第4章三维建模工具

1、1 2 Contents:1 1概述2 2基本界面3 3 基本流程综合实例5 5基本操作4 43 目前广泛使用的三维建模工具软件有目前广泛使用的三维建模工具软件有3ds Max、XSI和和Maya等，这些软等，这些软件通常可以用来在虚拟现实技术中对虚拟环境进行建模，每种建模工件通常可以用来在虚拟现实技术中对虚拟环境进行建模，每种建模工具软件都有各自的特点及应用范围。具软件都有各自的特点及应用范围。4 4 44.1.1 3ds Max 3ds Max是由Autodesk公司旗下的Discreet公司开发推出的三维造型与动画制作软件。3ds Max软件率先将以前仅能在图形工作站上运行的三维造型与动

2、画制作软件移植到微机电脑硬件平台上。3ds Max是集建模、材质、灯光、渲染、动画、输出等于一体的全方位3D制作软件，可以为创作者提供多方面的选择，满足不同的需要。 目前广泛应用于电影特技、电视广告、游戏、工业造型、建筑艺术、计算机辅助教育、科学计算可视化、军事、建筑设计、飞行模拟等各个领域。5 5 54.1.2 XSI XSI原名Softimage 3D，是Softimage公司的一款三维动画制作软件，其强项虽然在于动画控制技术，但其自由建模能力很强，拥有世界上最快速的细分优化建模功能以及直觉的创造工具让 3D 建模感觉就像在做真实的模型雕塑一般。6 4.1.3 Maya Maya是美国Au

3、todesk公司出品的世界顶级的三维动画软件，并以建模功能强大著称。Maya的操作界面及流程与3ds Max比较类似。虽然在此之前已经出现了很多三维制作软件，但Maya凭借其强大的功能、友好的用户界面和丰富的视觉效果，一经推出就引起了动画和影视界的广泛关注，成为顶级的三维动画制作软件。7 目前，3ds Max在国内外拥有众多的用户，在使用效率占据着绝对的优势。随着虚拟现实技术的发展，仿真技术在科学工程上的应用，快速实时、交互性强、操作方便的3ds Max软件具有广阔的发展前景。8 关于关于3ds Max 3ds Max 是是3ds Studio Max 的简称，是的简称，是AutodeskAu

4、todesk公司公司推出的一款非推出的一款非常优秀三维实体造型及动画制作常优秀三维实体造型及动画制作软件。软件。 3ds Max3ds Max是一款应用于是一款应用于PCPC平台的元老级三维动画软件，由平台的元老级三维动画软件，由AutodeskAutodesk公司出品。公司出品。 它具有优良的多线程运算能力，支持多处理器的并行运算，丰富的它具有优良的多线程运算能力，支持多处理器的并行运算，丰富的建模和动画能力，出色的材质编辑系统。建模和动画能力，出色的材质编辑系统。 在中国，在中国，3ds Max3ds Max的使用人数大大超过其他三维软件。的使用人数大大超过其他三维软件。 3ds Max3

5、ds Max的成功在很大的程度上要归功于它的的成功在很大的程度上要归功于它的插件插件。全世界有许多。全世界有许多专业技术公司在为它设计各种插件。专业技术公司在为它设计各种插件。9 在游戏制作、影视特效、广告动画、建筑业等方面都广泛应用。10 渲染 创建模型创建模型设计材质设计材质灯光和摄影机灯光和摄影机动画 11 石墨建模工具视频教程菜单栏工具栏菜单栏视图区命令面板时间轴状态栏动画控制区视图控制区3D导航控件3DS MAX2010 中文版界面12 视图区从上往下看从左往右看从前往后看默认的摄像机视图，立体感较强Top视图Front视图Left视图Perspective视图正交投影类型透视投影类

6、型13 视图控制区14 4.2.2 对象对象 3ds Max是一款面向对象的软件，所谓对象就是在3ds Max中所能选择和操作的任何事物。在3ds Max中用户创建的每一个事物都是对象，如几何体、摄像机、光源、修改器、位图、材质贴图等都是对象。场景也是对象，是与其他事物不同的对象，它包括了光源、摄影机、空间和辅助对象。在3ds Max中有可分为参数对象、非参数对象、复合对象和次对象等。15 （1）参数化对象）参数化对象 （2）非参数化对象）非参数化对象16 （3）复合对象）复合对象 在创建面板中，可以结合两个或多个对象而创建一个新的参数化对象，这种对象被称作复合对象。复合对象也是参数化对象，它

7、的参数包括结合和被结合对象的描述。3ds Max中可以随时对复合对象中的子对象的参数进行修改和编辑。 （4）次对象）次对象 次对象是指可以被选择和操作的物体的任何组成元素。例如构成网格的众多顶点中的一个顶点就是次对象。此外，利用“编辑网格”和“编辑多边形”修改器，能够访问组成对象的任何次对象，像对一个模型的顶点或面进行移动、旋转或删除等。17 4.3 3ds Max基本操作基本操作 （1）使用创建命令面板）使用创建命令面板 创建命令面板是命令面板的第一个面板， 是它的图标。在创建面板中包括了所有可以创建的对象类型，使用下拉列表可以选择对象子类别，如图所示。可创建的对象共分为7种类型，每一种类型

8、中还包括不同的对象子类型。18 通过创建命令面板“茶壶”按钮在视图中创建对象的效果图。 19 4.3.2对象属性对象属性 所有的对象都有唯一的属性。属性包括诸如对象名、线框颜色、赋予的材质和投射阴影能力等。对象的属性大多可以在“对象属性”对话框中显示或设置。在3ds Max中选择一个对象，并点击右键，即可在四元组菜单中找到并打开“对象属性”对话框。20 4.3.3 变换对象变换对象 使用3ds Max在场景中创建对象后，可以对创建的对象做出相应的修改，如调整对象的大小、位置和角度，创建出对象的副本等。基本的变换命令是更改对象的位置、旋转或缩放的最直接方式。这些命令位于默认的主工具栏上。在默认的

9、四元菜单中也提供了这些命令。 （1） 移动操作 21 （2）旋转操作 22 （3）缩放操作 23 4.3.4 对象的复制对象的复制 （1）克隆对象 （2）镜像 （3）阵列24 4.3.5 常用辅助工具常用辅助工具 （1）捕捉 （2）对齐25 4.3 几何体的创建几何体的创建 4.3.1 标准几何体标准几何体26 27 4.3.2 扩展几何体体扩展几何体体28 4.3.3 创建二维图形创建二维图形29 4.4 修改和编辑模型修改和编辑模型 4.4.1三维几何体的编辑修改器三维几何体的编辑修改器 1. “修改”命令面板30 3. 常用修改器的使用常用修改器的使用 (1) 弯曲修改器 (2)锥化修改

10、器31 (3)扭曲修改器 (4)噪波修改器32 4.4.2 二维图形的编辑和修改二维图形的编辑和修改 1. 将二维图形转化为可编辑样条线将二维图形转化为可编辑样条线33 2.“选择选择”卷展栏卷展栏 3.“软选择软选择”卷展栏卷展栏34 5.常用二维修改器常用二维修改器 （1）“挤出”修改器35 （2）“ 车削”修改器36 （3） “ 倒角”修改器37 （4）“ 倒角剖面”修改器 38 4.5 高级建模高级建模39 4.5.1 网格建模网格建模40 2. 网格子对象网格子对象 网格建模的主要方法是对其子对象进行编辑。在将对象转换为可编辑网格对象以后，展开修改器堆栈，可以看到它的子对象包括顶点、

11、边、面、多边形和元素几个子对象层级，如图 所示。41 （1）“选择”卷展栏 (2)“软选择”卷展栏42 （3）“编辑几何体”卷展栏： 43 （4）“曲面属性”卷展栏： 44 4.5.2 多边形建模多边形建模 1转换多边形对象转换多边形对象 转换多边形对象的方法同上面介绍的转为可编辑网格一样，可以在对象上单击右键，从弹出的快捷菜单中选择“转换到|转换到可编辑多边形”命令。或者在“修改器列表”中选择“编辑多边形”。45 2多边形的子对象多边形的子对象 多边形建模包含五个子对象层级：顶点、边、边界、多边形和元素，如图4-122所示。因为多边形建模是以多边形来定义基础面的，所以在子对象中没有了网格中的

12、“面”子对象层，取而代之的是“边界”子对象层。这些元素可以在不同的子对象层级中将对象进行操纵和编辑。46 3. 多边形对象的参数设置多边形对象的参数设置 多边形对象的参数设置共包括“选择”、“软选择”、“编辑几何体”和“曲面属性”卷展栏 。47 4.5.3面片建模面片建模 1创 （1）面片栅格48 4.5.3 NURBS建模建模 1.创建创建NURBS对象对象49 4.6 材质和贴图材质和贴图50 4.6.1 材质材质 1、材质编辑器的使用、材质编辑器的使用51 2. 常用的材质类型常用的材质类型 （1）标准材质）标准材质 标准材质是3ds Max 2010 中默认且使用最多的材质，它可以提供

13、均匀的表面颜色效果，而且可以模拟发光和半透明等效果，常用来模拟玻璃、金属、陶瓷、毛发等材料。52 （2）光线跟踪材质）光线跟踪材质53 （3）复合材质）复合材质54 4.6.2 贴图贴图 一、贴图的类型一、贴图的类型 3ds max的贴图有位图和程序贴图两种。位图是二维图像，图像由像素组成，像素少时图像放大到一定程度后，图像会变模糊；像素越多，图像的品质越高，但需要系统提供的内存越大，因此渲染时需要的时间更长。程序贴图是利用简单或复杂的数学方程进行运算形成贴图，其优点是放大后不会降低分辨率，保持图片的细节。55 二、贴图的设置二、贴图的设置 为材质添加贴图的方法有两种：一种是单击材质编辑器“明

14、暗器基本参数”卷展栏中漫反射、高光反射、自发光、透明度等参数右侧的空白按钮，利用打开的“材质/贴图浏览器”对话框添加贴图（参见下面左图）；另一种是单击 “贴图”卷展栏中贴图通道右侧的“None”按钮添加贴图（参见下面右图），二者是等效的。56 三、贴图的常用参数三、贴图的常用参数 57 4.7灯光和摄影机灯光和摄影机灯光和摄影机是三维制作中的两个重要组成部分，在表现场景、气氛、动作、构图等方面都发挥着至关重要的作用。场灯光的创建是实现模型良好视觉感的重要手段之一。在三维世界中，摄像机就像人的眼睛一样，用来观察场景中的对象，只有通过合适的观察角度才能使场景看起来更加真实。58 4.7.1 灯光基

15、础知识灯光基础知识（一）布光原则1.灯光宜精不宜多。过多的灯光会使场景中的对象看上去过于平板，减少空间的层次，且不利于灯光的管理。同时，在场景中要注意“留黑”，这样会使灯光的设置有调节的余地，并产生微妙的光影变化。2灯光要体现场景的明暗分布，要有层次。在场景中要根据需要选用不同种类的灯光，根据需要决定灯光的投影及阴影的浓度等。3.布光时应遵循有主题到局部、由简到繁的过程。对于灯光效果的形成，应该先调整角度定下主格调，再调节灯光的衰减等特性来增强现实感，最后再调整灯光的颜色做细致调整。(二) 布光方法在3d Max中常用的布光方法有两种。1.三点布光法三点布光法又称三角形照明法，就是利用3个光源

16、对场景进行照明，这3个光源分别被称为主光源、辅助光源和背光源。2.灯光阵列法灯光阵列法是根据场景空间范围使用不同数量的泛光灯，来模拟环境光和对象反弹光，泛光灯之间一般保持等距，且都会开启阴影设置。其目的是模拟现实的全局照明，当改变场景的观察角度，场景中的灯光依然能够正确表现该角度上的场景效果。59 4.7.2 灯光类型灯光类型这里主要介绍标准灯光，标准灯光包括聚光灯、平行光、泛光灯和天光，主要用于模拟家用、这里主要介绍标准灯光，标准灯光包括聚光灯、平行光、泛光灯和天光，主要用于模拟家用、办公、舞台、电影和工作中使用的设备灯光以及太阳光。办公、舞台、电影和工作中使用的设备灯光以及太阳光。60 4

17、.7.4 摄影机简介摄影机简介 3ds Max为用户提供了两种类型的摄影机：目标摄影机和自为用户提供了两种类型的摄影机：目标摄影机和自由摄影机。由摄影机。 如图所示。如图所示。 61 4.8 3ds Max模型和模型和OpenGL技术技术62 4.8.1 OpenGL技术简介OpenGL是一种强大的三维图形开发工具，是图形硬件的软件接口，它由大约250个命令组成，用户通过这些命令指定创建交互式2D或3D程序所需的几何对象和操作。从本质上说，它是一个3D图形和模型库，独立于操作系统和硬件环境，具有高度的可移植性，并且具有非常快的速度。OpenGL严格按照计算机图形学原理设计而成，符合光学和视觉原

18、理，可以创建极其逼真的3D图像，许多三维演示系统都用 OpenGL作为三维图象生成和控制的编程接口。OpenGL 能在网络环境下以客户/服务器模式工作，是专业的图形处理、科学计算等高端应用领域的标准图形库。OpenGL 的核心图形函数功能强大，使用灵活方便，并能够支持粒子系统，对模拟水、火、雪等自然景物提供了真实有效的方法。其在Windows编程环境可以方便地对所构模型的人机交互进行控制。由于其开放性和高度重用性，现在已经成为业界标准。63 4.8.2 3ds Max模型在 OpenGL中的使用在虚拟现实系统中采用OpenGL 技术与3ds Max 软件建模的方式来构建虚拟三维空间的方法。首先需要在3ds Max 软件中完成模型建立完成后，可以用3D Exploration，Wcvt2pov 等软件把3ds 模型转换为相应的OpenGL 的C C + 格式文件，也可以由程序直接载入3ds 模型。用软件转换格式的方法能够保留模型的颜色、纹理等信息。但也有局限性，即在转换模型时需要软件的支持和人工交互转换，且每次也只能转换一个模型。因此，效率并不高。而使用3ds