基于3dsMax技术的南华庄子观建筑漫游的设计与实现案例及基于谷歌卫星地图作建筑勾绘

基于3dsMax技术的“南华庄子观”建筑漫游的设计与实现20年5月10学生姓名学号 指导教师 学院 专业年级 答辩日期年月日基于3dsMax技术的“南华庄子观”建筑漫游的设计与实现完成日期：指导教师签字：评阅教师签字：答辩小组组长签字：答辩小组成员签字：摘要近几年来，随着网络和多媒体技术的发展,计算机虚拟现实技术越来越普及，逐渐应用于现实生活中的各行各业。虚拟建筑漫游是随着虚拟现实技术的发展逐渐分支出来的一个新领域，具有实时交互的特性，广泛应用于建筑行业。虚拟建筑漫游能使人们在一个虚拟的三维环境中，用动态交互的方式对建筑进行身临其境的全方位的审视。南华庄子观位于山东省东明县菜园集乡庄寨村村北，观内主殿、配殿、碑林、南华山遗址和庄子墓遗址井然有序，布局合理。建筑风格将道家文化元素融入其中，彰显出庄子洒脱超然的独特人格。本课题就南华庄子观建筑漫游的设计与实现，对其相关软件进行对比研析后，选用3dsMax与Unity3D相结合的方式制作建筑漫游，并且给出了完成设计的主要制作步骤：首先，使用Photoshop图片处理软件进行素材制作；其次，基于3dsMax技术对南华庄子观建筑进行仿真模拟；最后，使用Unity3D技术进行建筑漫游。笔者希望通过本次设计与制作，可以让更多的人了解南华庄子观，全面开发、保护、挖掘古遗迹；发展庄子文化，深入学习研究、大力弘扬庄子与现代科学思想，推动当地旅游业的蓬勃发展。 关键词：南华庄子观；建模技术；建筑漫游；庄子文化

AbstractInrecentyears,withthedevelopmentofnetworkandmultimediatechnology,computervirtualrealitytechnologybecomesmoreandmorepopular,andisgraduallyappliedtoallwalksoflife.Virtualarchitectureroamingisanewfieldwhichisgraduallybranchedoutwiththedevelopmentofvirtualrealitytechnology.Ithasthecharacteristicsofreal-timeinteractionandiswidelyusedintheconstructionindustry.Virtualarchitectureroamingenablespeopletoconductacomprehensiveandimmersivesurveyofarchitectureinavirtualthree-dimensionalenvironmentbymeansofdynamicinteraction.Chuang-TzuviewofSouthChinaislocatedinthenorthofZhuangzhaivillage,Caiyuanjitown,Dongmingcounty,Shandongprovince.ThearchitecturalstyleintegratesTaoistculturalelementsintoit,revealingChuangTzu’uniquepersonalityoffreeandeasydetachment.ThistopicisChuang-TzuviewofSouthChinathedesignandimplementationofconstructionroaming,aftercomparingtherelatedsoftwareresearchanalysis,choose3dsMaxwithUnity3dcombinationofproductionbuildingroaming,andgivesthecompletedesignofthemainproductionsteps:first,usingPhotoshopimageprocessingsoftwareformaterialproduction;Secondly,basedon3dsMaxtechnology,Chuang-TzuviewofSouthChinabuildingissimulated.Finally,Unity3Disusedforbuildingroaming.Theauthorhopesthatthroughthisdesignandproduction,morepeoplecanunderstandChuang-TzuviewofSouthChina,comprehensivelydevelop,protectandexcavatetheancientrelics.DevelopChuangTzu‘culture,deeplystudyandresearch,vigorouslypromoteChuangTzuandmodernscientificthought,andpromotethevigorousdevelopmentoflocaltourism.Keywords:Chuang-TzuviewofSouthChina；ModelingTechnology；ArchitecturalTour；ChuangTzu’Culture

目录1绪论 11.1研究背景 11.2国内外研究现状 11.2.1国外相关研究综述 11.2.2国内相关研究综述 11.3研究目的和主要内容 21.3.1研究目的 21.3.2主要内容 21.4研究意义 42南华庄子观建筑漫游项目分析 52.1南华庄子观现状分析 52.1.1南华庄子观历史背景 52.1.2南华庄子观现状 62.2南华庄子观建筑漫游技术分析 72.2.1三维建模工具选择 72.2.2建筑漫游制作平台选择 82.2.3其他软件选择 93南华庄子观建筑漫游前期准备 103.1平面图绘制 103.2照片采集 113.3材质贴图处理 114南华庄子观模型搭建 134.1南华庄子观外部场景搭建 134.1.1建筑建模 134.1.2地形建模 184.1.3树木建模 184.1.4假山建模 194.1.5碑林建模 194.1.6其他物体建模 194.2南华庄子观内部场景搭建 214.2.1主殿内部环境创建 214.2.2主殿内青花瓷瓶创建 214.2.3主殿内红木桌创建 224.3材质与贴图 224.4制作过程中遇到的问题 235南华庄子观建筑漫游的实现 245.1导入建筑模型 245.2添加场景模型 245.2.1添加天空盒 245.2.2添加角色 255.3制作物理碰撞 255.4生成可执行文件 26总结与展望 27致谢 301绪论1.1研究背景建筑漫游是利用虚拟现实技术对建筑进行模拟，具有实时交互的特性。建筑漫游是一种表现建筑特征的新形式[1]，需要数字技术的支持，这使得建筑展现方式更加多样，涉及领域也更加广泛，模拟生活中的应用也越来越普及。尤其在房地产行业，建筑漫游使地产效果展示从最初的二维数据展现到如今的三维建模展现，具有历史性的改变。建筑漫游在当今世界的发展速度和成就让人惊叹不已，特别是在一些发达国家，漫游技术应用较早，对于这种将建筑与漫游相结合的新形式研究比较深入，取得的成果比较显著。国外建筑漫游经过三十多年的发展，技术手段更加成熟，形成了一个完整的理论体系，使得建筑漫游进入了一个全新的历史阶段，具有历史性的跨越。1.2国内外研究现状1.2.1国外相关研究综述国外三维建模起源较早，美国、日本和韩国是三维动漫产业规模最大的国家，也是动画产业收入最多的国家[2]。上世纪八十年代，美国VPL公司创建人JaronLanier公开了一种技术遐想：有没有一种技术可以综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术[3]。JaronLanier将这种技术命名为虚拟现实技术。日本虚拟现实技术的研究水平在全球屈指可数。他们不仅仅局限于虚拟现实的一个点，而是各个方面都进行了深入的研究，例如对人类面部特征的提取等，然后将相关数据建立成数据库，便于后期研究利用。很多知名大学如Stanford大学、东京大学等都在进行虚拟现实的研究。而英国、德国、瑞典、荷兰、西班牙等欧洲国家在欧共体资金及技术的支持下，也在进行着一系列的理论研究和实体系统的开发，他们也希望在当今非常火爆的虚拟现实行业里争得一席之地[4]。国外建筑漫游在三十多年间的探索过程中，表达形式从最初的短片到如今的交互文件，进行了一系列的实践变革。尤其是在2002年上映的动画短片《大教堂》，被提名为奥斯卡最好的动画短片后，吸引了很多建筑设计师及动画师对建筑漫游领域的探索。并且随着科学技术的不断发展，制作软件得到了保障，这在很大程度上推动了建筑漫游的发展。1.2.2国内相关研究综述国内对虚拟现实技术的研究发展较晚，与技术领先的美国、日本及其他西方欧洲国家等具有很大的差距。但是随着科技的发展，我国有关政府部门及相关技术的研究人员，也制定了相关研究计划，使我国的虚拟现实水平逐步提高。1994年，国内开始出现建筑漫游，当时的中国经济飞速发展，房地产行业如雨后春笋般兴起，建筑项目比比皆是，使得建筑漫游在国内迅速发展起来。由于技术水平有限，最初是以静态效果图的形式展现建筑特色，后来随着计算机的发展以及人们欣赏要求的不断提高引入了建筑漫游这个全新的概念，建筑漫游可以提供一种非常直观的效果预览，可以使人很直观、形象的看到项目建成后的状况，所谓宣传演示，比借助外景更有说服力。建筑动画表现普遍运用于房地产销售广告，大型建筑项目招商展示，工程运作演示等。中国建筑漫游创作从2008年北京奥运会场馆建设开始加速发展，在国内广泛传播，以“城市，让生活更美好”为主题的2010上海世博会为建筑漫游的创新与发展起到了推波助澜的作用，由于世博会在主办形式上进行了创新，全面引进了互联网的传播方式，运用交互设计和多媒体技术等手段，创作出网上世博会的漫游动画[5]。2015年10月，中国虚拟现实与可视化产业技术创新战略联盟，在各相关企业、相关科研机构、政府机构等大力支持下宣告成立，旨在帮助和扶持国内虚拟现实与可视化从业者资源对接，推动技术创新和科技成果转化[6]。国内教育部也积极组织和号召大家参与到教育领域虚拟技术的开发中来。比如虚拟校园的系统开发，虚拟实验室的建设，依托于虚拟技术的远程教学等。1.3研究目的和主要内容1.3.1研究目的在科学技术蓬勃发展的今天，三维建筑漫游仍然恪守着传统的表现模式，而忽略了与传统文化的结合。如何让三维建筑漫游在发展的同时又能够有效地传承中国传统文化是本次课题探讨的重点。本次课题的目的是应用目前普遍的建筑漫游技术来展示中国传统庄子文化。南华庄子观在时代发展中破而后立，庄子文化生生不息。而如何使用电脑以建筑漫游的形式传达出南华庄子观的意境；同时又如何以建筑漫游为平台传承并发扬中国传统庄子文化，需要进行深入的思考和研究。本文旨在将庄子文化引入三维建筑漫游中，希望能对建筑漫游的发展和庄子文化的传承有所帮助。1.3.2主要内容本课题根据研究背景和调查意见，最终确定南华庄子观作为此次研究的核心。接着查阅相关历史资料如南华庄子观的发展历程、三维建筑模型的创建技术、贴图技术及漫游技术等，深入了解南华庄子观的历史、研究3dsMax软件应用，完成南华庄子观整体场景的搭建。然后运用先进的Unity3D漫游平台完成虚拟模型的漫游设计，其中包括环境场景设计、后期交互设计等。如下是在南华庄子观建筑漫游开发的过程中，进行的相关研究工作：一、南华庄子观历史人文价值及旅游发展等现状分析。二、建筑漫游项目设计中，应用软件分析。三、南华庄子观建筑漫游前期准备：1、南华庄子观基础数据采集：南华庄子观尺寸测绘、主体建筑结构拍摄、内部环境拍摄、材质拍摄等。2、贴图的制作与后期处理：运用Photoshop图像处理技术把拍摄的素材进行加工处理，制作模型的贴图、纹理材质。四、利用测绘的平面图，在3dsMax软件中，进行三维模型的创建工作。五、使用Unity3D制作建筑漫游，完成最终的项目设计。希望能为以后进行相关建筑漫游的设计与实现，提供更好的设计流程。六、项目的总体设计流程图如图1-1所示：南华庄子观建筑模型制作南华庄子观建筑漫游制作国内外现状分析文献查找资料收集制作方案设计作品创建模型灯导模型材贴材质脚环境制作分添加角色摄物体碰撞南华庄子观建筑模型制作南华庄子观建筑漫游制作国内外现状分析文献查找资料收集制作方案设计作品创建模型灯导模型材贴材质脚环境制作分添加角色摄物体碰撞图1-1项目总体设计流程图1.4研究意义建筑是一种文化，一种体现。在中共十七大报告中明确指出：弘扬中华文化，建设中华民族共有精神家园；中华文化是中华民族生生不息、团结奋进的不竭动力；要全面认识祖国传统文化，取其精华、去其糟粕，使之与当代社会相适应、与现代文明相协调，保持民族性，体现时代性；加强中华优秀文化传统教育，运用现代科技手段开发利用民族文化丰厚资源；加强对各民族文化的挖掘和保护，重视文物和非物质文化遗产保护，做好文化典籍整理工作；加强对外文化交流，吸收各国优秀文明成果，增强中华文化国际影响力[7]。由此可见，文化的传承变得越来越重要。建筑本身具有鲜明的时代、文化以及特殊性，建筑本身的文化属性决定了建筑漫游的风格。如“大本钟”、“泰姬陵”、“埃菲尔铁塔”等地标性建筑，不仅可以看出三维建筑漫游对于建筑具有的物质属性的说明，还具有情感属性的表现，可以说是传播文化的手段。正因为建筑自身独特的文化特征，因此在制作三维建筑漫游时，可以将其作为漫游的主体来表现这种文化特征。不过遗憾的是目前针对传统文化的三维建筑漫游非常少，并且在现有的三维建筑漫游中，鲜有将中国传统文化融入到其中。南华庄子观不但历史悠久且特点鲜明，包含的传统庄子文化更是博大精深。但其在旅游宣传方面相对滞后，导致南华庄子观的知名度不高，只是在一定范围内为人们所知，主要是南华庄子观地理位置偏僻，加上宣传力度不够导致的。因此以建筑漫游的形式弘扬传播庄子文化，扩大南华庄子观的知名度，使之与当代社会相适应、现代文明相协调，努力使庄子文化这棵梧桐树更加枝繁叶茂，引来更多的金凤凰，带动当地经济蓬勃发展。

2南华庄子观建筑漫游项目分析2.1南华庄子观现状分析2.1.1南华庄子观历史背景东明县在历史上曾有两处庄子观：一处位于县东裕州屯前，此处是庄子为吏做官的地方，后人为祭拜缅怀庄子而修建，号称南观；另一处位于菜园集乡庄寨村后，此处是庄子隐退后居住的地方，又因位于裕州屯的北面，故称北观。唐贞观二年（628年），北庄子观建造完成，初名“南华观”，在现今山东省东明县菜园集乡庄寨村北，北临黄河大堤，受黄河水患的影响，自唐以来，历代皆有重修。明万历年间（1573—1621年）、清康熙十四年（1675年）、乾隆十九年（1754年）和乾隆五十五年（1790年）均有重修的记载。此观在清朝年间占地4公顷，观内楼台亭榭、假山绿水、秀木花草、幽径雅竹、美如仙境，但因屡遭战火、洪水破坏，以致“荒祠余瓦砾，断碣长莓苔”，几成废墟[8]。南华庄子观在“文革”期间作为四旧被拆除。1988年4月，东明、菏泽、原阳、曹县、兰考、杞县等县市的庄氏宗亲捐资重新建造了庄子观，但在2005年由于国家建设标准化黄河堤防庄子观被拆除，直至2007年，庄氏族人多方集资，再次重建为现在的南华庄子观。如图2-1所示。图2-1南华庄子观正门据庄子后裔世代相传，庄子生于农历二月初九日，卒于八月二十四日。故有二月祭生、八月祭逝之说。旧时，分官祭与民祭两种形式。官祭：一般由知县主持，率有关人员前来庄子观供献礼品，燃化香箔，对庄子塑像顶礼膜拜；民祭：南庄子观由庄子为吏处裕州屯及附近的王屯、赵官营三村组成庄子观祭祀会，不仅负责庄子观的修建，每到庄子的生、卒日，还要负责祭祀庄子的活动，其经费除揭免三村差摇以供祭祀外，还另划出36亩田地提供祭祀费用；北庄子观，是庄子嫡系后裔居住的地方，他们对庄子的生、卒日祭祀就更加虔诚。如图2-2所示。图2-2庄子祭生现场图2.1.2南华庄子观现状南华庄子观北依黄河大堤，气势恢宏，观内有主殿、配殿、庄子墓、南华山遗址、碑林、管理人员休息房等，布局合理、井然有序。南华庄子观沿袭了古建筑群体组合与布局的中轴对称、方正严整的思想，主殿南华殿及正门位于主轴线上，侧殿庄子文化交流中心和庄子文化陈列馆位于主轴线两侧，东西对峙，组成为一个长方形院落，体现了古人方正严整的布局思想。建筑风格简洁大方，展现了道家天道无为、道法自然的思想，彰显出庄子洒脱超然、为而不争的性格特点。如图2-3所示。图2-3南华庄子观平面图南华庄子观大门口楹联：逍遥漆园听天籁道心润泽百世，安贫南华著真经奇文传诵九州，是由中国书法家协会会员、菏泽市委常委、市政府常务副市长刘勇同志书写。主殿南华殿供奉庄子铜像，像高3.6米，底座高1.5米，是由中央美院设计制作的。左手扶膝，右手凭几，垂耳飘髯，指能弹物，目光炯炯，独具超神脱俗、仙风道骨之韵。殿内雕梁画栋，充满道家氛围，体现庄子故里特色。6幅彩色壁画：漆园为吏、南华隐居、濮水垂钓、茅舍织屦、河滨贷粟、庄寨仙逝主要描绘了庄子在东明长期生活的片断。东配殿庄子文化陈列馆集中展示了庄子故里东明县传承弘扬庄子文化的成果。陈列文物包括庄子在东明的遗存遗迹、史志文献、碑刻拓片、庄氏族谱、庄氏名人资料，历代庄子观匾额楹联，东明古今地理形势图及有关庄子文物的分布沙盘。西配殿庄子文化交流中心展示了东明县于1995、2007、2011年召开了三次全国庄子研讨会的史料图片，专家学者认定东明庄子故里的重要观点，世界庄严宗亲总会及各地宗亲宗长前来祭拜先祖庄子、东明庄氏宗亲会参加世界庄严宗亲恳亲大会等交流活动的照片。南华殿后20米为庄周墓，是菏泽文物管理部门对南华庄子观进行实地考察后得出的结论。如图2-4所示。图2-4庄周墓2009年12月16日，菏泽市人民政府将南华庄子观庄寨遗址列为菏泽市文物保护单位；2013年10月10日，山东省人民政府将庄周墓列为山东省文物保护单位。目前，东明县正以南华庄子观为契机，全面开发、保护、挖掘古遗迹和历史佐证，全面学习研究，并大力弘扬庄子与现代科学思想，一个重视庄子、研究庄子、发扬庄子的新时代已经来临[9]。2.2南华庄子观建筑漫游技术分析2.2.1三维建模工具选择在南华庄子观建筑漫游项目制作过程中，模型的创建是整个项目完成的关键。根据测绘的平面图1:1创建模型，还原南华庄子观建筑的真实风貌，模型创作的逼真度也更能真实的反映出南华庄子观的原有风格，更加突显出临场感。3dsMax软件是由Autodesk公司制作开发的一款功能非常强大的三维动画设计和三维模型创建软件，具有很强的创作性。其操作易学易懂，三维模型创建方法多样、三维动画制作流畅、材质类型丰富、后期渲染输出非常强大。目前3D建模技术广泛应用在建筑漫游、模拟现实场景和文物保护等方面，特别在一些地标性建筑上，应用虚拟建模技术来模拟建筑，使建筑表现效果得到很好的呈现。因此，笔者选择3dsMax软件创建南华庄子观模型。如图2-5、2-6所示。图2-53dsMax2012开启界面图2-63dsMax2012打开界面2.2.2建筑漫游制作平台选择Unity3D是由丹麦Unity公司所开发的一款跨平台游戏开发工具，一开始就被设计成易于使用的产品，用户可以通过软件轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等互动内容，功能简单明了，并且支持包括IOS、ANDROID、PC、WEB、PS3和XBOX等多个平台的快速发布，除了简单易用的优点外，还具有跨平台发布和版本控制等特性，是一个全面整合的专业游戏引擎[10]。如图2-7所示。图2-7Unity3D开启界面此外，Unity3D软件可以支持多种模型格式，还可以导入外部资源，非常方便快捷。2.2.3其他软件选择PhotoshopCC是Adobe公司在2013年7月推出的新版本，在PhotoshopCS6功能的基础上，PhotoshopCC新增相机防抖动功能、CameraRAW功能改进、图像提升采样、属性面板改进、Behance集成等功能，以及CreativeCloud，即云功能。其用户界面简洁，图像增强功能很强大，而且版本稳定，不易崩溃，现在几乎所有的公司的美工和游戏美工、广告摄影等其他图片美化需求的公司的美工人员的首选平面图片制作和修改工具都是Photoshop[11]。如图2-8所示。图2-8PhotoshopCC开启界面

3南华庄子观建筑漫游前期准备 前期数据采集是建筑漫游设计过程中很重要的一个环节，数据釆集质量的好坏将影响南华庄子观建筑漫游系统中用户的体验。一般数据收集包括场景平面图绘制、建筑结构照片拍摄、材质贴图拍摄等。3.1平面图绘制建筑平面图是建筑施工的基本样图，是对建筑剖切面以下部分所作的水平投影图。平面图涵盖了场景中的主要物体，反映了场景的基本情况，是模型创建的基础。但是由于负责人保存不当，致使南华庄子观平面图在施工完成后丢失，为了保持模型建筑的原始比例且与周围的环境匹配，因此必须进行实地测量。但由于实地测量数值会存在稍许误差，为了精确建模，在制作过程中须将一些测量数值优化。如图3-1所示。此图为主殿南华殿及其与周边环境的平面图，南华殿主要包括：1.35米的底座，内、外护栏，内、外柱子，6扇窗户，1个正门，2个后门以及主殿主体建筑。主殿后20米即庄周墓。图3-1南华殿平面图东配殿庄子文化陈列馆主要包括1.25米高的底座、2扇窗户、3扇门、护栏、走廊及配殿主体建筑。如图3-2所示。西配殿庄子文化交流中心与东配殿建筑主体结构相同。南华庄子观正门建筑主要包括1个正门、2个侧门、柱子及其正门主体建筑。如图3-3所示。建筑物模型建立必须有其高度信息，由于工具有限，此次课题采用少量的测量和大量的估算以此来估计建筑物高度的相应尺寸。例如通过测量主殿底座高度的方式估算主殿建筑物高度。图3-2东配殿平面图图3-3正门建筑平面图3.2照片采集手机拍摄的照片为三维建筑物模型的材质贴图，照片的质量直接影响整个南华庄子观建筑漫游环境的真实度。选择一个晴朗的天气，在早上或傍晚进行素材拍摄，这两个时间段光线强度不高，材质纹理比较丰富。在取材时水平拍摄，尽量不要倾斜，方便后期处理，也可以避免因照片变形引起的材质纹理不丰富问题。拍摄照片时要保证质量，一方面要拍摄建筑物的细节，另一方面要拍摄出物体的材质。拍摄时沿着一个方向，尽量对南华庄子观主体建筑物进行全方位的信息采集，为模型建立做好充足准备。3.3材质贴图处理材质贴图要色彩丰富真实，同时图片分辨率及图片尺寸又要尽可能小，降低系统负荷。前期数据采集主要存在拍摄角度倾斜、拍摄时的曝光度过低或过高以及障碍物遮挡等问题。一、普通材质制作在用手机拍摄素材的过程中，会遇到各种各样的问题。如有时候正面物体有遮挡，就需要换多个不同的角度拍摄，可能不是主要拍摄的照片后期也可能起到至关重要的作用。另外可以多次拍照，将物体多个侧面照片经过裁剪、变形得到正面的照片。在拍摄过程中，选择的角度不同，光线也会不同，图片颜色就会出现很大的差异，这时候可以使用Photoshop软件来调节图片色彩的亮度、对比度以及色彩平衡等参数，使得每一张图片的色调尽量相同，不会有太多的差异。如图3-4、3-5所示。图3-4大门原图图3-5大门材质在进行东配殿庄子文化陈列馆底座材质贴图时，由于底座是由石块砌成的石头材质，因此需要将贴图裁剪至合适的位置，也需要整个贴图色调保持一致，避免后期在3dsMax里贴图添加修改器UVWMap重复材质时出现明显的条纹痕迹，使整个建筑物体与环境不匹配。如图3-6所示。将贴图裁剪至第二行石块中间位置，并且截去接缝，使得在重复贴图时材质衔接过渡的非常自然，就像是一块完整的贴图。如图3-7所示。图3-6底座材质贴图图3-7底座效果图二、透明贴图制作南华庄子观主殿及配殿外围有很多汉白石的护栏，这些护栏中间有镂空，如果直接用3dsMax软件制作这些护栏，由于其数量较多，会使模型面数过多导致系统卡顿问题。因此为了体现护栏的镂空设计而又不致使模型面数过多，可以使用透明贴图的方法制作护栏。首先，需要在Photoshop软件里裁剪图片，然后根据实际需求通过变形得到护栏的图片。然后将镂空部分用魔棒工具选出来后Delete删除，最后需要将图片保存为PNG的格式。如图3-8所示。图3-8护栏透明贴图本次数据采集使用的手机像素较高，拍摄出来的照片较大，不能直接用作材质贴图，直接使用会增加系统的负荷，使系统运行缓慢，影响后期南华庄子观建筑漫游展示效果，所以需要降低图片尺寸，一般图片尺寸为800*800。在Photoshop软件处理完成照片素材后，根据不同图片选择图片分辨率，一般选择最低的分辨率，可以节省系统资源。如图3-9所示。图3-9图片分辨率、大小设置

4南华庄子观模型搭建 三维模型搭建是南华庄子观建筑漫游中的关键。这一部分通过3dsMax软件和Photoshop软件来实现。需要建立的三维模型有南华庄子观的所有建筑物，带有高度的地形和其他物体的三维模型等。南华庄子观场景中，像大门、碑林、指示牌等大部分模型制作比较简单，轮廓较少，可以采用直接贴图的方式，粗略建模；但像南华殿、东西殿等复杂的模型就需要精细建模。如图4-1所示。正门建筑中两扇关闭的大门采用直接贴图的方式，敞开的偏门需要可以自由出入，因此就需要建立多个模型表现敞开门的状态，达到使人自由出入的效果。图4-1正门建筑贴图效果图建模前首先应该打开3dsMax软件，新建一个工程目录，需要注意的是工程目录要保存到硬盘，不能直接存放在桌面。其次，在工具栏Customize自定义下，打开Preferences参数选择，将撤销步数修改为150。如图4-2所示。最后，打开UnitsSetup单位设置面板，将其中的系统单位设置为厘米，显示单位需与系统单位保持一致。如图4-3所示。图4-2撤销步数设置图4-3单位设置4.1南华庄子观外部场景搭建4.1.1建筑建模南华庄子观中建筑为主殿南华殿、东殿庄子文化陈列馆、西殿庄子文化交流中心、管理人员休息房及厕所。一、主殿建模首先，在Top顶视图中创建一个8000cm*10000cm*20cm的Box并将其3轴归零，作为整个南华庄子观的地形，在此基础上创建一个2500cm*3500cm*135cm的Box，移至距北墙1500cm、东西墙3250cm的位置，作为南华殿的底座。改变其分段数为3*3*1，然后将其转换成Polygon可编辑多边形，进入Vertex点级别，将线段调整至内护栏距外护栏400cm的位置，进入面级别，选中中间的面Extrude向上挤出20，作为内部护栏及走廊的底。如图4-4所示。图4-4南华殿底部模型制作其次，进入Edge线段级别，在挤出的物体上右键选择Cut剪切出上下各两条边，调整线段至南华殿墙面距外护栏240cm的位置，再次进入面级别，选中中间的面Extrude向上挤出700，再次用Cut工具剪切出南华殿的门窗位置，将线段调整至门600cm、大窗450cm、小窗350cm的位置，多余线段可用Ctrl+Backspace移除，按住Ctrl键同时选出门窗的面Extrude向里挤-5即可得到南华殿建筑的大体结构。如图4-5所示。图4-5南华殿大体结构再次，屋顶的制作。创建一个20cm*850cm*70cm的Box至主殿大体结构的上方，作为南华殿的屋脊。按住Shift键复制一个相同的Box，右键将其转化成可编辑多边形，进入Vertex点级别将其调整至合适的位置，退出Vertex点级别后点击镜像工具选择X轴镜像Copy复制得到同侧另一边的屋脊，将同侧的屋脊Group打组后，再次点击镜像工具选择X轴镜像Copy复制得到另一侧的屋脊。屋脊制作完成后，按照此方法制作主殿屋顶。如图4-6所示。图4-6主殿屋顶制作从次，护栏的制作。在南华庄子观建筑中护栏占据重要地位，由于护栏中间存在镂空部分，并且模型不规则，若是直接对其建模，数量太大，面数太多，会出现系统卡顿问题。为了既能表现护栏镂空部分又能使模型面数量不致太大，因此可以采用透明贴图的方法创建模型。在场景中创建一个大小合适的面片，将材质球赋给面片，然后在材质贴图面板中的Diffuse漫反射里选择图片为PNG格式的图片，在单通道中选择Alpha显示后，复制贴图并在Opacity透明度下粘贴即可得到具有镂空部分的物体。如图4-7所示为透明贴图参数设置。做好一个具有透明贴图的面片后，需要给其添加Shell修改器，增加面片的厚度，避免将模型导入Unity3D里出现模型不显示的问题，然后需将面片复制为多个直至达到护栏真实厚度。如图4-8所示。图4-7透明贴图设置图4-8护栏效果图主殿内外护栏材质不同，需要对外护栏重新创建，但创建方法与内部护栏方法相同。如图4-9所示。图4-9主殿内外护栏最后，主殿模型创建完成后，将需要相同贴图的模型Group打组，方便后期材质贴图。如图4-10所示为主殿南华殿模型。图4-10南华殿模型二、东殿建模南华庄子观中东殿与西殿建筑结构相同，以东殿为例，阐述其主要制作步骤，西殿模型直接按住Shift键选择Copy复制即可。首先，需要在场景中新建一个Box，然后对其分段数进行调整，并将线段调整至合适位置后，将Box转换成可编辑多边形，选中门窗的面进行挤出，建模完成。最后贴上贴图后效果如图4-11所示。图4-11东配殿建筑效果图三、休息房建模休息房建筑框架创建方法与主殿、东殿相同，主要区别在于屋顶的制作。休息房的建筑框架从上往下看呈L形，是留出走廊空间后形成的，因此在制作时需要创建一个呈十字交叉方向的屋顶。首先，创建一个比休息房框架大的Box，调整分段数。然后将其转换成可编辑多边形，进入点级别将分段调整至合适的位置。其次，选择走廊西侧中间的点向上拉，拉至合适的位置，屋顶一侧的大体形状基本创建完成。然后选择走廊南侧屋顶中间的点，拉至与西侧屋顶相同的位置，整体屋顶创建完成。最后，将屋顶与建筑框架Group打组。如图4-12所示。图4-12休息房模型四、厕所建模厕所模型与南华庄子观墙体结构相同，墙体主要用Box砌成，墙体屋顶由两个完全相同的Box组成一个“八”字形。首先将墙体进行复制、旋转、缩放后围成厕所的框架。其次在墙体接缝处使用Plane面片补漏，经过将其转换成可编辑多边形调点使之与墙体契合。然后在厕所南北墙体处使用Cut工具各切出两个面作为厕所门，分别选中这个面使用Extrude工具向里挤，挤出建筑的层次感。最后创建一个与墙体长宽大体相同的Box作为厕所的顶部。如图4-13所示。图4-13厕所模型效果图4.1.2地形建模南华庄子观地形在同一平面上，但是不同区域地形不同。为了在一个平面做出不同的地形效果，需要将这一个平面根据实际地形用Cut工具切割出一个个不同的平面。在对迷宫进行地形切割时，可以先创建Box来模拟迷宫路线，方便在Top顶视图切割地形。最后进入面级别，选中单个地形的面，Detach打断成单个物体。如图4-14所示。图4-14地形效果图4.1.3树木建模树木建模方法与护栏建模方法相同，都是采用透明贴图的方法。不同的是树木需要更立体，首先需要将做好的一个透明面片Shell增厚，然后同时按住Shift和鼠标左键拖拽，在弹出的的窗口中选择Instance复制（即改变一个对象，另一个也随之改变）多个，最后旋转移动，树木创建完成。如图4-15所示。图4-15树木效果图4.1.4假山建模假山建模也是采用透明贴图的方法。首先，创建一个Plane面片，调整面片的分段数为4*1。然后点击鼠标右键，在Convertto选项下选择ConvertedtoEditablePoly将其转换成可编辑多边形，调整点的位置。最后复制多个面片，通过旋转移动以达到真实效果。如图4-16所示。图4-16假山效果图4.1.5碑林建模南华庄子观中碑林全部通过创建Box、调整分段数实现。根据创建完的地形，移动、旋转、缩放后将石碑一一放置在合适的位置。如图4-17所示。图4-17碑林效果图4.1.6其他物体建模一、路灯灯框建模首先，创建一个25cm*25cm*25cm的Box和一个半径为10cm、高度为20cm的圆柱。其次，在Geometry几何体选中状态下，将标准创建改为CompoundObjects复合对象创建，复合对象可以将两个或多个物体整合成一个物体，在复合对象下选择Boolean布尔运算命令，选中灯框Box作为物体A，点击PickOperandB拾取B物体。最后，选择Subtraction（A-B）物体A减去物体B，点击物体B圆柱，得到灯框底部镂空效果。如图4-18所示。图4-18路灯模型二、展示牌底座建模首先，在Shape形状选项下选择Line线段，并在Front前视图画出底座的大体形状，画线段时按住Shift键可以画直线。其次，还是在Shape形状下选择Circle圆圈，创建一个Sides为6的圆圈。再次，在复合对象下选择Loft放样命令，点击GetShape拾取形状工具，在前视图通过使用鼠标点击圆圈，Line线段就拾取了圆圈的形状。最后，通过缩放圆圈改变底座的大小，调整至合适的大小，确定不再修改后，将Line线段和Circle圆圈Delete删除。如图4-19所示。图4-19展示牌底座模型4.2南华庄子观内部场景搭建在南华庄子观建筑中，主殿对外开放，殿内放有庄子铜像，墙上有6幅记录庄子生前主要事迹的彩色壁画，供游客参观、祭拜。由于东殿庄子文化陈列馆中陈列了庄子在东明的遗存遗迹、史志文献等文物，西殿庄子文化交流中心中展示了东明县于1995、2007、2011年召开了三次全国庄子研讨会的史料图片等等，具有很大的研究价值，因此东西殿均不对外开放。4.2.1主殿内部环境创建主殿内雕梁画栋，横梁、竖梁、墙面材质不一。为了高度还原主殿内部环境，内部墙面全部采用单个面贴图的方法，因此需要将整个墙面Detach打断成单个面，便于后期贴图。横、竖梁建模方法同4.1.5碑林建模方法相同。如图4-20所示。图4-20主殿内部环境效果图4.2.2主殿内青花瓷瓶创建首先，在Shape形状选项下选择Line线段，在Front前视图画出青花瓷大体形状的一半。其次，为了使瓷瓶具有厚度，需要进入Spline样条线级别，选择工具栏中的Outline扩边命令，按住鼠标点击画好的线段扩边，选中扩完边的线，添加Lathe车削修改器，改变修改器下的参数。最后，为使瓷器外表光滑，需选中模型，然后在修改器面板中添加TurboSmooth涡轮平滑修改器，在调出的TurboSmooth修改器面板下将Iterations重复次数改为1，虽然重复次数越高模型越平滑，但在实际操作中重复次数越低越好，可以减少很多模型的面数。如图4-21所示。图4-21青花瓷器模型4.2.3主殿内红木桌创建主殿内红木桌建模方法同4.1.5碑林建模方法相同，也是通过改变Box分段数选择ConvertedtoEditablePoly将其转换成可编辑多边形调整点的位置后得到的。如图4-22所示。图4-22红木桌模型4.3材质与贴图贴图之前，将全部处理好的贴图存放于工程目录下的sceneassets文件夹下的images文件里，一方面方便贴图时软件直接找到所需的贴图文件，另一方面避免出现在其他电脑上打开模型文件时材质丢失的问题。一、普通材质贴图主殿的墙壁框架是一个整体，要想正确贴图，需要选中单个面Detach打断成单个可编辑多边形再进行贴图。如图4-23所示。图4-23Detach打断成单个物体设置首先，选择南华殿墙壁的一个面，选择后Alt+Q孤立显示模型。点击工具栏中的小球工具，打开MaterialEditor材质编辑器，选中墙面，点击按钮AssignMaterialtoSelection将材质球赋给模型。其次，点击Diffuse漫反射命令，在弹出的窗口中选择Bitmap位图选项，双击位图，在弹出的窗口中选择所需要的贴图文件，最后在材质编辑器里点击ShowShadedMaterialinViewport最终显示命令。最后，若发现贴图在模型中有拉伸或者仍然不显示的情况，就需要添加UVWMap修改器，保证贴图正常显示。针对南华殿的墙壁，添加完UVWMap修改器后需要对其参数进行修改，一般将其Mapping贴图类型改为Box，UTile、VTile参数设置成与现实尺寸相匹配即可。如图4-24所示。图4-24南华殿墙壁效果图二、透明材质贴图以大门狮子为例。首先，在场景中创建一个大小合适的面片，进入材质贴图面板Diffuse漫反射里，选择Bitmap位图，在弹出来的面板中选择PNG格式的狮子贴图，并在下拉菜单中的单通道里选择Alpha显示。其次，返回上一级，按住漫反射后的M字样不放拖至Opacity透明度后的方块上，在弹出的窗口选择Copy。最后，将材质赋给面片，在材质编辑器里点击ShowShadedMaterialinViewport使贴图在视图中显示。4.4制作过程中遇到的问题制作过程中遇到的主要问题在于后期贴图。一是由于南华庄子观材质较多，尤其是碑林，石碑正反材质不同，需要不同的贴图。因此在制作过程中，电脑经常出现死机、卡顿问题，为了解决此问题，只能将已经处理好的材质重新在Photoshop软件里处理，再次降低图片分辨率和图片大小。二是在进行南华庄子观围墙贴图时，由于外围墙与内围墙材质不同，但在创建围墙模型时为了方便，围墙是由一个个Box砌成，由于Box的底面在贴图时只能贴一个材质，而这会导致内外墙颜色不同。为了解决此问题，需将材质在Photoshop软件里处理成一半外墙材质和一半内墙材质的材质贴图。最后在3dsMax软件里进行材质贴图时，为其添加UnwrapUVW修改器展UV进而解决此问题。如图4-25、4-26所示。图4-25内围墙效果图图4-26外围墙效果图5南华庄子观建筑漫游的实现5.1导入建筑模型一、模型导入Unity3D软件中需要注意的问题：首先是三个轴的方向问题。在3dsMax软件中Z轴朝上，导入Unity3D后模型方向会出现错误，需要在3dsMax软件中将轴向改为X轴朝上。其次是材质问题，导入模型到Unity3D之前，在3dsMax软件中可将相同材质贴图的物体分别打组，便与后期处理。再次是工程目录问题，在Unity3D中新建的工程目录不能用中文名称且不能存放于桌面。最后是材质问题，将模型与材质导入Unity3D中，模型表面有反光，可通过调节Shader着色器的类型解决此问题。此外还有模型比例问题，3dsMax软件中的模型与Unity3D软件当中的模型比例是100:1，将3dsMax软件中的模型导入Unity3D软件中，会使原模型比例缩小百分之一。因此一般在建模前，即在3dsMax软件中设置系统单位为厘米，这样就可以直接将模型导入Unity3D中，不会出现比例的问题。二、材质显示问题将模型导入Unity3D后，透明材质贴图不显示，因此可以选中透明材质的物体，在右侧透明贴图后的Shader着色器中选择Sprites中的Default或者Diffuse调节。如图5-1所示。图5-1透明贴图显示5.2添加场景模型在南华庄子观建筑漫游过程中，场景主要包括天空盒、外部模型资源等。5.2.1添加天空盒为使漫游场景更真实、更能给人代入感，需要在漫游场景中添加天空盒，来模拟真实的天空环境。如图5-2所示。图5-2天空盒的导入5.2.2添加角色将使用的角色模型导入到场景中，选中角色，为其添加Gravity重力，在右侧修改参数中设置角色高度。设置完成后，点击视图上方的播放按钮进行漫游，转动鼠标控制行走的方向，空格键跳跃，键盘的上下左右控制键可控制角色前进、倒退、左右行走。5.3制作物理碰撞Unity3D软件采用NVIDIA物理引擎，在虚拟漫游中所有的游戏物体（GameObject）通过使用Rigidbody（刚体）组件来保证用户像在真实世界一样运动，任何物体只有添加刚体组件才能受重力影响，碰撞体也属于物理组件，在场景中两个物体相互撞在一起若是没有碰撞体就会相互穿过，这就需要给场景中的物体添加物理碰撞。选中大门，直接在菜单栏的Component下选择Physics中的BoxCollider立方体碰撞器，即给大门添加了碰撞，南华庄子观场景中所有要添加碰撞的物体都可以采用此方法。如图5-3所示。图5-3碰撞制作5.4生成可执行文件点击File文件，选择BuildSettings中的PC端，点击Build生成可执行文件。如图5-4所示。图5-4生成可执行文件

总结与展望本次课题主要研究的是基于3dsMax技术的“南华庄子观”建筑漫游的设计与实现。前期准备工作完成后使用Photoshop图片处理软件进行素材制作，然后使用3dsMax技术对南华庄子观建筑进行仿真模拟，最后使用Unity3D技术完成建筑漫游。设计不足之处一方面在于重建后的南华庄子观规模较小，使得作品场景不够壮观；另一方面在于创作技术上，南华庄子观中的材质贴图较多，为保证系统运行流畅，不得不把材质贴图的分辨率和尺寸降到最低，但这一做法极大的影响了南华庄子观场景的细腻程度。此外，为了降低模型面数，庄子铜像及大门狮子全部采用透明贴图的方法，从侧面看不到模型，使得模型缺乏立体感。虽然我国的建筑漫游事业起步较晚，但随着近几年建筑行业的蓬勃发展，建筑漫游水平得到了显著地提高。这得益于设计者和专家们的深入研究。但是针对传统文化的三维建筑漫游却非常少，在现有的三维建筑漫游中，鲜有将传统庄子文化融入到三维建筑漫游中。这是我们目前急需解决的问题。建筑是一种文化，一种体现。建筑漫游设计师应着眼于促进传统文化在建筑漫游中的发展。“只有民族的才是世界的。”这句话深刻体现了民族文化的重要性。努力将传统文化与现代科学技术相结合，与当代设计相融入，推动庄子文化建筑漫游的发展。利用南华庄子观建筑漫游，把它作为承载庄子文化发展的重要因素，弘扬传播庄子文化，扩大南华庄子观的知名度，使之与当代社会相适应、现代文明相协调，努力使庄子文化这棵梧桐树更加枝繁叶茂，引来更多的金凤凰，带动当地经济蓬勃发展。

作品展示如图6-1、6-2所示。图6-1正门效果图图6-2主殿侧面效果图如图6-3、6-4所示。图6-3主殿内部效果图1图6-4主殿内部效果图2如图6-5、6-6所示。图6-5外部场景图图6-6东殿效果图参考文献[1]徐大鹏,徐彦波.浅析三维动画艺术的应用现状与发展前景[J].浙江万里学院学报,2005(03).[2]李丹,李亨.关于传统二维动画中三维辅助技术探讨[J].华章,200