室外建筑建模技术的应用探讨

室外建筑建模技术的应用探讨 1 虚拟场景建模技术随着计算机软硬件技术的发展，虚拟场景建模技术在建筑设计表现中发挥着越来越重要的作用。利用计算机软件可以制作建筑效果图，让人们可以体验到建筑的空间感受。虚拟场景建模技术是三维效果表现的关键步骤，3ds Max是目前PC机上使用最广泛的虚拟场景建模技术软件，它的建模功能强大、制作流程高效简洁，并且拥有大量优秀的辅助插件，广泛应用于建筑设计、场景漫游等方面。使用3ds Max建模，建筑场景的规模越大，场景越复杂，建模时所形成的多边形就越多。如果整个场景中模型的数量和面数太多，那么就会影响场景显示的实时性。因此必须针对不同的对象运用适合的建模方法，并且采用一定的优化方法来解决模型精度与实时性之间的矛盾。2 基本设计思路首先要对虚拟场景建模对象的数据进行收集与处理，绘制出CAD底图，然后利用3ds Max建模技术依照CAD底图进行虚拟场景建模，并对所建模型进行优化处理，最后为所建模型添加材质和贴图并进行渲染、导出操作。如图1所示。3 数据收集与处理在虚拟场景建模之前，首先要对建筑场景进行实地取景、拍摄照片，最好收集到地形图、建筑图纸等。由于未能收集到本场景的建筑图纸等有效数据，笔者便采取实地取景、拍摄照片的方法获取数据信息。依据收集整理的照片在AutoCAD中绘制出场景的二维平面五视图，即正视图、左视图、右视图、后视图、顶视图，使得此次3ds Max虚拟建模方便许多。建模前的取景拍摄，一是可以作为建模的参照；二是在没有地形图或图纸的情况下，可以根据照片制作CAD五视图；三是可以通过制图软件处理后作为模型贴图使用。如图2。4 创建模型3ds Max中有多种虚拟建模方法，如面片建模、多边形建模、NURBS建模等。建模时可根据不同对象的特点选用合适的方法来进行建模，要尽可能地减少模型复杂度，以便于后期的添加材质、贴图以及渲染输出。多边形建模方法简便快捷，不但能创建任何表面，而且可以满足细节要求，通常用于创建场景中的主体建筑模型。具体过程如下：首先要简化前期绘制的CAD底图，删除图纸中的图框、辅助线、数字、文字、填充图形等不属于建模的部分，将简化后的CAD图纸导入到3ds Max中，通常情况下，在场景建模之前要进行单位设置，这样才能制作出精确的对象（执行“自定义菜单设置”菜单命令，打开“单位设置”对话框，然后在“显示单位比例”选项组下选择一个“公制”单位一般为“毫米”，接着还要设置“系统单位设置”，选择“系统单位比例”一般也为“毫米”）。然后在二维底图上选择相应的样条线或多边形，为其添加Extrude（挤出）修改器，根据真实情况设置一定的挤出高度或数量，从而生成三维模型。再使用可编辑多边形工具，通过点、边、面的一些功能操作，为模型添加细节以接近真实场景。此外，为了使模型制作尽量精简，建模中需要进行的布尔运算最好在二维图形中完成。例如，下文中的墙面和门窗的创建皆使用了布尔运算。最后要对生成的模型添加材质和贴图，即可完成主体建筑物的三维建模。本文以西藏民族大学研究生女宿舍楼为例进行虚拟场景建模技术的探究，如图3。在创建这栋楼的模型时，应注意主楼的阳台和顶层建筑、矮楼的曲面墙壁和曲面窗户等部分的创建，以及建模的顺序和各部分的分离操作等等。4.1 导入CAD图将制作好的CAD底图导入3ds Max中。应在导入CAD底图后，将其“成组”并“锁定”，避免误操作。4.2 创建主体模型 这栋楼场景较大，为了方便建模，在虚拟场景建模时，应分块进行建模，然后组合。1）创建左视墙面有两种方法第一种，直接在CAD左视底图上勾出墙和窗户的外轮廓，利用“修改器”中的“挤出”命令挤出墙的厚度；第二种，在“标准几何体”中选择“长方体”，直接创建出墙面和窗户并转换成“可编辑多边形”，然后在“复合对象”中选择“ProBoolean”进行“差集”运算（这里的“proboolean”为超级布尔，它弥补了boolean的很多缺点，功能更加完善，避免出现“缺面”等“bug”）。为了使模型尽量精简，在建模过程中进行优化，最好是在二维图形时进行“ProBoolean”运算。2）创建楼层地面和阳台在CAD底图上直接创建大小合适的长方体作为楼层地面，用“样条线”中的“线”和“弧”创建出阳台的轮廓，通过“复合图形”中的“放样”做出阳台和弧形地面。阳台的创建方法并不单一，比如还可以通过将“弧”附加给“线”，然后依次选择“轮廓”、添加“挤出”修改器来实现。接着创建后视墙面和前视墙面。和左视墙面的创建方法基本相同，但这里窗户和门的创建要使用“工具阵列”，阵列可以将复制对象精确的排列，避免复制和移动时产生误差，然后再使用“挤出”或“ProBoolean”运算，如图4所示。3）创建建筑内部的墙壁和矮楼建筑内部墙壁的创建很简单，通过CAD底图创建一个合适的长方体，将它和楼层地面通过“阵列”组合。矮楼的创建方法和主楼是一样的，要注意的就是矮楼曲面墙面和窗户的创建。创建时，要将其转换成“可编辑多边形”，在“面级选择“挤出”命令即可。4）楼顶建筑创建一个长方体，转换为可编辑多边形，通过“连接”、“挤出”命令做出屋体，然后创建一个合适的“圆柱”放置在前视面的合适位置，用“超级布尔”的“差集”运算做出窗户。右侧屋顶的建筑，是创建了圆柱和球体通过“超级布尔”的“并集”得到的。上方的长方形曲面有很多种创建方法，比如创建一个合适长方体，添加“弯曲”修改器得到；或者创建一个长方形截面，切球体创建一条合适大小的“弧”作为路径，通过“放样”得到等等。5）楼梯楼梯的创建主要用到的是“阵列”命令，一般情况下我们只需要创建一个合适的长方体，在相应轴上做“阵列”变换就可以了。但是这里的楼梯的台阶背面是一个平面，所以必须先创建一个类似的截面图形，然后添加“挤出”修改器做出一个台阶面，最后再进行“阵列”变换，扶手的栏杆用同样的方法可以实现。创建扶手时，先创建一个椭圆刨面，然后绘制轨迹，通过“放样”完成，如图5。个体模型创建完成后，进行模型合并。这里不能单纯的用手动“移动”完成，需要执行“工具对齐”命令（快捷键Alt+A）。对齐工具可以让模型之间结合的天衣无缝，还要灵活利用“成组”、“解组”以及“捕捉”等工具，从而很大程度的提高工作效率。5 添加材质和贴图模型建好之后，便要为每一部分添加材质和贴图。首先我们要将不同部分“分离”为独立的对象（这部分可在建模过程中实现），为了减少误操作和减轻工作难度，在添加材质和贴图时我们应熟练采用“孤立”工具（快捷键Alt+Q）完成。6 渲染输出按照所需要求设置好输出参数和路径输出即可，如图6所示。7 结束语本文重点探究了使用3ds Max进行建筑虚拟场景建模的方法和技巧。例如在创建每一部分模型时，为了降低单个模型的建造难度和减少工作量，应先分析所建模型的结构，合理利用虚拟建模方法，灵活采用“对齐”、“阵列”、“镜像”