基于3DS MAX上網(wǎng)絡仿真課題三維建筑模型及場景建設

薛媛媛

（山西交通職業(yè)技術學院，山西 太原 030031）

基于3DS MAX上網(wǎng)絡仿真課題三維建筑模型及場景建設

薛媛媛

（山西交通職業(yè)技術學院，山西 太原 030031）

文章主要討論了基于3DS MAX虛擬現(xiàn)實技術上在網(wǎng)絡仿真課題中，如何創(chuàng)建建筑模型、室內空間場景和相關動畫，以及在創(chuàng)建建筑模型和動畫的過程中產(chǎn)生的主要問題。最終通過對3DS MAX仿真場景在虛擬現(xiàn)實中的應用，創(chuàng)建一個虛擬的網(wǎng)絡實訓基地。

3DS MAX；三維建筑模型；虛擬網(wǎng)絡空間

根據(jù)國家高職教育的發(fā)展趨勢，大力提倡充分利用現(xiàn)代化信息技術的發(fā)展優(yōu)勢，以提高學生的職業(yè)技術能力。在這一精神的指導下，根據(jù)信息網(wǎng)絡的教學特點，從中引入以3DS MAX三維空間為基礎的計算機網(wǎng)絡虛擬教學平臺，以加強學生直觀的理解能力，從而全面提高學生的職業(yè)技術素質。

在以3DS MAX為基礎的技術支持上實現(xiàn)網(wǎng)絡仿真的開發(fā)與應用，是網(wǎng)絡仿真設計中的一項突破。網(wǎng)絡仿真是為了能更好地讓學生學習計算機網(wǎng)絡知識，從而利用3DS MAX虛擬三維空間創(chuàng)建一個虛擬的網(wǎng)絡公司，利用虛擬網(wǎng)絡提供給學生學習網(wǎng)絡知識的環(huán)境。通過3DS MAX仿造真實的場景應用，使得學生在學習的過程中能夠產(chǎn)生直觀的了解，以提高學生網(wǎng)絡運行及相應的網(wǎng)絡知識能力。

一、3DS MAX概述

3DS MAX是Autodesk公司推出的可在個人計算機上運行的制作三維建筑模型動畫軟件，是目前工程及建筑效果圖設計應用最廣泛的三維軟件。它不僅可以設計建筑模型，渲染仿真場景，同時可以制作復雜動畫，是三維虛擬空間設計中最普及的軟件。3DSMAX作為這一實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實仿真課題的制作軟件，是因為3DSMAX在三維空間中的虛擬建造可以逼真地實現(xiàn)現(xiàn)實生活中仿真的場景及動畫，大大提高人們的直觀效果。

二、課題概述

1.課題定位

網(wǎng)絡仿真虛擬開發(fā)應用課題是在高教 [2006]16號文件《教育部關于全面提高高等職業(yè)教育教學質量的若干意見》的內容以及“以就業(yè)為導向，以能力為根本，走產(chǎn)學結合的辦學路子”的精神指導下，根據(jù)高職院校的培養(yǎng)目標，通過對許多網(wǎng)絡設備公司、網(wǎng)絡施工企業(yè)進行調查研究，分析網(wǎng)絡技術崗位的具體要求，從而使學生達到學習和掌握計算機網(wǎng)絡技術崗位的職業(yè)能力以及相關要求。

2.課題目標

網(wǎng)絡仿真虛擬開發(fā)應用課題的主要目標是以提高學生學習計算機網(wǎng)絡實訓教學水平為目的，利用3DS MAX的三維建筑模型及場景建設制作仿真的教學系統(tǒng)，以提高學生的動手能力和對知識的了解能力。

3.3DS MAX三維建筑模型及場景建設在課題中的作用

網(wǎng)絡仿真虛擬開發(fā)應用的基礎是需要有虛擬空間的平臺來實現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡的應用。3DS MAX的三維建筑模型就是用以搭建平臺來實現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡的系統(tǒng)。在網(wǎng)絡仿真虛擬開發(fā)應用這個課題中，三維虛擬操作起著十分重要的作用。

4.課題說明

《網(wǎng)絡仿真的集成、開發(fā)與應用》研究課題是山西省交通廳的科研計劃項目，于2008年12月結題。

三、收集數(shù)據(jù)及整理

根據(jù)網(wǎng)絡仿真虛擬開發(fā)應用課題的需求，在3DS MAX三維虛擬空間的平臺上，首先需要創(chuàng)建一個網(wǎng)絡實驗室和一個網(wǎng)絡實訓基地。另外，網(wǎng)絡實驗室需要若干實訓設備，重點在網(wǎng)絡實訓基地的建設。網(wǎng)絡實訓基地首先需要根據(jù)地形按照1∶10000的比例在Auto-CAD中繪制相關的設計圖形，接著拍攝一定的實際圖片，這些圖片在Photoshop中修改后將準備在3DS MAX三維虛擬空間后期制作貼圖需要。同時，根據(jù)網(wǎng)絡實訓的相關設備在AutoCAD中繪制比例真實的設備圖形，為后期導入3DSMAX三維虛擬空間做輔助作用。

四、網(wǎng)絡仿真中三維建筑模型及場景建設

1.三維建筑模型建設

3DS MAX三維設計中包含多種建模方式，如Geometry(幾何體建模)，Shapes(二維圖形建模)，NURMS（NURMS曲線物體建模），Patch（Patch物體建模），Polygon（Poly物體建模），Polygon Mesh（Poly面片物體建模）等。建筑物的建造多使用Geometry(幾何體建模)，這種建模方式較為方便，對于建筑物和建筑場景的三維空間建設較為簡易，是建筑空間設計中常用的建模方式。

Geometry(幾何體建模)中包含多種建模類型，Standard Primitives（標準幾何體建模），Extended Primitives（擴展幾何體建模），Compound objects（合成物體建模）。根據(jù)仿真網(wǎng)絡實訓基地的需求，將實訓基地設計為六層，利用Standard Primitives（標準幾何體建模）將基礎建筑模型完成后，就需要在Compound objects（合成物體建模）中利用Boolean（布爾運算）和Loft（Loft放樣）進行窗戶、門和相應裝飾物體的修改增加。其中門、窗等物體在建筑物中的增減盡量在Boolean（布爾運算）中進行，以便后期需修改門窗尺寸時可在Boolean Parameters（布爾運算參數(shù)）下的Operands（運算物體）中選擇A或B物體直接進行修改，但應當引起注意的是，需要物體在Array（陣列）時選擇Instance（關聯(lián)復制）。建筑物屋頂、修飾面等需要修改的物體可將其為Editable Mesh（編輯面片物體）物體或進入Edit Mesh（編輯面片）修改編輯選項中對其 Vertex（頂點）、Edge（邊）、Face（邊界面）、Polygon（多邊形）、Element（元素）逐一進行層級調整和編輯，最終完成網(wǎng)絡實訓基地的建筑設計。

2.三維室內建筑模型建設

根據(jù)虛擬網(wǎng)絡實驗基地的要求，在建筑模型的室內部分需要完成大廳設計和兩個實驗室的模型建設。在室內設計中首先需要運用Geometry(幾何體建模)完成樓層分隔和樓梯的建設，樓梯為雙跑樓梯。一層為網(wǎng)絡實驗基地的大廳部分，在這個部分里，有辦公區(qū)和網(wǎng)絡實驗主管區(qū)，進入這個大廳后，可由指定路線進入辦公區(qū)，學生在實際操作時，尋找自己合適的崗位人員。根據(jù)這一需求，首先進行辦公家具的建造，創(chuàng)建辦公家具多用Geometry(幾何體建模)或Patch（Patch物體建模）或Polygon（Poly物體建模），這樣，物體除了可以創(chuàng)建較為規(guī)矩的幾何圖形外，還可創(chuàng)建形狀各異的其他模型，最后調入人物模型，完成室內空間的設計。

3.其他三維模型建設

在虛擬網(wǎng)絡實驗基地和虛擬網(wǎng)絡實驗室的設計過程中有很多特殊的網(wǎng)絡實驗設備，這些實驗設備同樣需要利用3DS MAX三維設計來表現(xiàn)，所以在這些物體的設計過程中會有一定的難度，如水晶頭的制作和夾水晶頭鉗的制作。在制作水晶頭的過程中，主要是利用Edit Mesh（編輯面片），修改編輯其 Vertex（頂點）、Edge（邊）、Face（邊界面）、Polygon（多邊形）、Element（元素），對其進行Divide（細化），Extrude（擠壓），Bevel（倒角），Attach（結合）等。在夾水晶頭鉗的制作中主要利用Geometry(幾何體建模)中的 Shapes（二維圖形建模），并根據(jù)其所屬比例在AutoCAD中繪制夾水晶頭鉗的正面圖，接著從AutoCAD中導入到3DS MAX里，利用Shapes（二維圖形建模）修改導入物體的Vertex（頂點），利用焊接工具將其連接到一起，用Extrude（擠壓）工具轉化為三維圖形，再用Geometry(幾何體建模)和Edit Mesh（編輯面片）修改完成物體的制作。

4.相關動畫的設計

3DSMAX已是十分普遍的制作動畫軟件，在網(wǎng)絡仿真虛擬開發(fā)應用這個課題中需要利用3DS MAX制作相應的幾段動畫，然后在3DS MAX的插件以及動畫制作軟件FLASH中制作完成。制作幾段動畫就需要在3DSMAX的場景中建立幾個Cameras（攝像機），然后利用Shapes（二維圖形建模）中的Line（線）繪制幾段路徑，將 Cameras（攝像機）通過 Path Constraints（路徑約束）附著到Line（線）上，接著根據(jù)自己的時間比例建立動畫，修改Path Constraints（路徑約束）的相關參數(shù)并完成動畫制作。

［1］黃小剛，李偉程.山西師大主校區(qū)三維虛擬校園的建設研究［J］.山西師范大學學報,2008，(2).

［2］蘭昱.計算機輔助設計 3DSMAX［M］.南京：江蘇美術出版社，2008.

［3］王琦.3DS MAX5白金手冊［M］.北京：北京科海電子出版社，2004.

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1673-0046（2010）6-0174-02