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3DMAX论文

摘要

随着“数字地球”概念的提出，数字化的浪潮已经在中国掀起，由此引发了一系列数字化建设的概念。

目前，数字化校园的建设也已经纳入了高校建设的重要议程，各高校也相继实现了校园的计算机网络系统、自动化办公系统、校园电子商务系统、网络图书馆系统和校园管理系统，从整体上提高了学校的办公水平，提高了学校的知名度和竞争力。

随着信息可视化技术的发展及广泛应用，出现了一种全新的数字校园理念，即三维可视化虚拟校园

本文主要是利用3D-MAX软件对校园图书馆进行处理。

用命令面板中的建模工具建立图书馆的主体模型，使用修改命令对模型进行局部的修改。

建立材质库，编辑材质，将材质赋予到对应模型。

建立天空的模型并贴图，设置好灯光的效果，并将整体模型渲染。

完成图书馆模型的为三维可视化校园的建立做基础。

关键词：

3D-MAX;数字校园；建模；渲染

Abstract

With"digitalearth"theconceptofdigitalwaveinChinahasbeenlifted,whichresultsinaseriesoftheconstructionofdigitalconcept.Atpresent,theconstructionofthedigitalcampushasalsobroughtintotheagendaoftheconstructionofcollegesanduniversities,variousuniversitieswererealizedthecampusnetworksystems,andofficeautomationsystem,campuse-commercesystem,networklibrarysystemandcampusmanagementsystem,andimproveoveralltheschoolofficelevel,andimprovetheschool'spopularityandcompetitiveness.Alongwiththeinformationvisualizationtechnologyandthedevelopmentofwideapplication,therewasakindofbrand-newdigitalcampusconcept,namely3dvisualizationvirtualcampus

Thispaperistheuseof3D-MAXsoftwareoncampuslibraryprocessing.Usingthecommandpanelinthemodelingtooltocreatethemainmodel,usingamodifiedcommandonthemodelofthepartialmodification.Buildingmaterialslibrary,editorialmaterial,thematerialgivestothecorrespondingmodel.Establishmentofthemodeloftheskyandmap,setthelightingeffects,andtheoverallmodelrendering.

Keywords:

3D-MAX;Digitalcampus;Modeling；Rendering

第1章绪论

1.1数字校园概述

数字校园从广义上说就是校园信息化，是利用先进的信息化手段和工具，实现从环境、资源到活动的全部数字化，在传统校园的基础上构建一个数字空间，拓展现实校园的时间和空间维度，提升传统校园的效率，扩展传统校园的功能，最终实现教育过程的全面信息化，从而达到提高教育管理水平和效率的目的。

“数字校园”包括信息的获取、处理和应用，采取不同方式的遥感与非遥感手段获得海量的校园数据，并用计算机将它们和与之相关的其他数据以及应用模型结合起来。

在网络系统中重现真实的校园。

通过对国内外数字校园发展现状的分析,未来的理想校园已不再仅仅是传统的现实校园，应该包括现实中的校园和架构在此基础之上的“数字校园”两大体系。

现实校园是建立在传统部门的基础之上，通过硬件和软件的组合形成新型的数字校园。

从软硬件角度划分，数字校园包含两部分内容:

第一，硬件部分，也就是构成数字校园的所有硬件设施。

主要包括校园中的网络布线、计算机的硬件配置交换机和路由器的分布结构、服务器的具体架设等;第二，数字校园的软件囊括了数字校园的全部软件环境，即包括操作系统、办公自动化系统、管理信息系统、网络教学系统在内的完整软件系统等。

任何与校园有关的信息都将被定位，并与空间数据联系起来。

用户可以图文并茂地查询校园信息。

获得最为直接的效果。

数字校园具有很大的集成度，用户可以随时获得所需的信息，就如同身在校园之中一般，给学校的各项工作都带来很大方便，同时可以为学校带来可观的社会效益。

最终使教育资源得到合理和有效的利用，从而实现传统教学模式的根本转变，同时也为“数字社区”和“数字城市”的建设起到了示范和试验作用。

为了建设符合时代发展要求的现代化的数字校园体系，应当通过现代化手段，方便地实现学校的教学、科研、管理、服务等活动的全部过程，从而达到提高教学质量、科研水平、管理水平。

以下六个方面是数字校园建设中的关键技术。

1.1.1数字建模技术

数字建模技术包括地形几何建模技术、建筑物几何建模技术和纹理映射建模技术。

数字地形通常有等高线、规则格网（Grid）和不规则三角网（TIN）三种不同的表示方法。

其中等高线的表示方法被广泛应用于各种地形图和现代地理信息系统中，它是用二维手段表示三维物体的常用方法。

而用规则格网来表示地形高程域的数据则是随着计算机的出现而提出的，它实际上使用一个二维的数组来表示地形的高程，其格网的平面坐标通常是缺省的，而另一种则是用不规则三角网来表示地形。

在三维场景中，除了建筑物外，还存在大量的不规则物体需要模拟:

如天空、树木、花草、路灯等等，它们是构成地形环境、提高逼真度必不可少的部分。

纹理的意义可简单归纳为:

用图像来替代物体模型中的可模拟或不可模拟细节，提高模拟逼真度和显示速度。

因此采用纹理映射技术较好地模拟这类物体，实现逼真度和运行速度的平衡。

1.1.2无线校园网技术

怎样才能满足教育用户日益增长的网络需要呢?

原来局限于在办公室的有线网络显然已经不能满足需求。

能在教室、多媒体教室、阶梯教室、礼堂、会议室、图书馆甚至在体育馆、足球场、操场等场所连接互联网成为他们迫切的渴望，总之只有随时随地能够连接到网络才能满足目前教育网用户对网络的需求。

针对较大型的建筑物如礼堂、图书馆等，用户可以利用已经存在的有线网络接口，轻松解决无线局域网的安装布设，可以很容易的扩展信息接入点的密度，实现移动办公。

系统应用时，用户只需通过一张小小的射频卡，就可以使学校内的计算机由单元化的单机办公设备转向一种集办公、管理、教学、学术交流为一体的综合性信息资源，为学校提供一个覆盖全校范围的安全、可靠、快速、灵活的校园网络，使学校的教学、科研和管理有先进的计算机网络环境。

1.1.3身份认证技术

为了在校园网中实现基于用户的网络管理，要求所有用户在使用网络资源以前要先登录认证服务器以确认身份，然后将用户的身份和他所使用的IP地址绑定，以解决IP地址盗用的问题，同时实现基于用户的计费等管理。

用户登录应用系统申请服务时，提供一个由统一身份认证系统发给的身份认证令牌，由应用系统将这个认证令牌交给统一身份认证服务系统进行认证，确认用户身份后应用系统根据用户的身份授予用户相应的访问权限。

每个应用系统要使用统一身份认证模式，它必须先向统一身份认证系统进行注册，提供必须的信息，包括应用系统的身份信息，应用系统所有合法用户的信息、应用系统的访问控制信息、应用资源的访问控制信息等。

应用系统注册后其用户组信息存储在目录数据库中，应用系统要求统一身份认证系统认证用户身份信息时，统一身份认证系统根据用户身份查找该用户在应用系统中所属的用户组，并将该信息返回给应用系统，应用系统根据用户所属组别决定用户权限。

因此用户得到应用系统的授权经过下面3个步骤:

登录统一身份认证系统确认身份;向应用系统提出服务申请，并提交身份证明;应用系统将用户的身份证明交统一身份认证系统认证并得到用户授权信息，应用系统根据用户授权信息返回给用户服务申请应答。

1.1.4校园一卡通技术

校园一卡通系统架构在校园网之上，利用计算机、网络、终端等设备，充分整合校园网络资源,借助IC卡载体，实现信息化管理，为实现全面数字校园提供了良好平台。

一卡通目前还没有统一的概念，一卡就是在同一张卡上实现多种不同功能的智能管理，一张卡通行于很多的设备。

校园一卡通系统可供学生用于校园内部处理杂务，购买食品、饮料、书本，借阅图书等。

一卡通不仅方便了大家使用，也是学校信息化水平的重要标志。

这个系统不仅要求数据的绝对准确和安全，而且要求24小时工作。

数字校园中的每一个成员在数字空间有一个固定的电子身份，电子身份由权威管理部门维护供数字校园使用，以保证用户的准确性和一致性。

校园一卡通利用IC卡作为电子身份__的载体。

使教师、学生在校园中能够使用IC卡完成一系列与其身份相关的活动，如注册、借/还书、上机、就餐等。

1.1.5流媒体技术的应用

流媒体，即无须下载，可在线即时收听收看的媒体。

流媒体技术是一个综合的技术，它包括采集、编码、传输、储存、解码等多项技术。

流媒体应用系统一般由编码端、服务器端和用户终端三部分组成。

为了方便与授课老师不在同一个教室的学生能与老师在授课过程中实时地交流问题，可以在学生所在的教室安装摄像机和编码计算机，用来拍摄并上传提问学生的影像，并在授课老师所在的教室安装一台终端计算机和投影仪，用来播放提问学生的视频，从而达到老师和异地学生的实时交互。

为了实现交互教学，需将一台摄像机放在教师授课的教室，摄像机拍摄的教师授课过程实时地被传输到流媒体编码机，经过采集卡的采集、编码后再实时地上传给流媒体服务器，再由流媒体服务器实时发布到其它教室的终端计算机，并利用投影仪将教员的授课过程实时地播放出来，供其它教室的学生观看。

流媒体技术在学校的应用前景广阔，可用于课件点播、交互教学、电视转播、远程监控、视频会议等。

1.1.6远程虚拟大学的建立

现实校园是数字校园的基础，数字校园是现实校园通过信息技术在时间和空间上的扩展与延伸，它包含了现实校园及其所衍生出来的数字空间，虚拟大学是数字校园的远程教育功能部分，是数字校园的对外服务的部分职能，它是传统校园数字化后社会功能的延伸。

虚拟大学就是指在传统数字校园的基础上，数字校园远程教育职能的延伸。

远程教育并不是传统教育的简单扩展，成功的远程教育也不会因数字化和网络化技术的运用而自然获得。

可以设想随着信息技术的发展，在即将到来的社会里，只要有一台笔记本电脑或PDA，便可以在任何时间、任何地点不间断随意无线上网。

学员可以实时地查阅资料，进行图书馆电子借阅、国际著名电子期刊浏览，或在电脑上完成论文并递交到导师信箱，或上网访问。

未来的高校会被建设成一个超越时间、超越空间的虚拟大学。

使得学员们可以方便地利用网上学习系统的各种学习设施，从而实现远程考试、远程讨论，多媒体作业等，同时，学员的学习记录将会被进行统计分析，并将结果反馈给学员和有关人员，以提高学习的效率。

通过无线网络的建设，不仅拓展了联网方式，而且实现了移动教育。

目前国内正在研制开发基于有线网（互联网、电话网、光纤等）和无线网（卫星网络、移动通信网、无线局域网、蓝牙技术等）的移动大学系统（MVC）。

该系统能够为校园内的用户和校园外的用户提供了大规模的移动计算环境，而且目前北大已经实现了移动办公系统、移动BBS讨论系统、移动答疑系统、移动新闻系统、移动教室管理系统等。

目前,美国大学校园的信息化建设己经涉及图书馆网络、学校管理工作、教学活动、科研活动、学生日常生活的各个方面,美国大学“虚拟校园”的大门已经敞开。

在世界各国校园信息化建设的大潮促进下,我国校园信息化建设的迅速发展,首先起步的是国内一些知名大学。

北京大学已经建成比较成熟的数字校园工程--“数字北大”,“数字北大”规划了数字校园工程。

成都理工大学也提出数字化校园工程--“数字成都理工大学”。

国内其它许多各个高校也陆续开始建立大量的涉及行政管理、教育科研、电子教学、远程教育、信息交流,以及对外技术交流与合作服务等业务的数字校园工程。

希望能够在原有网络资源的基础上,建成快速、可靠的信息网络,从而满足教学、科研和各项管理工作需求。

我所做的设计便是其中数字建模中的一部分，利用3DMAX完成内蒙古农业大学西区三维平面图的部分建模工作。

第2章3D-MAX程序简介

3DStudioMax，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。

其前身是基于DOS操作系统的3DStudio系列软件，最新版本是2012。

在WindowsNT出现以前，工业级的CG制作被SGI图形工作站所垄断。

3DStudioMax+WindowsNT组合的出现一下子降低了CG制作的门槛，首选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，例如X战警II，最后的武士等。

2.13D-MAX简介

3DStudioMax在应用范围方面，广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化

等领域。

拥有强大功能的3DSMAX被广泛地应用于电视及娱乐业中，比如片头动画和视频游戏的制作，深深扎根于玩家心中的劳拉角色形象就是3DSMAX的杰作。

在影视特效方面也有一定的应用。

而在国内发展的相对比较成熟的建筑效果图和建筑动画制作中，3DSMAX的使用率更是占据了绝对的优势。

根据不同行业的应用特点对3DSMAX的掌握程度也有不同的要求，建筑方面的应用相对来说要局限性大一些，它只要求单帧的渲染效果和环境效果，只涉及到比较简单的动画；片头动画和视频游戏应用中动画占的比例很大，特别是视频游戏对角色动画的要求要高一些；影视特效方面的应用则把3DSMAX的功能发挥到了极致。

3dmax（简称max）软件，由国际著名的Autodesk公司的子公司Discreet公司制作开发的，它是集造型、渲染和制作动画于一身的三维制作软件。

从它出现的那一天起，即受到了全世界无数三维动画制作爱好者的热情赞誉，max也不负众望，屡屡在国际上获得大奖。

当前，它已逐步成为在个人PC机上最优秀的三维动画制作软件。

软件历史

　　1990Autodesk成立多媒体部，推出了第一个动画工作――3DStudio软件；

　　1996Autodesk成立Kinetix分部负责3ds的发行；

　　1999Autodesk收购DiscreetLogic公司，并与Kinetix合并成立了新的Discreet分部；

DOS版本的3DStudio诞生在80年代末，那时只要有一台386DX以上的微机就可以圆一个电脑设计师的梦。

但是进入90年代后，PC业及Windows9x操作系统的进步，使DOS下的设计软件在颜色深度、内存、渲染和速度上存在严重不足，同时，基于工作站的大型三维设计软件Softimage、Lightwave、Wavefront等在电影特技行业的成功使3DStudio的设计者决心迎头赶上。

与前述软件不同，3DStudio从DOS向Windows的移植要困难得多，而3DStudioMAX的开发则几乎从零开始。

2.23D-MAX应用领域

1、游戏动画

　　主要客户有EA、Epic、SEGA等，大量应用于游戏的场景、角色建模和游戏动画制作。

3dsmax参与了大量的游戏制作，其他的不用多说，大名鼎鼎的《古墓丽影》系列就是3dsmax的杰作。

即使是个人爱好者利用3dsmax，也能够轻松地制作一些动画角色。

对于3dsmax的应用范围，只要充分发挥想象力，就可以将其运用在许多设计领域。

2、建筑动画

　　北京申奥宣传片等。

绘制建筑效果图和室内装修是3dsmax系列产品最早的应用之一。

笔者开始也就是本着这个目的接触3dsmax的。

先前的版本由于技术不完善，制作完成后，经常需要用位图软件加以处理，而现在的3dsmax直接渲染输出的效果就能够达到实际应用水平，更由于动画技术和后期处理技术的提高，这方面最新的应用是制作大型社区的电视动画广告。

3、室内设计

　　在3DMAX等软件中，可以制作出3D模型，可用于室内设计、例如沙发模型、客厅模型餐厅模型、卧室模型，室内设计效果图模型等等。

4、影视动画

《阿凡达》《诸神之战》《2012》等热门电影都引进了先进的3D技术。

前面已经说过3dsmax在这方面的应用。

最早3dsmax系列还仅仅之是用于制作精度要求不高的电视广告，现在随着HD（高清晰度电视）的兴起，3dsmax毫不犹豫的进入这一领域，而Discreet公司显然有更高的追求，制作电影级的动画一直是奋斗目标。

现在，好莱坞大片中常常需要3dsmax参与制作。

5、在虚拟现实中的运用

建三维模型，设置场景，建筑材质设计，场景动画设置，运动路径设置，计算动画长度，创建摄像机并调节动画。

3dsmax模拟的自然界，可以做到真实、自然。

比如用细胞材质和光线追踪制作的水面，整体效果没有生硬、呆板的感觉。

2.33D-MAX安装过程

打开程序所在文件夹，双击下载路径目录中的setup.exe文件运行安装，如下图2-1：

图2-13DMAX安装

输入注册密码“visualize”后按键盘上的Enter键继续，如图2-2：

图2-23DMAX安装

这里用鼠标左键点击选择“安装产品”，如图2-3：

图2-33DMAX安装

这时进入到选择安装产品界面，按默认即可，然后点击下一步，如图2-4：

图2-43DMAX安装

选中我接受，点击下一步，如图2-5：

图2-53DMAX安装

输入下图中的序列号，或者666----98989898，姓氏一栏随便输入，然后下一步继续，如图2-6：

图2-63DMAX安装

选择自己要安装的路径，首先点击如图2-7中的“配置”：

图2-73DMAX安装

首先配置的是Autodesk3dsMax200932位一栏，下一步继续：

如图2-8

图2-83DMAX安装

这里选择安装路径，我选择安装在了D盘，然后下一步继续，如图2-9：

图2-93DMAX安装

这里按默认即可，下一步继续，如图2-10：

图2-103DMAX安装

到了这里再点击AutodeskBackburner2008.1一栏选择安装路径，点击下一步继续，如图2-11：

图2-113DMAX安装

点击“配置完成”，如图2-12：

图2-123DMAX安装

这时回到了安装界面，点击安装继续,如图2-13：

图2-133DMAX安装

这时进入安装Autodesk3dsMax2009过程中，安装过程的快慢与自己的电脑性能有关，请耐心等待，如图2-14：

图2-143DMAX安装

好了，到了这里已经安装完成，点击完成结束，如图2-15：

图2-153DMAX安装

双击桌面上的Autodesk3dsMax2009运行程序，这时会弹出一个小窗口验证你的许可证，如图2-16：

图2-163DMAX安装

然后进入产品激活界面，下一步继续，如图2-17：

图2-173DMAX安装

在“输入序列号或编组ID”一栏666----69696969或者666----98989898，要与前面输入的一样。

这里在“申请号”一栏用鼠标选中里面的号码，按键盘上的Ctrl+C复制。

然后选中界面中的“输入激活码”与“粘贴激活码”。

如图2-18：

图2-183DMAX安装

到了这里打开注册机，这个3dsmax2009自带注册机，好了，把刚才我们复制的申请号按键盘上的Ctrl+V粘贴到注册机的“RequestCode”一栏中，然后按下Calculate按钮，如图2-19：

图2-193DMAX安装

这时的激活码就出现在AuthCode栏中，用鼠标选中，按键盘上的Ctrl+C复制，如图2-20：

图2-203DMAX安装

这时回到我们的Autodesk3dsMax2009注册界面，把刚才的激活码按Ctrl+V粘贴上，然后下一步继续，如图2-21：

图2-213DMAX安装

激活程序已经完成，点击完成结束，如图2-22：

图2-223DMAX安装

点击完成后进入Autodesk3dsMax2009的启动中，如图2-23：

图2-233DMAX安装

启动完成后的界面，如图2-24：

图2-243DMAX安装

到了这里Autodesk3dsMax2009的安装已经全部完成。

第3章图书馆的3D-MAX模型建立

本章主要介绍如如何利用3D-MAX建立校园建筑物模型的步骤，并以图书馆为例进行详尽解释。

3.1基础建模类型

3.1.1内置模型建模

内置模型建模是将系统提供的标准几何体和扩展几何体进行组合而搭建组合成一个三维模型。

这是3DSMAX三维建模技术中最基本、最简单的建模方法。

内置模型——是指系统内部提供的可以直接创建物体的模型。

有标准几何体和扩展几何体。

内置模型可以搭建简单的模型，同时也是创建复杂模型的基础。

通过对内置模型的编辑可以创建出难以想象的复杂模型。

3.1.2二维形体建模

二维形体建模是指具有两个坐标值、有样条曲线和形状组成图形。

样条曲线是一种数学法则的特殊类型的线条，形状是各种成形的标准图形。

3DSMAX中有原型、椭圆、矩形等等图形。

二维形体建模技术在3DSMAX的地位十分重要；可以用样条曲线创建动画路径、放样建模和NURBS的对象；二维形体经过挤压、车削等操作可以转化为三维物体。

3.1.3挤压建模

在现实世界中有许多横截面相同的物体，如立体文字、桌子、书架、浮雕、凹凸形标牌、墙面、地形表面等。

这些物体都可以通过沿其截面曲线法线方向拉伸挤压得到。

挤压的基本原理是以二维图形为轮廓，制作出形状相同、但厚度可调的三维模型。

从理论上说，凡是沿某一个方向横截面形状不变的三维物体都可以采用挤压建模的方法创建。

3.1.4车削建模

现实世界中的许多物体或物体的一部分结构是原型对称的，如花瓶、茶杯、饮料瓶以及各种柱子等等。

这些物体的共同点就是可通过该物体的某一截面曲线绕中心旋转而成。

车削建模思路是先从一个轴对称物体分解出一个刨面曲线，绘制该曲线的一半，绘制时可用曲线编辑器对曲线进行修改或进行布尔运算。

在确定旋转的轴向和角度后使截面曲线沿中心轴旋转，从而生成一个对称的三维模型。

车削建模也称旋转放样，与挤压建模过程相似，是二维图形转为三维模型的基本方法之一。

3.1.5放样建模

放样是一种古老而传统的造型方法。

古希腊的工匠们在造船时为了确保船体的大小通常是先制作出主要船体的横截面，再利用支架将船体固定进行装配。