３Ｄ?。樱簦酰洌椋铩。停粒剀浖谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)上的應(yīng)用

蔣　毅

[摘要]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，它使計(jì)算機(jī)適應(yīng)人而不是人適應(yīng)計(jì)算機(jī)，因此受到人們的青睞，而3D Studio MAX是優(yōu)秀的三維動畫造型軟件，它廣泛用于游戲、廣告、建筑等領(lǐng)域，是目前PC上最流行的三維動畫造型軟件。簡單的介紹虛擬現(xiàn)實(shí)與3D Studio MAX軟件以及3D Studio MAX軟件在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)上的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]虛擬現(xiàn)實(shí) 計(jì)算機(jī)軟件 3D Studio MAX 技術(shù)

中圖分類號：TP3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0220078－01

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡稱VR；又譯作靈境、幻真）是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)的主要特征是：多感知性(Multi-Sensory)、浸沒感(Immersion)、交互性(Interactivity)、構(gòu)想性(Imagination)。這些使操作者能夠真正進(jìn)入一個由計(jì)算機(jī)生成的交互式三維虛擬環(huán)境中，與之產(chǎn)生互動，進(jìn)行交流。身臨其境的沉浸感和人機(jī)互動的趣味性是虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)質(zhì)特征，對時空環(huán)境的現(xiàn)實(shí)構(gòu)想（即啟發(fā)思維，獲取信息的過程）是虛擬現(xiàn)實(shí)的最終目的。

目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，而且日益普及，不僅在諸如NASA的大型工程得到應(yīng)用，也出現(xiàn)在一些游戲中，在一些高檔的PC機(jī)上甚至可以構(gòu)建自己的個人PCVRS（個人虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)）。

設(shè)計(jì)一個VR系統(tǒng)，首要的問題是創(chuàng)造一個虛擬環(huán)境，這個虛擬環(huán)境包括三維模型、三維聲音等，在這些要素中，因?yàn)樵谌说母杏X中，視覺攝取的信息量最大，反應(yīng)亦最為靈敏，所以創(chuàng)造一個逼真而又合理的模型，并且能夠?qū)崟r動態(tài)地顯示是最重要的。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)構(gòu)建的很大一部分工作也是建造逼真合適的三維模型。

3D Studio Max，常簡稱為3ds Max或MAX，是Kinetix公司（后為Discreet收購，Discreet后又被Autodesk收購）推出的一套強(qiáng)大的三維建模軟件，由于它是基于Win NT或Win98平臺的，方便易學(xué)，又因其相對低廉的價(jià)格優(yōu)勢，所以成為目前個人PC上最為流行的三維建模軟件。其2009版本的推出，更是鞏固了它在個人PC平臺上的地位。它的2009版本相較以前的版本有了明顯的改進(jìn)，具體表現(xiàn)在以下幾個方面。

一、Reveal渲染

新的Reveal渲染系統(tǒng)為您快速精調(diào)渲染提供了所需的精確控制。你可以選擇渲染減去某個特定物體的整個場景；或渲染單個物體甚至幀緩沖區(qū)的特定區(qū)域。渲染圖像幀緩沖區(qū)現(xiàn)在包含一套簡化的工具，通過隨意過濾物體、區(qū)域和進(jìn)程、平衡質(zhì)量、速度和完整性，可以快速有效達(dá)到渲染設(shè)置中的變化。

二、Biped改進(jìn)

新增的Biped工作流程可以讓您處理的Biped角色的手部動作與地面的關(guān)系像足部動作一樣。這個新功能大大減少了制作四足動畫所需的步驟。3ds Max 2009還支持Biped物體的以工作軸心點(diǎn)和選取軸心點(diǎn)為軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，這加速了戲劇化的角色的動作的創(chuàng)建，比如一個角色摔在地面上。

三、改進(jìn)的OBJ和FBX支持

更高的OBJ轉(zhuǎn)換保真度以及更多的導(dǎo)出選項(xiàng)使得在3ds Max和Mudbox以及其它數(shù)字雕刻軟件之間傳遞數(shù)據(jù)更加容易。您可以利用新的導(dǎo)出預(yù)置；額外的幾何體選項(xiàng)，包括隱藏樣條線或直線；以及新的優(yōu)化選項(xiàng)來減少文件大小和改進(jìn)性能。游戲制作人員可以體驗(yàn)到增強(qiáng)的紋理貼圖處理以及在物體面數(shù)方面得到改進(jìn)的Mudbox導(dǎo)入信息。3ds Max 2009還提供改進(jìn)的FBX內(nèi)存管理以及支持3ds Max與其它產(chǎn)品（例如Maya和MotionBuilder）協(xié)同工作的新的導(dǎo)入選項(xiàng)。

四、改進(jìn)的UV紋理編輯

3ds Max在智能、易用的貼圖工具方面繼續(xù)引領(lǐng)業(yè)界潮流。您可以使用新的樣條貼圖功能來對管狀和樣條狀物體進(jìn)行貼圖，例如把道路貼圖到一個區(qū)域中。此外，改進(jìn)的Relax和Pelt工作流程簡化了UVW展開，使您能夠以更少的步驟創(chuàng)作出想要的作品。SDK中的.NET支持支持.NET，可通過使用Microsoft的高效高級應(yīng)用程序編程接口擴(kuò)展您的軟件。3ds Max 2009軟件開發(fā)工具包配有.NET示例代碼和文檔，可幫助開發(fā)人員利用這個強(qiáng)大的工具包。

五、ProMaterials

新的材質(zhì)庫提供易用、基于實(shí)物的mental ray材質(zhì)，使您能夠快速創(chuàng)建常用的建筑和設(shè)計(jì)表面，例如固態(tài)玻璃、混凝土或?qū)I(yè)的有光或無光墻壁涂料。

六、光度學(xué)燈光改進(jìn)

3ds Max現(xiàn)在支持新型的區(qū)域燈光（圓形、圓柱形）、瀏覽對話框和燈光用戶界面中的光度學(xué)網(wǎng)絡(luò)預(yù)覽以及改進(jìn)的近距離光度學(xué)計(jì)算質(zhì)量和光斑分布。另外，分布類型現(xiàn)在能夠支持任何發(fā)光形狀，而且您可以將燈光形狀顯示地和渲染圖像中的物體一致。

在虛擬現(xiàn)實(shí)作品制作的時候應(yīng)當(dāng)遵循一個原則：在能夠保證視覺效果的前提下，盡量采用比較簡單的模型，而且若能夠用參數(shù)化方法構(gòu)建的對象盡量用參數(shù)化方法構(gòu)建，同時，在模型創(chuàng)作過程中，對模型進(jìn)行分割，分別建模，以利于在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中進(jìn)行操作和考察。

3DS MAX在IBR中的應(yīng)用是自然的，3DS MAX的出色的紋理貼圖，強(qiáng)大的貼圖控制能力，各種空間扭曲和變形，都提供了對圖像和環(huán)境映照的容易的處理途徑。

在用3DS MAX為VR系統(tǒng)創(chuàng)作好模型后，結(jié)合VR系統(tǒng)的要求，看是否需要采用諸如LOD(Level of Detail)模型，如果需要可利用MAX自帶的LOD插件直接生成對象的LOD模型，最后根據(jù)VR系統(tǒng)的編輯環(huán)境將模型輸出為編輯環(huán)境所能接收的文件類型，如VRML97或DXF等格式的文件。

在VR系統(tǒng)中經(jīng)常需要有視差和景深的立體視圖，這可以通過在3DS MAX中設(shè)置雙攝像機(jī)來模擬人的雙眼來渲染立體視圖對，這個需要調(diào)整雙攝像機(jī)的相對位置，然后分別渲染不同的攝像機(jī)視圖即可得到立體視圖對。

3DS MAX是用C++語言和Open GL編寫的應(yīng)用軟件，而且它提供的MAX SDK也是采用C＋＋編寫的代碼，我們可以很容易地用C＋＋和Open GL結(jié)合MAX SDK實(shí)現(xiàn)我們的圖形學(xué)算法，再把我們的算法作為插件嵌入3DS MAX環(huán)境中，而不用考慮物體模型的生成和處理的復(fù)雜代碼，利用3DS MAX的渲染計(jì)時器可以方便地檢驗(yàn)我們所編算法的效率和效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃心淵編著，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與應(yīng)用.科學(xué)出版社，1999年第一版.

[2]張昀、徐自亮，3D Studio MAX R3（上冊），清華大學(xué)出版社，1999年第一版.

[3]3D Studio MAX R3技術(shù)文檔，Kinetix Company.