建筑物模型设计
虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式。目前虚拟现实技术应用愈来愈广泛，各大高校的虚拟校园也纷纷建设起来。虚拟校园是将虚拟现实技术应用于校园文化建设,为校园的规划管理提供了最直观的表现形式,它可以为学校树立良好的形象,提高校园的知名度,让来访者足不出户就可以领略校园风光体验身临其境的感觉。与传统校园文化建设相比,开展虚拟校园建设对于满足学生的归属感和认同感、提高学校的管理水平和教学质量具有重要意义。虚拟校园漫游系统的主要工作集中在三维建模上，模型建立的好坏将直接影响整个虚拟现实系统的质量高低。 HM000025
本文描述了校园场景中各主要建筑物的规划和真实感三维建模过程。首先，根据校园实景布局、规划资料，利用3DS MAX工具对校园景区和主要建筑物进行三维建模，包括：实验楼、图书馆、教学楼、宿舍楼、文体馆、运动场看台等；然后通过数码相机采集真实建筑物的纹理赋予建筑模型适当的贴图，创建恰当的灯光系统，达到一种真实的效果。真实得将校园建筑物在屏幕中再现，为后期实现校园漫游系统打下了良好的基础。
关键词：建模；材质/贴图；3DS MAX
Virtual reality is a whole new way which people through computer to interact with and visualize complex data. Technology of virtual reality is applied more and more widely at present, virtual campus of colleges and universities have also been built up. Virtual campus is the application of virtual reality technology in the construction of campus culture, which provides the most intuitive form for the planning and management of the campus. It can establish a good image for the school to improve the visibility of the campus, so that visitors can stay inside to experience a taste of campus scenery feeling immersive. Compared with the traditional campus culture construction, virtual campus construction to meet the students' sense of belonging and identity, improving school management level and teaching quality is of great significance. Virtual campus roaming system mainly focused on three-dimensional modeling, whether the model is good will directly affect the quality of the entire virtual reality system.
This paper describes the process of planning and photorealistic 3D modeling of major buildings of campus scene in Hohai university. First, according to the live-action layout and the planning data of the campus, we mainly use 3DS MAX to model the scenic areas and parts of structures of the campus, including laboratory building, library, teaching building, dormitory building, stadium, playground bleachers, etc; Then through a digital camera to capture texture of real buildings for architectural models to give the proper maps, and create the appropriate lighting system, to achieve a realistic effect. So real campus buildings will be reproduced on the screen, which has laid a good foundation for the latter campus roaming system.
Key words: model；Materials/Maps；3DS MAX
1.1.1 虚拟现实技术的概念 查看完整请+Q:351916072获取
虚拟现实(Virtual Reality, 简称VR) 是利用人工智能、计算机图形学、人机接口、多媒体等高新技术, 模拟人类的视、听、走等行为, 生成具有身临其境感觉的环境, 通过虚拟环境, 同时可以漫游、查询, 甚至分析虚拟现实中的物体。虚拟现实作为一门新技术, 展示了一个美好的发展前景, 它对未来的影响已经显示出强大的生命力。
虚拟现实是一类较高级的计算机人机界面，基本特性有构想性、交互性与沉浸性。虚拟现实技术出现后，最初在大量领域内显现出庞大的社会、军事以及经济效益，其与多媒体、网络并称为三大21世纪最具应用潜力的技术[12]。
1.1.2 虚拟现实技术的应用
随着计算机技术的发展，虚拟现实被广泛应用于城市规划、医学领域、娱乐与艺术文化、卫星与航天工业、室内设计领域、地产开发领域、农村开发管理、虚拟工业仿真领域、应急处理预演、文物古迹还原、产品展示机展览展示、教育学、地址文化研究等各个领域[12]。
1. 数字城市
以现实城市为蓝本，在虚拟空间“复制”出一座与之对应的数字城市，让一城变双城，这种三维虚拟数字城市距离我们已经不远。
概括来讲，数字城市是以数据为中心，强调数据的采集、分析与应用，是现实城市的数字化及其延伸。我们生活在一个三维世界里，城市是个复杂的巨大系统，包括用地、建筑、市政设施等多个子系统，各个子系统之间具有复杂的空间关系。但目前的数字世界，还是以二维的图像和文字为主，真正的三维内容很少。随着科技的进步，构建一个逼真的三维数字世界是社会发展的必然趋势[5]。
2. 旅游景观
通过3D互动技术还原现实中的旅游景区，从而在网上构建一个3D虚拟景区。游客可以通过建立个性化的3D虚拟化身，在3D的景区环境中直接试玩旅游景点，身临其境的查看拟真的景点信息，足不出户的体验千姿百态的风景胜迹以及了解景点背后的传奇故事。由此，让所有的游客可以增加对于景点深层次的了解与熟悉，引发在现实中也希望“到此一游”的旅行需求。游客还可以与其它游客（3D虚拟化身）以及景区的导游（3D虚拟化身）互动交谈，一起讨论对相关景点的旅游心得、奇闻趣事、出行指南等，通过这一切的有效交流，游客在未到真实景点之前就已经掌握了很多的景点知识以及出行须知。景点管理人员或导游也可以在线主动推荐特色旅游景点，更好的推广旅游景点。同时，也可以通过这个平台，听取游客的建议及点评，更好的规划与建设现实中的旅游景点。
3. 室内设计
虚拟现实不仅仅是一个演示媒体，而且还是一个设计工具。它以视觉形式反映了设计者的思想，比如装修房屋之前，你首先要做的事是对房屋的结构、外形做细致的构思，为了使之定量化；你还需设计许多图纸，当然这些图纸只能内行人读懂。虚拟现实可以把这种构思变成看得见的虚拟物体和环境，使以往只能借助传统的设计模式提升到数字化的即看即所得的完美境界，大大提高了设计和规划的质量与效率。运用虚拟现实技术，设计者可以完全按照自己的构思去构建装饰“虚拟”的房间，并可以任意变换自己在房间中的位置，去观察设计的效果，直到满意为止。既节约了时间，又节省了做模型的费用。
4. 工业仿真
虚拟现实已经被世界上一些大型企业广泛地应用到工业的各个环节，对企业提高开发效率，加强数据采集、分析、处理能力，减少决策失误，降低企业风险起到了重要的作用。虚拟现实技术的引入,将使工业设计的手段和思想发生质的飞跃,更加符合社会发展的需要,可以说在工业设计中应用虚拟现实技术是可行且必要的。
工业仿真系统不是简单的场景漫游，是真正意义上用于指导生产的仿真系统，它所涵盖的范围很广，从简单的单台工作站上的机械装配到多人在线协同演练系统。下面列举一些工业仿真的应用领域：
·石油、电力、煤炭行业多人在线应急演练
·市政、交通、消防应急演练
·多人多工种协同作业（化身系统、机器人人工智能）
·虚拟制造/虚拟设计/虚拟装配（CAD/CAM/CAE）
·模拟驾驶、训练、演示、教学、培训等
·军事模拟、指挥、虚拟战场、电子对抗
·地形地貌、地理信息系统（GIS）
·生物工程（基因/遗传/分子结构研究）
·虚拟医学工程（虚拟手术/解剖/医学分析）
·建筑视景与城市规划、矿产、石油
·航空航天、科学可视化
5. 虚拟仿真校园 查看完整请+Q:351916072获取
教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了虚拟校园，阐明了虚拟校园的地位和作用。虚拟校园也是虚拟现实技术在教育培训中最早的具体应用，它由浅至深有三个应用层面，分别适应学校不同程度的需求：简单的虚拟我们的校园环境供游客浏览 基于教学、教务、校园生活，功能相对完整的三维可视化虚拟校园以学员为中心，加入一系列人性化的功能，以虚拟现实技术作为远程教育基础平台。虚拟现实可为高校扩大招生后设置的分校和远程教育教学点提供可移动的电子教学场所，通过交互式远程教学的课程目录和网站，由局域网工具作校园网站的链接，可对各个终端提供开放性的、远距离的持续教育，还可为社会提供新技术和高等职业培训的机会，创造更大的经济效益与社会效益。随着虚拟现实技术的不断发展和完善，以及硬件设备价格的不断降低，我们相信，虚拟现实技术以其自身强大的教学优势和潜力，将会逐渐受到教育工作者的重视和青睐，最终在教育培训领域广泛应用并发挥其重要作用。
虚拟校园是将虚拟现实技术应用于校园文化建设, 为校园的规划管理提供了最直观的表现形式, 它可以为学校树立良好的形象, 提高校园的知名度,让来访者足不出户就可以领略校园风光，体验身临其境的感觉。在高等教育逐步实现数字化的同时,建立高等院校的虚拟化校园,发挥自身的资源和技术优势,树立跨时空的现代校园文化观,建构独具特色的虚拟校园文化, 其潜在的效益是不可估量的[10]。
1.2 课题内容
长期以来，城市规划人员的一个重要的工作就是进行各种设计或规划图的绘制，但是这些图纸并不能给人们提供一个直观的、富有真实感的场景。后来，人们虽然也使用纸板或木料来制作三维模型，以实现城市景观的三维可视化。但其制作的工作量巨大、费用昂贵、须具备较高的制作技巧，而且仅能从外围观看，无法进入，修改也很困难。鉴于以上原因，在计算机上建立三维虚拟漫游动画成为必然。虚拟漫游动画的建立能够全方位地、直观地给人们提供有关场景的各种具有真实感的信息，并可以以第一人称的身份进入场景，感受到与实地观察相似的真实感。虚拟漫游动画的各种模型易于修改，这是传统的方法所无法比拟的[5]。
基于虚拟漫游动画的种种优势，我们进行了大学虚拟校园建设的初步探索, 本文阐述了基于虚拟校园建设的三维模型的创建方法, 重点是利用3dsMax2009软件建成了大学内主要建筑物的三维模型。
该课题综合利用真实感图形处理技术、三维地形生成技术和虚拟现实技术进行设计和开发。具体要求如下：（1）根据建筑实物或建筑设计图，构造图书馆、教学楼、实验楼和学生宿舍等建筑物的三维模型；（2）使用建模时的优化技术，如基于图像的绘制技术，以降低模型的数据量，提高模型的实时绘制效率；（3）提供各建筑物的多分辨率模型，以便实现场景漫游时的LOD技术；（4）场景应具有较强的真实感。
1.3 论文的组织方式
第一章主要介绍了本课题的相关概念：虚拟现实技术的概念及应用，并且简单介绍了该课题的研究内容及要求。列出本文的章节安排。
第二章详细介绍了在该课题研究中主要用到的开发工具：3ds Max 2009以及选择该工具的理由。
第三章针对课题的功能模块概括地介绍了该课题的整体设计思路以及设计方案，如何完成要求的功能，需要用到哪些技术等。
第四章详细描述了如何实现该设计思路，如何完成课题要求。
第五章对课题的完成情况进行了总结，目标以及功能需求和是否已满足。在课题的实现方面有哪些特色以及不足之处。在未来还有哪些阶段性工作。如何更好得实现课题。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 虚拟现实技术 1
1.1.1 虚拟现实技术的概念 1
1.1.2 虚拟现实技术的应用 1
1.2 课题内容 3
1.3 论文的组织方式 4
第2章 3ds Max 2009简介 5
2.1 建模 5
2.2 设置材质贴图 6
2.3 灯光 6
第3章 模型设计 8
3.1 数据搜集与处理 8
3.1.1 数据收集 8
3.1.2 数据处理 10
3.2 校园场景三维模型的创建方法 10
3.2.1 建模 10
3.2.2 材质贴图 11
3.2.3 设置灯光 13
第4章 模型实现 15
4.1 基础建模 15
4.1.1 二食堂建模及材质贴图设置的实现 15
4.1.2 其它场景建模 18
4.2 设置材质贴图 24
4.3 灯光的设置 24
4.3.1 灯光布局的原则 24
4.3.2 场景中灯光的实现 24
第5章 课题总结 30
参考文献 32
致谢 33查看完整请+Q:351916072获取
本文描述了校园场景中各主要建筑物的规划和真实感三维建模过程。首先，根据校园实景布局、规划资料，利用3DS MAX工具对校园景区和主要建筑物进行三维建模，包括：实验楼、图书馆、教学楼、宿舍楼、文体馆、运动场看台等；然后通过数码相机采集真实建筑物的纹理赋予建筑模型适当的贴图，创建恰当的灯光系统，达到一种真实的效果。真实得将校园建筑物在屏幕中再现，为后期实现校园漫游系统打下了良好的基础。
关键词：建模；材质/贴图；3DS MAX
Virtual reality is a whole new way which people through computer to interact with and visualize complex data. Technology of virtual reality is applied more and more widely at present, virtual campus of colleges and universities have also been built up. Virtual campus is the application of virtual reality technology in the construction of campus culture, which provides the most intuitive form for the planning and management of the campus. It can establish a good image for the school to improve the visibility of the campus, so that visitors can stay inside to experience a taste of campus scenery feeling immersive. Compared with the traditional campus culture construction, virtual campus construction to meet the students' sense of belonging and identity, improving school management level and teaching quality is of great significance. Virtual campus roaming system mainly focused on three-dimensional modeling, whether the model is good will directly affect the quality of the entire virtual reality system.
This paper describes the process of planning and photorealistic 3D modeling of major buildings of campus scene in Hohai university. First, according to the live-action layout and the planning data of the campus, we mainly use 3DS MAX to model the scenic areas and parts of structures of the campus, including laboratory building, library, teaching building, dormitory building, stadium, playground bleachers, etc; Then through a digital camera to capture texture of real buildings for architectural models to give the proper maps, and create the appropriate lighting system, to achieve a realistic effect. So real campus buildings will be reproduced on the screen, which has laid a good foundation for the latter campus roaming system.
Key words: model；Materials/Maps；3DS MAX
1.1.1 虚拟现实技术的概念 查看完整请+Q:351916072获取
虚拟现实(Virtual Reality, 简称VR) 是利用人工智能、计算机图形学、人机接口、多媒体等高新技术, 模拟人类的视、听、走等行为, 生成具有身临其境感觉的环境, 通过虚拟环境, 同时可以漫游、查询, 甚至分析虚拟现实中的物体。虚拟现实作为一门新技术, 展示了一个美好的发展前景, 它对未来的影响已经显示出强大的生命力。
虚拟现实是一类较高级的计算机人机界面，基本特性有构想性、交互性与沉浸性。虚拟现实技术出现后，最初在大量领域内显现出庞大的社会、军事以及经济效益，其与多媒体、网络并称为三大21世纪最具应用潜力的技术[12]。
1.1.2 虚拟现实技术的应用
随着计算机技术的发展，虚拟现实被广泛应用于城市规划、医学领域、娱乐与艺术文化、卫星与航天工业、室内设计领域、地产开发领域、农村开发管理、虚拟工业仿真领域、应急处理预演、文物古迹还原、产品展示机展览展示、教育学、地址文化研究等各个领域[12]。
1. 数字城市
以现实城市为蓝本，在虚拟空间“复制”出一座与之对应的数字城市，让一城变双城，这种三维虚拟数字城市距离我们已经不远。
概括来讲，数字城市是以数据为中心，强调数据的采集、分析与应用，是现实城市的数字化及其延伸。我们生活在一个三维世界里，城市是个复杂的巨大系统，包括用地、建筑、市政设施等多个子系统，各个子系统之间具有复杂的空间关系。但目前的数字世界，还是以二维的图像和文字为主，真正的三维内容很少。随着科技的进步，构建一个逼真的三维数字世界是社会发展的必然趋势[5]。
2. 旅游景观
通过3D互动技术还原现实中的旅游景区，从而在网上构建一个3D虚拟景区。游客可以通过建立个性化的3D虚拟化身，在3D的景区环境中直接试玩旅游景点，身临其境的查看拟真的景点信息，足不出户的体验千姿百态的风景胜迹以及了解景点背后的传奇故事。由此，让所有的游客可以增加对于景点深层次的了解与熟悉，引发在现实中也希望“到此一游”的旅行需求。游客还可以与其它游客（3D虚拟化身）以及景区的导游（3D虚拟化身）互动交谈，一起讨论对相关景点的旅游心得、奇闻趣事、出行指南等，通过这一切的有效交流，游客在未到真实景点之前就已经掌握了很多的景点知识以及出行须知。景点管理人员或导游也可以在线主动推荐特色旅游景点，更好的推广旅游景点。同时，也可以通过这个平台，听取游客的建议及点评，更好的规划与建设现实中的旅游景点。
3. 室内设计
虚拟现实不仅仅是一个演示媒体，而且还是一个设计工具。它以视觉形式反映了设计者的思想，比如装修房屋之前，你首先要做的事是对房屋的结构、外形做细致的构思，为了使之定量化；你还需设计许多图纸，当然这些图纸只能内行人读懂。虚拟现实可以把这种构思变成看得见的虚拟物体和环境，使以往只能借助传统的设计模式提升到数字化的即看即所得的完美境界，大大提高了设计和规划的质量与效率。运用虚拟现实技术，设计者可以完全按照自己的构思去构建装饰“虚拟”的房间，并可以任意变换自己在房间中的位置，去观察设计的效果，直到满意为止。既节约了时间，又节省了做模型的费用。
4. 工业仿真
虚拟现实已经被世界上一些大型企业广泛地应用到工业的各个环节，对企业提高开发效率，加强数据采集、分析、处理能力，减少决策失误，降低企业风险起到了重要的作用。虚拟现实技术的引入,将使工业设计的手段和思想发生质的飞跃,更加符合社会发展的需要,可以说在工业设计中应用虚拟现实技术是可行且必要的。
工业仿真系统不是简单的场景漫游，是真正意义上用于指导生产的仿真系统，它所涵盖的范围很广，从简单的单台工作站上的机械装配到多人在线协同演练系统。下面列举一些工业仿真的应用领域：
·石油、电力、煤炭行业多人在线应急演练
·市政、交通、消防应急演练
·多人多工种协同作业（化身系统、机器人人工智能）
·虚拟制造/虚拟设计/虚拟装配（CAD/CAM/CAE）
·模拟驾驶、训练、演示、教学、培训等
·军事模拟、指挥、虚拟战场、电子对抗
·地形地貌、地理信息系统（GIS）
·生物工程（基因/遗传/分子结构研究）
·虚拟医学工程（虚拟手术/解剖/医学分析）
·建筑视景与城市规划、矿产、石油
·航空航天、科学可视化
5. 虚拟仿真校园 查看完整请+Q:351916072获取
教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了虚拟校园，阐明了虚拟校园的地位和作用。虚拟校园也是虚拟现实技术在教育培训中最早的具体应用，它由浅至深有三个应用层面，分别适应学校不同程度的需求：简单的虚拟我们的校园环境供游客浏览 基于教学、教务、校园生活，功能相对完整的三维可视化虚拟校园以学员为中心，加入一系列人性化的功能，以虚拟现实技术作为远程教育基础平台。虚拟现实可为高校扩大招生后设置的分校和远程教育教学点提供可移动的电子教学场所，通过交互式远程教学的课程目录和网站，由局域网工具作校园网站的链接，可对各个终端提供开放性的、远距离的持续教育，还可为社会提供新技术和高等职业培训的机会，创造更大的经济效益与社会效益。随着虚拟现实技术的不断发展和完善，以及硬件设备价格的不断降低，我们相信，虚拟现实技术以其自身强大的教学优势和潜力，将会逐渐受到教育工作者的重视和青睐，最终在教育培训领域广泛应用并发挥其重要作用。
虚拟校园是将虚拟现实技术应用于校园文化建设, 为校园的规划管理提供了最直观的表现形式, 它可以为学校树立良好的形象, 提高校园的知名度,让来访者足不出户就可以领略校园风光，体验身临其境的感觉。在高等教育逐步实现数字化的同时,建立高等院校的虚拟化校园,发挥自身的资源和技术优势,树立跨时空的现代校园文化观,建构独具特色的虚拟校园文化, 其潜在的效益是不可估量的[10]。
1.2 课题内容
长期以来，城市规划人员的一个重要的工作就是进行各种设计或规划图的绘制，但是这些图纸并不能给人们提供一个直观的、富有真实感的场景。后来，人们虽然也使用纸板或木料来制作三维模型，以实现城市景观的三维可视化。但其制作的工作量巨大、费用昂贵、须具备较高的制作技巧，而且仅能从外围观看，无法进入，修改也很困难。鉴于以上原因，在计算机上建立三维虚拟漫游动画成为必然。虚拟漫游动画的建立能够全方位地、直观地给人们提供有关场景的各种具有真实感的信息，并可以以第一人称的身份进入场景，感受到与实地观察相似的真实感。虚拟漫游动画的各种模型易于修改，这是传统的方法所无法比拟的[5]。
基于虚拟漫游动画的种种优势，我们进行了大学虚拟校园建设的初步探索, 本文阐述了基于虚拟校园建设的三维模型的创建方法, 重点是利用3dsMax2009软件建成了大学内主要建筑物的三维模型。
该课题综合利用真实感图形处理技术、三维地形生成技术和虚拟现实技术进行设计和开发。具体要求如下：（1）根据建筑实物或建筑设计图，构造图书馆、教学楼、实验楼和学生宿舍等建筑物的三维模型；（2）使用建模时的优化技术，如基于图像的绘制技术，以降低模型的数据量，提高模型的实时绘制效率；（3）提供各建筑物的多分辨率模型，以便实现场景漫游时的LOD技术；（4）场景应具有较强的真实感。
1.3 论文的组织方式
第一章主要介绍了本课题的相关概念：虚拟现实技术的概念及应用，并且简单介绍了该课题的研究内容及要求。列出本文的章节安排。
第二章详细介绍了在该课题研究中主要用到的开发工具：3ds Max 2009以及选择该工具的理由。
第三章针对课题的功能模块概括地介绍了该课题的整体设计思路以及设计方案，如何完成要求的功能，需要用到哪些技术等。
第四章详细描述了如何实现该设计思路，如何完成课题要求。
第五章对课题的完成情况进行了总结，目标以及功能需求和是否已满足。在课题的实现方面有哪些特色以及不足之处。在未来还有哪些阶段性工作。如何更好得实现课题。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 虚拟现实技术 1
1.1.1 虚拟现实技术的概念 1
1.1.2 虚拟现实技术的应用 1
1.2 课题内容 3
1.3 论文的组织方式 4
第2章 3ds Max 2009简介 5
2.1 建模 5
2.2 设置材质贴图 6
2.3 灯光 6
第3章 模型设计 8
3.1 数据搜集与处理 8
3.1.1 数据收集 8
3.1.2 数据处理 10
3.2 校园场景三维模型的创建方法 10
3.2.1 建模 10
3.2.2 材质贴图 11
3.2.3 设置灯光 13
第4章 模型实现 15
4.1 基础建模 15
4.1.1 二食堂建模及材质贴图设置的实现 15
4.1.2 其它场景建模 18
4.2 设置材质贴图 24
4.3 灯光的设置 24
4.3.1 灯光布局的原则 24
4.3.2 场景中灯光的实现 24
第5章 课题总结 30
参考文献 32
致谢 33查看完整请+Q:351916072获取
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