三维建模技术概述

刘玉姗 肖渝梅

摘 要：本文主要从三维建模软件、三维建模流程、以及三维建模软件中插件的运用三个方面对三维建模技术进行了介绍，三维建模流程对3dsmax软件的建模流程进行了详细介绍，插件部分对C4D的常用插件进行了介绍。

关键词：三维建模;三维建模软件;建模流程;插件

三维模型是物体的多边形表示，通常用计算机或者其它视频设备进行显示。显示的物体可以是现实世界的实体，也可以是虚构的物体。三维模型已经用于各种不同的领域，电影行业将它们用于活动的人物、物体以及现实电影;视频游戏产业将它们作为计算机与视频游戏中的资源;在科学领域将它们作为化合物的精确模型;建筑业将它们用来展示提议的建筑物或者风景表现;工程界将它们用于设计新设备、交通工具、结构以及其它应用领域。三维模型经常用三维建模工具这种专门的软件生成。

一、常用的三维建模软件介绍

1、3DSMAX

3D Studio Max常简称为3ds Max，是Discreet公司开发的（后被Autodesk公司合并）基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。其前身是基于DOS操作系统的3D Studio系列软件。在Windows NT出现以前，工业级的CG制作被SGI图形工作站所垄断。3D Studio Max + Windows NT组合的出现一下子降低了CG制作的门槛，其首先开始运用在电脑游戏中的动画制作，后更进一步开始参与影视片的特效制作，现在更多的应用于室内建模。

2、C4D：

C4D全名CINEMA 4D，德国MAXON出的3D动画软体，是老牌的三维软件， 能够进行顶级的建模、动画和渲染的3D工具包。它是享有电影级视觉表达能力的3D制作软件，由于其出色的视觉表达能力已成为视觉设计师首选的三维软件。

C4D技术现在流行于电商设计，在平面设计、UI设计、 工业设计、影视制作方面也是广泛运用，很多电影大片的人物建模也都是用C4D来完成。

3、Maya

Maya是美国Autodesk公司出品的世界顶级的三维动画软件，应用对象是专业的影视广告，角色动画，电影特技等。May渲染真实感极强，是电影级别的高端制作软件。

集成了Alias/Wavefront 最先进的动画及数字效果技术。不仅包括一般三维和视觉效果制作的功能，而且还与最先进的建模、数字化布料模拟、毛发渲染、运动匹配技术相结合。可在Windows NI 与 SGI IRIX 操作系统上运行。在目前市场上用来进行数字和三维制作的工具中，Maya 是首选解决方案。

二、三维建模流程

数据预处理：  A、 将建模后得到的物体的几何模型数据转换成可直接接收到的基本图形的形式，如：点、线、（三角）面等;

B、对影像数据如纹理图像进行预处理，包括图像格式的转换、图像质量的改善及影像金字塔的生成等。

参数设置：三维场景进行渲染前，需要先设置线管的场景参数值，包括光源性质（镜射光、漫射光和环境光）、光源方位（距离和方向）、敏感处理方式（平滑或平面处理）和纹理映射方式等。此外，还需设定视点位置和实现方向（通过设 置观察点指定）等参数。

投影变换： 确定观察者和物体间的相对位置后，还要决定物体投影到屏幕上的方式。投影变换一般分为透视投影变换和正射投影变换两类。正交投影直接把物体投影到屏幕上，不改变其相对尺寸，反应物体的真实大小，主要用于工程图纸;透视投影遵守物体近大远小的投影规则，与摄影或人的视觉效果相似，有较强的立体感，所以在建立三维场景时通常采用透视投影变换。

视口变换：经光照模型计算可获得可见面元二维影像的明暗值，从而显示形成模型的浓淡渲染图。光照模型应考虑由环境分布光源综合引起的泛光、穿过物体表面被吸引并重新发射出来的漫反射光、由物体表面光洁度产生的镜面反射光（高光）等效应，最终以不同颜色（256 种）及其不同亮度（16 级）表现不同要素的表面光照特性。

消隐处理：为改善图形的真实感，消除多义性，在现实过程中应该消除实体中被隐蔽的部分，这种处理称为消隐。代表的算法有画家算法、深度缓冲区算法和光线跟踪算法。

纹理映射：为了增加模型的逼真性和现实性，可以在三维模型的灰度图上增加纹理使其成为具有纹理映射的三维模型。目前主要有从影像图上提取纹理和按照一定公式计算纹理两种方法对模型增加纹理映射。

各软件的具体流程细化后略有不同，以3dsmax为例介绍其建模一般流程：

（1）数据搜集与整理：将搜集好的数据绘成地形图将纸质地形图及校园规划图经过扫描数字化后导入计算机，经图像配准后进行矢量化，然后将拍摄得到的贴图资料导入计算机，利用Photoshop 软件对其进行处理，备三维模后贴图用。

（2）模型建立：模型的生成- -般有3种方法，即多边形、面片及NURBS建模，常用的立体图制作使用多边形建模，这样可以描述足够的细节，创建任何表面。三维模型的制作是依据AutoCAD对其进行矢量跟踪数字化，将CAD格式的地图导入到3DMax中，其底图在3DMax中形成一个很小的透视线条组，此时必须将顶视图（Top-view）， 前视图（Front view）， 左视图（Left view）， 透视图（Perspective view）中的底图按比例拉伸成具有一定高度的实体模型，即可以每增加一层在图上拉伸2.4mm。

（3）背景灯光的设置：灯光是用来模拟真实照明的一-类特殊对象，是构成场景的重要组成部分。在精美模型、真实材质的情况下，灯光效果的好坏直接影响整体的效果。

（4）成果输出：灯光设置完成后，便可以进行渲染地图的输出了。

三、插件运用

插件（Plug-in，又称addin、add-in、addon或add-on，又译外挂）是一种遵循一定规范的应用程序接口编写出来的程序。其只能运行在程序规定的系统平台下（可能同时支持多个平台），而不能脱离指定的平台单独运行。运用插件可以帮助我们更快速的建模、制作灯光、材质等。下面对平时常用的C4D插件及功能进行介绍

第一款：超实用Forester

Forester是一个植被创建插件，可以生成无数种草，树和植物，并且还附带有岩石发射器和散射功能，称为Multicloner。它的最新更新还与C4D的着色器集成在一起，因此可以为叶子随机着色。

第二款：JSplacement

JSplacement一个自带科技感的插件。他是一个纹理生成软件。支持生成和导出置换贴图，法线贴图，可用于各种三维软件和渲染中的置换，贴到置换通道里就可以轻松做出电子科技风格的效果。

第三款：超级布尔 MeshBoolean

C4D自带的布尔效果，如果涉及多个布尔运算经常会出现破面，而且布尔后的模型倒角也经常让我们头疼使用超级布尔这个插件对一个物体进行多次布尔运算，实现复杂的模型制作，并且轻松解决布尔后模型倒角问题。

第四款：Light Kit Pro3.0

Light Kit Pro3.0的提供了一个完整且可完全自定义的照明解决方案，提供了各种逼真的照明、面板和柔光箱等，可用来改善场景的照明。它易于使用，并且对渲染器Octane，Arnold和Redshift都支持。

作者簡介：

刘玉姗：（1998.5-），女，学生，学号：2017551125，成都银杏酒店管理学院信息工程管理系2017级数字媒体技术本科1班;指导教师：肖渝梅