基于3DsMax三維建模與拍照卡路里App融合的研究

陳菲 莫雅童 宋學(xué)金 賀佳 向建明

內(nèi)容摘要 現(xiàn)在我國的經(jīng)濟(jì)已由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，我國的經(jīng)濟(jì)水平以及生活質(zhì)量也在不斷提高，在這樣的時(shí)期，國民體質(zhì)也越來越得到重視，拍照卡路里App的理念就是增強(qiáng)國民體質(zhì)，實(shí)現(xiàn)國民健康生活，將3Dsmax的三維建模的技術(shù)應(yīng)用于拍照卡路里App中，能夠提高用戶對此軟件的興趣，同時(shí)也讓用戶更加直觀地觀察到自己的健康狀態(tài)，拍照卡路里軟件會(huì)根據(jù)用戶的狀態(tài)設(shè)計(jì)解決健康問題的方案，以供用戶強(qiáng)身健體。

關(guān)鍵詞 拍照卡路里 3Dsmax軟件 三維模型的應(yīng)用 建模方法

1 引言

拍照卡路里是一款基于手機(jī)拍照的App軟件，為全民健身打造一個(gè)全新的減脂健身管理方案，此款A(yù)pp讓用戶在一個(gè)輕松愉快的環(huán)境下達(dá)到合理飲食與健身的效果。拍照卡路里根據(jù)人們每天卡路里進(jìn)食情況以及運(yùn)動(dòng)總量生成報(bào)告，為目標(biāo)用戶打造一個(gè)屬于自己的健身計(jì)劃。它的核心理念是用拍照的方式獲取食物中蛋白質(zhì)、油脂、碳水化合物的卡路里值，系統(tǒng)根據(jù)卡路里的量以及用戶自身的情況推薦健身方案、食用量等，它的亮點(diǎn)就是運(yùn)用3D人物動(dòng)畫技術(shù)，還具有身鍛煉和社區(qū)交流等功能。而文章就是敘述將3DsMax的三維建模應(yīng)用到此款A(yù)pp中的一系列理念方法。

2 3Dsmax軟件簡介

1996年4月3DsMax 軟件問世，現(xiàn)已發(fā)展到了3DsMax2020的版本，3DsMax是基于PC系統(tǒng)的三維動(dòng)畫渲染和制作軟件，主要被游戲開發(fā)人員、視覺特效設(shè)計(jì)師和視覺藝術(shù)家所使用，3DsMax是目前包含建模方式最多的大型軟件， 而多邊形建模工具可以說是最具有特征的建模方式，其基本原理是通過將空間上點(diǎn)連接起來，具有強(qiáng)大的建立模型和三維動(dòng)畫的功能，通過形態(tài)制作，可應(yīng)用于建筑動(dòng)畫、影視動(dòng)畫、游戲美術(shù)、室內(nèi)設(shè)計(jì)等行業(yè)中。三維模型的建立要通過模型形態(tài)的建立、選取特殊材質(zhì)、顏色的渲染以及動(dòng)畫的制作等步驟。3DsMax軟件與其他軟件相比較，具有強(qiáng)大的建模功能、靈活、擴(kuò)展性好、實(shí)用性強(qiáng)、制作流程簡潔高效、其他軟件配合流暢以及渲染速度快等優(yōu)點(diǎn)，所以將3DsMax軟件與拍照卡路里App結(jié)合最適合不過。

3 三維建模在拍照卡路里App中的應(yīng)用

三維建模創(chuàng)建出來的3D小人物能反映出用戶的身體參數(shù)（身高，體重等指標(biāo)），通過3D小人物的體態(tài)實(shí)時(shí)的體態(tài)變化，讓用戶直觀地觀察到身體變化，并且制定出的健身方案可以更好地督促用戶完成自己的減脂健身目標(biāo);具體的一系列流程是，當(dāng)用戶在注冊App時(shí)，系統(tǒng)提示用戶輸入的個(gè)人身體指數(shù)，然后系統(tǒng)根據(jù)用戶所輸入的身體指數(shù)自動(dòng)的生成屬于自己身體體態(tài)的3D人物，而此3D人物可以根據(jù)用戶所做的各種操作進(jìn)行自動(dòng)的更新，比如，根據(jù)用戶卡路里攝入量和運(yùn)動(dòng)量出現(xiàn)相應(yīng)的體態(tài)變化;在打卡完成后，3D人物也會(huì)顯示運(yùn)動(dòng)指標(biāo)等指數(shù)[1]。拍照顯示卡路里簡便快速，更適用于當(dāng)下年輕用戶，能讓用戶不必再煩瑣的手動(dòng)輸入自己吃的食物的卡路里量等操作。

4 三維動(dòng)畫模型構(gòu)建技術(shù)理論

4.1 確定建模方法

根據(jù)入手的方向，建模的方法可以分為堆砌建模法和細(xì)分建模法。堆砌建模法就是由制作好的細(xì)小的模型組合成一個(gè)整體的模型;而細(xì)分建模法是先創(chuàng)造一個(gè)整體的模型，然后根據(jù)其細(xì)節(jié)進(jìn)行雕刻。

而這兩種模型的適用范圍也可以進(jìn)行劃分，非曲面的模型可以使用堆砌建模的方法，將要模型化的物體進(jìn)行拆分，利用命令器對拆分后的物體進(jìn)行建模，最后將各部分模型進(jìn)行堆砌，堆砌建模方法要求建模者對空間比例大小和空間位置有較好能力，在堆砌建模中主要的應(yīng)用工具有擠出、車削、倒角、FFD變形工具等[2]。細(xì)分建模法用于編輯多邊形建模和編輯網(wǎng)絡(luò)，這種方法是首先使用軟件中已經(jīng)有的幾何體模型作為基礎(chǔ)，對幾何體模型的細(xì)節(jié)進(jìn)行仔細(xì)的雕刻，細(xì)分建模法要求建模者有很強(qiáng)的曲面理解能力以及建模工具的使用能力，在細(xì)分建模中主要的應(yīng)用工具有編輯網(wǎng)格、編輯多邊形、對稱、網(wǎng)絡(luò)平滑等。

而在3DsMax三維建模與拍照卡路里App的融合中的3D人物是具有光滑的曲面，所以建模過程中采用細(xì)分建模的方法進(jìn)行建模。

4.2 具體建模流程

3DsMax具有強(qiáng)大的建模功能，具有豐富多樣的工具命令器以及各種建模方法，并且可以根據(jù)不同的模型制定不同的建模方案，針對不同的模型，進(jìn)行建模之前就必須進(jìn)行模型的分析與研究。

3D人物模型建立的流程首先要繪制一份草圖，此草圖要包括模型的正視圖、側(cè)視圖、俯視圖，這是建模的第一步也是建模的關(guān)鍵的一步，建模者需要在頭腦中將模型分成小部分以便更好地建立模型，一個(gè)好的建模者需要在腦子里形成好框架，再進(jìn)行建模[3]。

草圖繪制完成后，為了更快更高效的建模，就必須對對象模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，分析的目的就是要選擇適當(dāng)?shù)慕７桨?，對建模的過程有一個(gè)大致的想法，模型是可以被分為規(guī)則模型和不規(guī)則模型，怎樣劃分規(guī)則或者不規(guī)則模型是建模的關(guān)鍵，規(guī)則模型就是外觀體驗(yàn)明顯的特征，是非曲面的模型，比如常見的有機(jī)器人、簡易桌子椅子等物體。不規(guī)則物體指的是物體具有較多部分是由曲面構(gòu)成，在細(xì)節(jié)上具有任意性，比如常見的有動(dòng)物、人物以及山巒等物體。

本文中所描述的是基于3DsMax軟件的三維建模與拍照卡路里結(jié)合，建立3D人物模型就需要通過細(xì)節(jié)建模法，因?yàn)?D人物是由曲面構(gòu)成的，需要通過幾何體模型作為基礎(chǔ)，方案設(shè)計(jì)完畢后著手建立三維模型，3D人物的頭、身體、手臂、腿可以由基本幾何體演變而來，再利用編輯網(wǎng)格、編輯多邊形、對稱、網(wǎng)絡(luò)平滑等工具對其進(jìn)行細(xì)節(jié)的雕刻。

在制作三維人物時(shí)，依靠建模者對人物的理解和建模方案，就可以將三維人物制作的自然且生動(dòng)，首先就要確定草圖，并分析從哪一部分著手構(gòu)成模型，最后選擇適當(dāng)?shù)慕７椒?，對所得到的模型選擇材料以及進(jìn)行顏色的渲染，最終可以得到想要的人物模型，在這個(gè)過程中最為重要的部分就是分析結(jié)構(gòu)模型，只要分析好了模型，選擇一個(gè)合適的建模方法，建模過程就簡單化了。建模流程圖如圖1所示。

4.3 模型與Photoshop結(jié)合

為了使文章中所描述的建立的三維人物的顏色更加逼真，人物的上色就需要利用到Photoshop軟件，具體的操作流程是將下載好的或者制作好的人物的JPG的圖片導(dǎo)入到Photoshop軟件中去，打開這個(gè)文件。首先對圖片進(jìn)行選取每一部分的邊界路徑，路徑是一種通過矢量畫圖的方法進(jìn)行圖像區(qū)域選擇的手段，它通常由節(jié)點(diǎn)和方向線組成，通過對節(jié)點(diǎn)和方向線的調(diào)整、修改而達(dá)到對不規(guī)則圖形精確選取和繪制的目的;再對所選取的路徑進(jìn)行路徑輸出，設(shè)定保存路徑以及文件名，進(jìn)行導(dǎo)入文件路徑，此時(shí)前面在Photoshop中創(chuàng)建的路徑在這里已經(jīng)成為了二維圖形，接著就可以對二維圖形進(jìn)行修飾加工了，并且在此基礎(chǔ)上可以生成三維圖形;最后就是極為重要的一步了，利用Photoshop對3DsMax中的模型進(jìn)行貼圖，借助3DsMax先創(chuàng)作出三維模型，渲染出所需視角的圖片，再用Photoshop潤色可方便快捷地創(chuàng)作出令人滿意的作品。

5 結(jié)語

在這個(gè)著重提高全民身體素質(zhì)的時(shí)代，拍照卡路里軟件的存在有一定的必要性，在其的設(shè)計(jì)中加入3D小人物的模型可以提高用戶的興趣，將用戶的身體情況更加直觀地反映給用戶，使用戶能夠了解自己的身體狀況，并且會(huì)很樂意地使用該軟件記錄自己的飲食和健身情況。利用3DsMax軟件的各種優(yōu)勢，選擇合理的建模方案，將三維建模與拍照卡路里App結(jié)合，是跟順應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的潮流，進(jìn)而開發(fā)出更新穎的軟件。特別是在5G時(shí)代，這種將三維模型和軟件結(jié)合的技術(shù)將會(huì)越來越廣泛。

（第一作者系成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 在讀本科生）

（本文由國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目《拍照卡路里》（201810616014X）支持）

【參考文獻(xiàn)】

[1]蘇煜超，張楠，匡楊楊.關(guān)于3DMAX軟件動(dòng)畫制作探析[J].科技傳播，2016（12）：107-112.

[2]彭國華.基于3dsMax的動(dòng)畫角色建模技術(shù)的研究[D].西安：陜西科技大學(xué)，2007.

[3]張璐斯.基于3DsMax的三維動(dòng)畫建模技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].工程技術(shù)，2013（91）：94.