（3）确定场景色调以及灯光布置整个虚拟场景的结构布置完成后，接下来就要为场景赋予色彩，让场景生动起来明亮起来。色彩的表现力为虚拟场景营造了各种氛围，其中冷、暖色调是经常使用的两种色调，冷色调具有严谨、严密、冷静等特点，常用于科教类、新闻类、教育类等栏目场景中；暖色调有温馨、热烈、人性化等特点，常用于娱乐休闲类栏目场景中4。精品课属于教育类节目，它的色调应该以冷色调为基本色调，但如果冷色调在场景中应用过多的话，就会显得过于严谨。在情绪上，冷色调会让人感到安静，还会给人一种距离感、遥远感。暖色调就会让人有亲近感、依偎感，情绪上给人愉快的感受。而精品课学习需要调动学习者的兴趣和积极性，所以作者在场景设计中以蓝色冷色调为基本色调，再加以橙色暖色调调节，其他的用中间色灰色、紫色以及白色进行过渡调节。如场景中的蓝色小地板、橙色的镂空字体墙、紫色的字体背景墙、灰色的地板、天花板和屏幕背景墙以及方形镂空墙。另外色彩还会给人带来“轻重”的感觉，如浅颜色或者较亮的色调让人感觉较“轻”，深色或者较暗的颜色就给人感觉较重。所以在天花板和地板的颜色设计中，虽同为灰色，但是天花板的颜色较浅，地板颜色较深，这样就不会出现“头重脚轻”的问题。（4）修改、形成设计方案确定场景设计方向、场景整体结构、色调及灯光布置后，将所有的思路记录下来并开始构思三维虚拟场景的设计草图。四、精品课三维虚拟场景的制作（一）建立三维模型在三维虚拟场景设计与制作中，对制作软件进行了对比，选择使用3ds max三维软件来制作虚拟场景。在设计方案中确定了整体的设计思路并且设计好草图。接下来就要开始使用3ds max软件进行初步的建模。启动3ds max软件，根据蓝箱的尺寸长6米、高3米、深5米，设置单位比例。在菜单栏单击【自定义】，在显示界面选择【单位设置】，将单位比例改为【公制】，在下拉列表选择【毫米】。首先是底部的制作，整个地面是用一个平面和两个圆柱体组成。平面在最底层，上边分别是大圆柱体和小圆柱体。单击界面右边参数卷展栏的【创建】进入创建面板，选择【几何体】，在下拉列表中选择【标准基本体】。单击【平面】，在顶视图中拖动鼠标创建平面。此时平面的长度分段、宽度分段均是4，为了减少后期渲染的时间，对不必要的段数要进行减少。点击【修改】进入修改面板把平面长度分段、宽度分段分别修改成1。调节长度，宽度的参数，不要小于虚拟演播室蓝箱的尺寸。修改名字为“地面”。在创建面板选择【图形】，单击【圆】，在顶视图创建一个圆。在修改面板中更改半径和高度参数。修改名字为“大地板”。同理，另一个小圆柱体也可以以此方法制作，还可以用创建面板【几何体】中的【圆柱体】创建，同样也可修改半径和高度参数。修改名字为“小地板”。这两种创建方法有着异曲同工之妙。一个是使用二维图形通过增加高度值变成立体物体，一个是直接使用三维立体，不同的方法可以制作出同样的效果。然后是中间部分，其中的“屏幕”是采用【几何体】中的【平面】在前视图或左视图创建。在修改面板中修改名字为“屏幕”。屏幕的背景则略复杂一点，在顶视图中创建一个【图形】中的【圆】，按住“shift”键同时移动X轴进行复制，个数为两个。调整三个圆之间的大概位置，如下图5所示。选中中间的圆，右击【转换为：转换为可编辑样条线】，在修改面板中展开【可编图 5 “屏幕”三个圆的大概位置辑样条线】堆栈，选择【线段】（快捷键2），这时圆上出现四个点，分成四条线段，选中四分之三的线段，删除，再点击一下【线段】使其处于未选中状态（若仍处于选中状态则不能进行其他操作）。对两边的圆执行同样的操作，各删除二分之一的线段。调整位置，如下图6所示。图 6 线段的调整位置将未闭合的两个点用【图形】中的【线】连接。连接前可以打开工具栏中的【捕捉开关】，选中后右击，在弹出的栅格和捕捉设置窗口中勾选【端点】，关闭窗口。选中【线】，在修改面板中几何体卷展栏单击【附加】，依次选中三个弧形，取消【附加】的选中。这时三个弧形和直线成为一个图形。按数字键1，选中【顶点】，会发现图形中有6个点，其中有四个点在图形连接处。此时进行放大就会发现连接处的点并未完全连在一起。选中有缝隙的点，单击修改面板的【焊接】，若缝隙依旧还有，则增加【焊接】右边的数值参数。将有缝隙的点全部焊接后，取消堆栈【顶点】的选中，在修改器下拉列表中选中【倒角】。对修改面板倒角值栏的【轮廓】及【高度】参数进行调整。完成操作后，修改名字为“屏幕背景”。栏杆部分通过放样得到效果。先回到创建面板，选择【图形】，单击【线】，在顶视图中画条曲线。再单击【矩形】在前视图或者左视图画出矩形。单击【几何体】，在下拉列表中选择【复合对象】，单击顶视图中的曲线，点击【放样】，在创建方法栏，点击【获取图形】，选中矩形，然后就会形成一个曲形立体。在前视图中选中曲形立体，按住“shift”键的同时移动Y轴，在弹出的【克隆选项】对话框中，对象栏勾选【复制】（若选择【实例】，则会产生修改一个物体，其他物体也会发生修改），在【副本数】输入需要复制的个数，点击确定。移动到合适的位置，可以通过“移动”、“旋转”、“缩放”等工具对物体进行调整。还可以在修改器列表添加【FFD2x2x2】，在展开的堆栈中选择【控制点】编辑物体。竖着的栏杆也是通过同样的技术实现的。修改这些栏杆的名字。字体的前景带有镂空的立体墙是通过两个立体布尔形成的。布尔的原理很简单，就是从一个物体上减去另一个物体。此立体墙就是一个长方体与二维图形放样形成的立体进行布尔运算相减得到的镂空物体。选择长方体回到创建面板，点击【几何体】，在下拉列表中选择【复合对象】，单击【布尔】，在拾取布尔栏单击【拾取操作对象B】，选择二维图形放样形成的立体，在操作栏选中【差集（A-B）】，A物体是选择【布尔】前的物体，B物体是选择【布尔】后拾取的对象。修改名字为“镂空字体墙”。立体字体是：创建面板，选中【图形】，单击【文本】，在卷展栏文本框中输入所要写的内容，更改字体、大小相关参数。在左视图中单击左键，展开渲染卷展栏，勾选【在渲染中启用】、【在视口中启用】、【生成贴图坐标】。勾选后才可以在渲染中显示，并可以通过调节【厚度】参数，将平面字体生成立体字体。字体后面的背景的制作过程和“屏幕”制作是一样的，这里就不再进行赘述。天花板部分同样是经过放样形成的。合理应用【放样】可以制作出独特的立体。天花板的下顶是上顶移动复制过来的。后面的方形镂空墙用的是【布尔】的方法形成的。最外层弧形的背景是通过创建图形【弧】，添加【挤出】修改器制作成的。最后将所有物体经过移动、旋转、缩放功能，调整为想要的位置。需要注意的是：制作好的模型一定要记得及时更改名称，要养成这个良好的习惯，防止模型太多造成的混乱。还有一点，在虚拟场景模型的制作中，一般不要应用【转换为可编辑网格】，否则在赋材质贴图的时候会出现错误。最后的模型如下图7所示。图 7 最后的模型效果（二）进行材质制作模型建好后，就要进行材质的制作。材质是用来指定物体表面的物理属性，如颜色、光亮程度、自发光度和不透明度等等。还可以通过“贴图”的方式给物体添加“纹理”。材质主要作用就是模拟现实世界中的视觉效果。上文提到的场景主色调问题就是在材质中实现效果。精品课属于教学类节目，而教学节目多以冷色调为主，代表严谨、严密。在前期设计方案中，确定场景的基本色调为冷色调。但是冷色调过多又会给人一种强硬的感觉。采取一个折中的办法，将冷色调赋在场景中的“小地板”上，这样既不会显得过于强硬也不会缺乏严谨性。通过菜单栏【渲染】里的【材质编辑器】或快捷键M打开“材质编辑器”窗口。选取空白示例球，更改名字为“小地板”（更改名字是为了让示例球和选定对象对应起来，防止出现贴图错误）。【环境光】是用于控制材质阴影区的颜色，比漫反射区颜色要暗，【漫反射】代表的是材质表面阴影区与高光区之间的区域，是影响材质表面颜色最显著的区域。将【环境光】和【漫反射】的锁定取消，更改为两个不一样的蓝色。这样会突出阴影，更符合现实。如下图8所示。左边是取消【环境光】和【漫反射】的锁定，右边是未取消。颜色更改完，加个自发光，由于地板自发光太强的话会不真实，在【自发光】勾选【颜色】。将反射高光栏的【高光级别】、【光泽度】进行调整。打开贴图卷展栏，勾选【凹凸】，添加【噪波】贴图，【转到父对象】调整凹凸数值。单击【将材质指定给选定对象】，或者直接将示例球拖到所要赋材质的物体上。“镂空字体墙”的材质是，在【环境光】、【漫反射】添加不同的橙色。【自发光】数值改为20，不用勾选【颜色】。调整【高光级别】、【光泽度】。打开贴图卷展栏，勾选图 8 【环境光】和【漫反射】的锁定取消与否的效果【不透明度】，添加【Perlin大理石】贴图，【转到父对象】更改数值。单击【将材质指定给选定对象】，或者直接拖动示例球到所要赋材质的物体上。其他物体如“屏幕”、“字体背景”、“屏幕背景”、“房顶”以及“方形镂空墙”基本都是更改【环境光】、【漫反射】、【自发光】、【反射高光】数值。或者加贴图，更改贴图类型和数量制作想要得到的效果。和上述所说步骤一样。其中“屏幕”上的贴图，是单击【漫反射】颜色框后面的小方块，添加的【位图】。给“栏杆”部分赋予金属材质。选中空白示例球，修改示例球的名字。示例球的名字最好和选定对象的名字一致，或者以其特性命名也可以。要能分的清材质和相对应的物体对象。在“明暗器基本参数”里的下拉列表里选择【（A）各向异性】。此明暗器可产生椭圆形高光效果，常用来模拟玻璃或金属的质感。勾选右侧的【双面】，使其视觉效果更接近真实情况。现实中的金属除了自身独特的金属光泽外，还会有一定程度的反射。在贴图卷展栏中勾选【反射】，在右侧添加一个光线跟踪。转到父对象，在示例球上观察效果，并将参数调到合适的数值。然后点击【将材质指定给选定对象】，这样就把“金属”材质附到了“栏杆”上。渲染出的物体就会模拟出现实场景中的金属特性。具体效果如下图9所示。（三）添加灯光效果和摄像机虚拟场景中的灯光要有主光源和辅助光源。场景中有两个可做背景的物体。在“镂空字体墙”添加两盏聚光灯作为主光源。创建面板，选择【灯光】，下拉列表选择【标准】，单击【目标聚光灯】。在顶视图中创建聚光灯，调整灯光及目标点位置。修改面板，更改强度/颜色/衰减卷展栏的【倍增】值，改为0.3。顶视图选中灯光及目标点，按住“shift”键的同时，移动位置，选择【复制】，【副本数】为1。调整位置。图 9 贴图后的具体效果在“屏幕背景”添加四盏目标灯光作为主光源。创建面板，选择【灯光】，下拉列表选择【光度学】，单击【目标灯光】。在顶视图创建目标灯光，调整灯光及目标点位置。修改面板，【灯光分布（类型）】下拉列表选择【光度学Web】。点击【】，在弹出的【打开光域Web文件】窗口，导入.ies文件，【打开】。展开【大气和效果】卷展栏，单击【添加】，在弹出的【添加大气或效果】窗口选择【体积光】，【确定】。在顶视图选中灯光及目标点，按住“shift”键的同时，移动位置，选择【复制】，【副本数】为3。调整位置。两边的主光源都布置好了，开始设置辅助光源。创建面板，选择【灯光】，下拉列表选择【标准】，单击【泛光】。在顶视图中“小地板”中央创建泛光灯。灯光大概分布位置如下图10所示。图 10 泛光灯创建位置创建摄像机。创建面板，选择【摄像机】，单击【目标】。在顶视图中创建摄像机，并在左视图和前视图中调整位置。（四）进行灯光烘培首先要明白烘焙贴图的作用，其作用是通过在3ds max里对模型进行打灯光渲染，明确光源的方向，使用烘焙到贴图的命令烘焙渲染出一张自己带有明暗关系的贴图，从而进行贴图的绘制。此项技术一般在制作游戏场景使用的较多。虚拟演播室系统需要导入的也是整个三维场景，所以也需要用到这个技术。如果不进行烘焙，那么灯光信息就无法出现在虚拟演播室系统中，场景就没有办法使用了。烘焙的原理也很简单，平常使用3D制作的建筑画面，最后渲染都会渲染成单帧的模式，即是一张静态的图片，灯光就是渲染到了画面中。同理，灯光信息也可以单独渲染成图片，再用贴图的方式反贴回物体上，这样，灯光信息就可以保留在场景中了。在场景中选中所有物体，单击菜单栏中的【渲染】，在出现的列表中选择【渲染到纹理】，弹出【渲染到纹理】窗口。首先要设置输出路径，也就是保存位置。然后在【烘焙对象】卷展栏中的【贴图坐标】栏，选中【使用自动展开】（意思就是将选中物体的所有表面都进行平面展开，渲染每个面的灯光信息）。在【输出】卷展栏中，点击【添加】，在弹出的小窗口中选择【CompleteMap】，单击【添加元素】。修改文件名（最好和“镂空字体墙”名字一样），选择保存类型（可以是.jpg格式），【保存】。回到【渲染到纹理】窗口，更改贴图大小（512x512），点击【渲染】。渲染出来的图片就会自动保存在刚才设置的路径里了。依次选择其他物体进行这个操作。全部导出完如下图11所示。 图 11 渲染后的图片这里需要注意：此种方式属于【自动展开UVs】。还有手动展开，手动展开就是选中物体在修改面板添加【UVW展开】修改器，手动选择面，再去【渲染到纹理】，进行选择现有通道（即所选中的这些面），剩下的输出就是一样的了。对于复杂大场景手动展开就不是很合适，而且大场景尺寸都足够大，能够铺满自动展开里的平面，所以为了省事，直接都进行了自动展开。展开烘焙后就可以把灯光信息删除掉，在【自动展平UVs】中保存“UVW”文件。删除【自动展平UVs】，重新在修改面板手动添加【UVW展开】，加载之前保存的“UVW”文件。在材质编辑器中，把这些灯光信息反贴到对应物体上。如下图12所示。图 12 烘焙灯光贴图后的效果（五）渲染输出VMAX文件所有的模型全部进行灯光烘焙后就可以进行渲染输出MAX文件了。进入实用程序面板，选中【更多】，弹出【实用程序】窗口，选择【3D Design】，【确定】。导出格式为vmax。说明一点：vmax格式的文件是在3ds max2012安装了一个转换插件后才能导出这个格式。这个转换插件只能安装在2012版本，其他版本的都不行。虚拟演播室系统识别的是vmax文件，识别不了max文件。（六）上机操作调试导出的vmax文件需要先在虚拟演播室系统的设计模块，进行一些加工。灯光经过烘焙后会变得较暗，给人一种雾蒙蒙的感觉。这样直接在虚拟演播室系统播出模块加载的话，效果会变差。可以先在虚拟演播室系统设计模块进行简单的加工，调亮整体场景的灯光也可以分别调整各个物体的灯光，进行漫反射、反射颜色和数值等的调节，大概操作类似3ds max软件中的操作。还可以通过添加节点调整【透明度】、【旋转】、【缩放】、【位置】等参数，添加一些简单的三维动画。保存文件为pro_Edit格式，再导出为pro_Play格式。最后在播出模块中加载pro_Play格式的文件。结论对三维场景感兴趣的教师、学生可以根据本设计提供的设计制作流程等相关内容作为参考，设计制作出更多更好更合适的三维虚拟场景，丰富老师们的教学手段。由于技术有限，本设计做的相对简单，一些材质没有做出想要的效果，灯光建立的也不是很完美，很多技术都有待提高。通过这次做毕业设计发现了自己的很多不足，在设计制作中解决了很多以前迷惑的问题，而且学习了灯光烘焙新功能。在设计制作中遇到的一些技术性的问题，通过老师和同学的帮助得到了很好的解决。参考文献1董武绍,李端强.对高校虚拟演播室建设的探讨J.电化教育研究,2007,(2):62-64.2李文光,董志彪.高校虚拟演播室教学实验系统的建设与应用J.中国教育技术装备,2009,(18):100-101.3董武绍,耿英华,朱姝,等.虚拟演播室技术与创作M.广州:暨南大学出版社,2014:3-56.4黄慕雄,李振亭.虚拟演播室的