基于3DS MAX的校园三维模型室内外一体化制作

刘 虎，陈汉文

（1.江西理工大学 建筑与测绘工程学院，江西 赣州 341000；

2.湖北省水利水电规划勘测设计院，湖北 武汉 430022）

基于3DS MAX的校园三维模型室内外一体化制作

刘 虎1，陈汉文2

（1.江西理工大学 建筑与测绘工程学院，江西 赣州 341000；

2.湖北省水利水电规划勘测设计院，湖北 武汉 430022）

研究了基于3DS MAX软件的校园三维模型的制作步骤和方法，讨论了校区建模的数据采集、纹理生成、模型修改等关键技术；特别阐述了室内建模的制作方法和技巧，弥补了三维室内建模的空白。

3DS MAX；三维模型；室内外一体化

在科技日益发达的今天，随着信息技术和网络技术的不断发展，人们已经可以直观、清楚地描述地理空间物体。虚拟现实技术为人类观察自然环境和景观建筑、了解实体提供了身临其境的感觉[1]，可以通过电脑和网络浏览城市地理三维实体模型，可视化效果刻画得更加形象生动。为了更好地展示南京师范大学的风貌，本文运用3DS MAX软件制作了校园三维图。

1 校园三维图的设计

校园三维图的制作流程如图1所示。

图1 三维图制作流程图

笔者为了作图时有真实感，且不偏离实际，对南京师范大学校园进行了实地勘查。通过拍摄照片获得建筑物的纹理信息，并绘制草图，把实际建筑物的形状和信息记录下来（如楼房的层数、层高、区域位置等），为以后的模型修改、整理提供参考。

2 建模方式的选择

在3DS MAX中，建模即生成建筑物的三维模型，是作图最重要的一步，其包括4种方式：网格、多边形、NURBS及面片建模。建筑物一般使用简便快捷的多边形建模；网格和NURBS建模一般较少用到；面片即Bezier面片，可以使面模型内部变得光滑，用较少的细节表示出，与轮廓更加相符的形状。处理时灵活使用4种不同的方法，得到的结果可能是无限的[2]。

3 校园建筑三维图的制作和修改

3.1 三维模型的制作

首先在AutoCAD中把建筑物的底图画好，或者提取出现有CAD图纸中建筑物轮廓，再导入3DS MAX。当模型的墙体拉出来以后，其基本形状和实际差不多，再对该模型进行编辑和修改等。

门窗的制作有2种方式：一种是通过布尔运算把门和窗从墙中抠除，然后把做好的门窗模型加进去；另一种是直接通过贴图将带有门的图片贴在墙上。先用Photoshop将贴图设置Alpha通道，然后再将3DS MAX中材质编辑器的通道输出设置为Alpha通道，这样窗户就具有透视效果。

3.2 布尔运算

在使用3DS MAX软件建模时，布尔运算可以简化建模的操作步骤。通过2个模型的交和并运算，可以产生很多特殊效果，如建筑物中间是空心的，可以生成这部分空心模型，再用建筑物的模型减去空心模型，那么中间就空出来了（见图2）；如果建筑物模型有突出部分，可以利用挤出命令把这个面挤出来。3DS MAX中布尔运算可以概括如下：Union——并运算；Intersection——交运算；Subtraction（B-A ）——从B中减去A；Subtraction（A-B ）——从A中减去B。

3.3 破面修改

在处理过程中经常会发生破面，这对以后的贴图不利，为此要求把破面上的线删除掉。万一破面上的线太多或删不掉，只能把整个破面删除，再重新画出一个面。其具体操作步骤是：把破面删除，选中模型墙体，右键菜单选中创建，在模型的墙角顶点就出现了蓝色小点，把蓝色小点连接起来就构成了一个平面，这样生成的平面和模型是整体结构。

图2 布尔效果图

4 校园三维图建筑物纹理的生成

4.1 纹理的采集

可利用数码相机或较高像素的手机实地拍摄纹理，获得建筑物的图像。若采用实地拍摄，照相时最好选择晴朗天气，尽量正对建筑物拍摄每个面，同时避免向阳面和背阳面的拍摄，保证每张照片亮度一致，否则会导致模型纹理差别。

4.2 纹理的制作

采集的照片需要经过Photoshop作进一步处理。若同一墙面使用几幅图片拼接而成，会因为光线、角度的不同呈现不同的颜色，这样代入模型会出现明显的拼接痕迹。可以在Photoshop中使用一幅拼接图的底色作为标准，将其他图幅涂成同一颜色，消除色差。处理后的照片像素大小应保存为2的N次幂，以利于纹理的正确显示[4]。在游戏引擎中，贴图以2的N次方显示更能有效利用资源[5]。采集来的照片如图3所示，图4是处理后的照片。

图3 采集的原始照片

图4 处理后照片

4.3 纹理的粘贴

材质球（如图5所示）的设置较复杂。每个模型用一个材质球，每个材质球可以设置任意数量的子材质球。当选择模型一个面的时候，同时在材质编辑器（如图6所示）设置其ID（从1开始），然后从材质中选择所要贴的纹理图像，并对该子材质球命名，为以后的贴图修改操作提供索引。贴图相同的面可以设置相同的ID。贴图时选用UVW贴图。

图5 材质编辑器材质球框

图6 材质编辑器

5 校园建筑三维图的灯光设计

建筑物灯光的设计体现了建筑物的独特魅力，特别是在夜间，灯光的设计显得格外重要。本文列举了2个灯光设计的例子，图7为聚光灯效果，图8为泛光灯效果。

图7 聚光灯效果图

图8 泛光灯效果图

6 校园建筑室内分层建模设计

建筑物建模不仅停留在室外，室内也同样重要（如图9所示）。室内建模远比室外建模更精细更复杂，但制作方法基本一致。校园室内建模一般是按楼层制作的，先在AutoCAD中把室内外的墙线绘出来，然后导入3DS MAX直接挤出，便可以把模型的一层室内结构挤出来。

图9 室内结构示意图

对各层室内结构相同的建筑，待模型第一层做好后，把第一层的墙上各个顶绘成多边型，挤出就可以得到层与层的隔板，把第一层模型全部复制并在Z轴向上移动特定高度（楼层的高度），便可生成多个楼层（见图10）。此时模型室外还不能贴图，因为没形成完整的面，本文通过布尔运算把墙合并构成一个整体，便可以进行纹理贴图。对于每层室内结构不同的建筑模型，按照上面所述的方法分别生成各个楼层的模型，再把每个楼层叠加到一起即可。

图10 多楼层室内结构图

7 校园建筑三维图的渲染

建筑物模型建成后，下一步就是渲染图像。经3DS MAX处理得到的渲染结果往往较生硬、单调，画面色彩缺乏层次感。可以利用Photoshop的编辑、修饰和处理功能对整个图像进行调整[6]，渲染效果如图11所示。

图11 渲染效果图

[1] 李德仁. 信息高速公路、空间数据基础设施与数字地球[J].测绘学报, 1999, 28(1): 1-5

[2] 赵娟, 何宗宜,阮晴.校园三维图的研制[J]. 测绘科学,2006,31(4): 155-156

[3] 张祖勋,张剑清.城市建模的途径与关键技术[J]. 世界科技研究与发展, 2003,25(3): 23-29

[4] 吴嬿.Photoshop通道在图像处理中的应用[J]. 计算机与数字工程, 2010,38(5): 122-123,146

[5] 陈勇, 马纯永，陈戈.基于VC/OpenGL的虚拟海大校园导航系统[J]. 计算机辅助设计与图形学学报, 2007,19(2): 263-267

[6] 阮晴,何宗宜.基于3DS MAX的武汉大学校园立体图的制作[J]. 测绘通报, 2002(12): 49-51

[7] 廖克.现代地图学的最新进展与新世纪的展望[J]. 测绘科学,2004,29(1): 5-9

Production of 3D Campus Model Indoor and Outdoor Integration Based on 3DS MAX

byLIU Hu

The steps and methods of producing the campus 3D model based on 3DS MAX software were discussed in this paper. We specially discussed the methods and techniques of producing interior room configuration, which has make up the blank of the 3D indoor modeling.We also discussed the creation methods of campus modeling processes and 3D structure models using 3DS MAX software.

3DS MAX, 3D model, integration of indoor and outdoor

P208

B

1672-4623（2013）02-0053-02

10.11709/j.issn.1672-4623.2013.02.016

2012-11-08。

项目来源：国家自然科学基金资助项目（40971234）。

刘虎，硕士，研究方向为虚拟地理坏境。