2017年第7期
陈章斌
(福州外语外贸学院信息系，福建长乐350202)
摘要：随着虚拟现实技术的成熟发展，它已广泛地应用于生活的众多领域，虚拟现实平台软件层出不穷，其主要是更好展示所创造虚拟环境的真实性。但三维模型、动画的构建还需要借助第三方软件来实现。应用3DS MAX 强大的建模技术能较为真实地将图像及动画展示出来。文章结合虚拟演播厅的构建，探讨3DS MAX 在虚拟现实构建中三维模型建立的方法和技巧。 关键词：3DS MAX 建模；虚拟现实；优化基金项目：福建省教育科学规划“十二五”规划2014年度重点课题“基于3D 和Virtools 技术的虚拟演播厅灯光动画效果的模拟（FJJKCGZ14-193）”。 作者简介：陈章斌（1979-），女，福建福州人，硕士，副教授，主要从事
计算机网络及图形图像方面的研究。
虚拟现实（VR-virtual reality ），也称虚拟实境或灵境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之感觉身临其境的交互式视景仿真和信息交流，是一种先进的数字化人机接口技术。自从虚拟现实技术诞生以来，它已经在虚拟现实实验室、军事模拟、城市规划、地理信息系统、医学等领域中显示出巨大的经济、军事和社会效益，也是21世纪最具应用前景的技术之一。
巴布尔虚拟现实软件致力于实现实时三维空间的表现能力、人机交互式的操作环境以及给人带来身临其境的感受。对于虚拟演播厅的实现来说，任意一款虚拟现实软件足以展现其效果。文章所选用虚拟演播厅的设计软件是Virtools，该软件功能强大，具有很强的画质感和互动性，拥有专用脚本语言，跨平台性好；它支持多种3D 文件格式的读取，并能和大部分相关应用程序协同工作，低端硬件亦可流畅运行广阔复杂的场景。
虚拟演播厅的实现中，三维场景的建模是一项非常重要的内容。虚拟演播厅的实现考虑到经济、实用，采用的是桌面型的虚拟现实系统，由一台普通的计算机系统组成，使用者通过键盘和鼠标便可与虚拟环境进行交互。此系统结构简单，价格低廉，但要在一台普通计算机系统中顺畅运行整个演播厅的虚拟场景，对虚拟场景中模型的建立和优化提出了更高的要求。文中虚拟演播厅的实现是基于三维造型的虚拟现实，首先，通过3DS MAX 软件来构造实体模型，由图形图像工具制作模型的纹理贴图； 水利工程建设项目招标投标管理规定
然后，用Virtools 软件来模拟现实场景的交互。文章围绕虚拟现实场景中三维模型的构建方法和技巧进行探讨。
1三维场景建模的方法
演播厅三维场景的建模包括虚拟演播厅所要呈现的所有演播厅实体，比如演播厅的场地、灯光、舞台、摄像机等。场地可以采用演播厅的实地地形图，模型的纹理数据主要来自实地拍摄的数码相片。演播厅场地模型和各实体部件的建立是
直接利用3DS MAX 进行建模，添加纹理、经过渲染后导入Virtools。
23DS MAX 环境下模型的建立
虚拟演播厅的实地场地环境中，地面、墙体等封闭区域的制作，直接在3DS MAX 中绘制样条曲线，然后利用修改器列表中的挤出命令，挤出的数量设为零来实现，为了控制模型的大小，要对样条曲线的“边”和“步数”进行优化设置。演播厅中其他单个实体模型的建立，较为简单，一般先是在3DS MAX 中按照实际尺寸建立室内实体模型，然后利用处理好的数码照片进行贴图、渲染处理，就可以达到较好的效果。演播厅中实体模型的建立多数采用的是“样条曲线”加“挤出”命令来实现的，复杂的模型一般要借助“放样”“车削”方法来创建。为了更真实反映现实演播厅，演播厅中所有模型的材质全部来源于经
Photoshop 处理后的实地拍摄数码相片，为了能够正确显示贴图效果，所有模型在能够看到的面上附加了贴图坐标，即“UVW 贴图”。在一些重要部件要求精细部分，为了避免两个相邻面贴图产生缝隙，采用了“UVW 展开”命令进行贴图，尽量做到贴图效果与实际情况相符。
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3三维建模中的关键技术
荷马式比喻
三维模型的总个数、总面数和模型贴图总量以及贴图的大小，直接影响虚拟演播厅系统运行的速度，所以如何对模型个数、面数进行优化、减少贴图数量和贴图文件的大小，是虚拟现实中三维模型建立的关键技术之一；还有模型贴图照片的拍摄和处理方法对三维模型的渲染也是至关重要。在3DS MAX 中建模可以注意以下3点：①在构建三维模型时，注意模型个数、顶点数、边数、步数的优化。如果是样条曲线的“挤出”和“放样”命令创建的模型，对样条曲线的边数、步数和挤出段数进行优化处理，对放样模型图形步数和路径步数进行优化处理，删除模型中看不到的面，这样可以大大减少模型面数和图形个数。优化整合处理以后，可以大大节省计算机的运算次数。②对模型贴图的处理，要尽量保证模型渲染清晰度的基础上减少贴图的分辨率。在模型中，贴图纹理是影响数据量的重要因素。贴图纹理的大小直接关系到文件的渲染速度和整个数据量大小。因此，在处理贴图时，应将纹理尺寸（在不影响模型外观的前提下）调整到尽可能小。在特定情况下，可在3DS MAX 中调整纹理坐标和重复度，这样既可减小数据
（下转第95页）
时代农机
电子元件与材料TIMES AGRICULTURAL MACHINERY
第44卷第7期Vol.44No.7
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（上接第93页）（上接第92页）可为测量工作带来极大地便利。通过测量实践表明：使用RTK 测量可以提高效率和降低成本；在高精度的情况下，可以结合全站仪（或水平仪）方式进行测试，克服“通视条件”，“测站测定”等制约，大大降低了测绘人员的劳动强度，加上目前仪器的价格相对较低，已成为测绘仪器首选设备。
参考文献
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包的大小，也能提高模型纹理精细度。③对场景模型进行渲染后再实施烘焙操作，就可以把3DS MAX 中物体表面的光影关系以贴图的方式带到虚拟环境的场景中，达到物体的真实感。
43DS MAX 三维场景模型导入Virtools
将创建完好3DS MAX 三维模型组合调整后转换成Vir-
tools 识别的NMO 格式，然后导入到Virtools，利用它提供的BB 及其组合对模型赋予脚本，完成交互功能的实现。
5结语
文章结合虚拟演播厅灯光调试系统的实现，阐述了基于
3DS MAX 三维造型的三维场景建模方法及模型优化处理的
技巧。由于现有硬件设备的限制，虚拟现实平台对所有三维模型的要求并非一味地追求逼真，所以在
能够保证视觉效果的前提下，尽量采用比较简单的模型，能够用参数化方法构建的对象尽量用参数化方法构建。同时，在模型创作过程中，对模型进行分割，分别建模，以利于在虚拟现实系统中进而控制和操作，来达到最优化效果。
参考文献
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机电设计与研究
数，采取一定的处理措施获得其中的极小值点，此极小值点已经无限接近原函数的约束最优点，之后可以通过收敛准则的应用得到最优解。
（1）液压挖掘机工作装置结构优化设计变量约束的建立。为了获得最优解，首先就要对优化设计变量的约束条件进行明确，结构优化的约束条件主要包括几何约束条件以及性能约束条件两种类型。其中几何约束条件主要负责工作装置机构的实现，性能约束条件的内容主要包括运动、强度、稳定性等。通过不同的约束函数可以发挥出不同的作用，例如，运动约束函数可以保障液压挖掘机的工作装置在作业的过程中不会受到运动干扰。工作装置在实际作业的过程中必须保障自身的强度达到要求，结构强度约束函数的主要目标就是保障挖掘机液压缸的稳定性，因此，必须对工作装置在不同荷载作 用下受到的应力进行充分考虑。
图3基于拉格朗日乘子法的工作装置
结构动态优化基本流程
（2）基于拉格朗日乘子法的液压挖掘机工作装置结构动态优化。首先，结合第2阶的固有频率建立目标函数，之后确定所有约束条件下的函数，其中基本几何关系约束是为了保障工作装置各铰点连线之间的三角形和四边形关系成立。经验性几何关系约束主要包括液压挖掘机工作装置设计的经验知识，如此可以保障优化设计的结果和预期目标保持一致。结构静强度、稳定性约束则是为了保障挖掘机工作装置在实际作业的过程中拥有较好的强度以及稳定性。可制造性约束则能够保障挖掘机液压缸的可制造性。通过多个方程综合求解，即可得到最优解。基于拉格朗日乘子法的液压挖掘机工作装置结构动态优化的具体流程如图3所示。
4结语
综上所述，文章主要利用模态分析对影响液压挖掘机工作装置动态性能的频率进行了明确，之后通过拉格朗日乘子法的应用得出了优化问题的最优解。由此可见，给予模态分析的动态优化方法在液压挖掘机机构稳定性的提升方面能够发挥出巨大的作用。
参考文献
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