基于3DSMAX的数字西域文化博物馆的设计与实现

2012-08-08姚江河司春景高贤强

塔里木大学学报 2012年3期

李旭姚江河司春景高贤强王飞

(塔里木大学信息工程学院，新疆阿拉尔843300)

塔里木大学西域文化研究所迄今发展为新疆南疆地区大型的多功能历史类博物馆。馆内收藏有新疆各历史时期的珍贵文物，及大量的图片资料和文字资料。本文利用西域文化研究所所藏西域文物资源丰富这一地区优势，本着更好地研究和宣扬西域文化为目的，旨在构建西域文化研究所现有文物和展馆的三维模型，搭建基于西域研究所的网络西域数字博物馆，以实现西域文物资源的数字化，并通过数字化技术对西域研究所展馆及文物进行三维虚拟显示。该项研究对于西域文化及自然遗产信息资源的保护和利用(包括对信息资源的采集、保存、传输、展示利用等)的研究具有重要意义[1]。

1 软件简介

3D Studio Max，常简称为3DSMAX或MAX，是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。它是当今世界上最流行的三维建模、动画制作渲染软件之一，被广泛应用于制作角色动画、室内外效果图、游戏开发、建筑动画、影视动画、虚拟现实等领域，3DS MAX以其优异的性能、卓越的开放性为开发各类三维数字产品提供了可能。利用3DSMAX，人们可以通过网络和计算机全方位地清晰参观和感受文物，不受时间和空间的限制。用数字化博物馆来推动“西域的记忆”，焕发出新的生命力[2－3]。

2 三维虚拟数字博物馆制作的思路

从制作三维虚拟数字博物馆的使用到3DS MAX、Premiere Pro等软件，以下具体以3DSMAX软件为例。本次作品是以实物为原型，由于一些特殊原因，在不违背原则的情况下，做适当的修改。

3 三维虚拟数字博物馆模型的制作

3.1 数字博物馆建模的方法和步骤

通过上述的思路，在3DSMAX中的工作流程如下图1所示。

图1 3DSMAX三维建模流程

三维建模的方法有很多种，例如:多边形建模、面片建模、NURBS建模、复合建模、参数化建模等[4－5]。本文主要采用以下方式进行三维建模。

首先是在3DSMAX中绘制平面图，可利用放样、挤出等修改命令，将二维平面图制作成三维模型，即画框的立体生成。然后把生成的三维模型转换为可编辑多边形或可编辑网格，最后利用编辑多边形下的顶点、边、边界、多边形、元素五个子层级，编辑多边形的父级对象可以将已经生成的简单模型进行编辑，使之生成复杂的三维模型。

以下以沙盘制作为例。沙盘分为底座和地形部分，沙盘建模的前两个步骤与三维建模的前两个步骤基本一致，即在二维图形的基础上利用挤出修改命令成为三维模型。具体的制作方案如下:

3.1.1 在顶视图中画出沙盘地形的轮廓，注意在画轮廓时，所有的轮廓都应该是闭合的，否则在最后挤出时不能挤出封闭的几何体，挤出时要根据情况增加分段数。

3.1.2 进入修改命令面板，选择编辑多边形修改命令，根据地形的高低起伏，修改三维模型的点，将其大致的地形分布制作出来。再选择噪波修改命令，将修改大致的地形修改的更加精细。最后选择网格平滑命令，将其山脉制作的平滑。

3.1.3 利用卫星将西域部分地图复制下来，通过部分修改，将其作为沙盘地形的贴图。

3.1.4 底座部分。则是通过测量将比例确定，制作底座模型主要用到多边形建模，其中部分用到上所说的方法，在此不再赘述。

以上是数字博物馆部分的建模方法。而制作出数字博物馆还用到以下步骤方法。

第一，完成单个的模型，如沙盘、挂画等，前面已经叙述，这里不再赘述。

第二，把单个的模型导入到3DSMAX中，根据现实中博物馆的陈列，将其整合。

第三，修改细节，添加辅助设施。最终的效果图如下图2所示。

3.2 三维虚拟数字博物馆材质贴图的制作

模型建立完成之后就是给模型赋予材质和贴图。一般在3DSMAX中有三种方法给模型赋予材质和贴图。

本文主要用到基本材质和位图两种方法。

图2 沙盘效果图

3.2.1 利用基本材质在3DSMAX中，基本材质使用3种参数构成对象表面，即环境光颜色、漫反射颜色、高光颜色。合理的使用环境光和漫反射及高光区的控制，可以创建出大部分基本材质，这种方法虽然简单，但能有效的生成最终的渲染效果，同时基本材质还可以模拟发光对象、透明或半透明对象等。本文中一些墙面、装饰灯材质制作使用的这种方法。

3.2.2 利用位图

在3DSMAX软件中，位图是在材质制作中较为常见的一种二维贴图。在三维场景中大部分模型的表面贴图都需要与现实中的实体相吻合，而只一点通过娶她程序贴图实现比较麻烦，并且与真实的纹理有一定的差距，一般是用数码相机拍摄或其他路径获取的位图来进行贴图。由于本次制作的模型是根据真实物体制作的，贴图也是使用Photoshop软件制作，与现实的贴图基本一致。贴图的挂画如图3所示。