浅谈Creator三维建模时的几个方法

浅谈Creator三维建模时的几个方法

发表时间：2016-03-17T14:30:19.610Z 来源：《基层建设》2015年20期供稿作者：廉光伟1 胡云龙2

[导读] 天津市测绘院天津 300381 随着三维展示技术的不断成熟，中国各地的数字城市建设在逐步推进，产生了多种模型的建立方式和应用领域。

廉光伟1 胡云龙2

天津市测绘院天津 300381

摘要：本文通过对比3DS Max和Creator的主要性能，阐述了在使用Creator软件对3DS Max所建立的模型进行优化时需要采用的几种技术和需要注意的一些问题，对三维建模的模型优化具有一定的参考价值。

关键词：3DS Max；Creator；三维建模；实例化；LOD

1引言

三维GIS能提供更为丰富的城市空间信息，对客观世界的表达给人以更为真实的感受，方便人们在空间的、立体的环境下进行浏览、分析和决策。

随着三维展示技术的不断成熟，中国各地的数字城市建设在逐步推进，产生了多种模型的建立方式和应用领域。上海市测绘院是通过对基于机载激光雷达技术的数据获取方法、数据处理方法展开研究，制定了相应的标准和规范为三维模型的大规模生产奠定了基础，研制出三维模型数据管理系统，并通过了上海市科委的验收。南京市采用skyline软件采用DOM数据也制作了市域的三维模型，取得了良好的效果。

然而对于三维GIS而言，人们也需要建立一定数量的建筑物三维模型来更好地表达空间信息，尤其在进行规划决策、仿真规划审批时，建筑的三维模型是必不可少的。有利于加快规划评审，提高决策的科学性、合理性有效解决，设计、管理、实施脱节的问题，有利于规划实施。

2目前建模的软件简介

现在流行的三维建模工具主要有AutoCAD，3DS Max，Multigen Creator。AutoCAD允许用户借助灵活的体、面、边编辑技术编辑三维实体，实现面的移动、旋转、平移、删除、复制、改变颜色、实体的拆分或检查实体的有效性。3DS Max建模功能强大，对对象的细节描述非常生动，适合于对象的精细建模；但是其建模数据量非常大，不能满足实时渲染对数据量的要求，需要简化、消除冗余数据才能用于虚拟城市三维建模。3DS MAX的几何建模方法主要有多边形（Polygon）建模、非均匀有理B样条曲线建模（NURBS）、细分曲面技术建模（Subdivision Surface）。在用3DS MAX为VR系统创作好模型后，结合VR系统的要求，看是否需要采用诸如LOD（Level of Detail）模型，如果需要可利用MAX 自带的LOD插件直接生成对象的LOD模型，最后根据VR系统的编辑环境将模型输出为编辑环境所能接收的文件类型。

Multigen Creator 是专门为复杂的虚拟场景实时漫游设计的建模工具软件集，将多边形建模、矢量建模和地形生成集成在一个软件包中的手动建模工具里，包括多边形和纹理建模、矢量编辑和建模以及地形地表生成等功能子模块。有良好的用户交互界面，建模速度快，而且它建立的模型较小，不会影响虚拟环境的实时性，Creator软件区别于CAD等其他建模软件，主要考虑在满足实时性的前提下如何生成面向仿真的、逼真性好的大面积场景。它的数据库格式OpenFlight 已成为仿真领域事实上的业界标准，在专业市场的占有率高达80 % 以上，是虚拟现实/ 仿真业界的首选产品。Creator 还拥有强大的兼容性，与许多重要的VR 环境兼容，可以转换VRML、3DS MAX、AutoCAD、Photoshop、Wavefront的数据。正是这种兼容性，使得Creator 在与其他软件联合使用中，可以充分发挥各个软件的长处，最大限度地提高工作效率。

通过比较，我们在制作建筑的三维模型时可以考虑先使用3DS Max来建立精细模型，再使用Creator对模型进行优化，以达到减小存储空间，提高运行速度的效果。

3 Creator 用于建筑三维建模的几个方法

MultiGen的数据格式OpenFlight使用几何层次结构和属性来描述3维物体，它采用层次结构对物体进行描述，可保证对物体顶点和面的控制。图1是模型，图2是图1对应的层次结构图。

图1 图2

3.1 层次细节技术（LOD）

LOD技术通俗说就是给同一个物体建立一组可以显示不同多边形数据的模型。利用LOD可使模型在较远的地方比较粗糙，多边形数量少，数据量较小，但又不影响真实感；在较近的地方，细节度高，模型显示得详细，这时模型的多边形数量增加，可以看到非常细致的模型图【张冬有 2006】。在实际实现时一般先把3DS MAX模型的数据进行整理，形成合理的层次结构，之后进行LOD处理，可以采用的方法一般有：

（1）在组节点（group nod）下创建LOD节点，分别命名为High，Medium，Low。然后添加Medium的内容，复制High的内容并简化它。但先不在Low下添加任何内容，直到我们完成了Medium模型，复制并简化它。

（2）删除法：将模型的细节部分删除，保留模型的主要部分。适用于建筑物的修饰部分。用户视点离建筑物距离不同时，建筑物显示出的不同的层次细节模型。

（3）抓图法：就是将模型的某个侧面最大化显示在屏幕上，利用截屏功能抓取图像，然后处理为纹理文件，即可用一个面关联该纹理表现模型的整个侧面。该方法适用于建筑物的主体部分，特点是可以用小数据量表现较多的内容。

3.2 实例化技术：可节省硬盘和内存的使用空间。一些建筑是对称存在的，一些建筑的外形是一样的，还有很多是完全一样的物体，可以采用实例化技术。如建筑中只建立一个柱子（四个面），其他柱子采用实例化技术来表现，实际上只存储四个面，节省了计算机运行的开销。

3.3 公告牌技术

将公告牌技术（Billboard）用于部分树木的建模。Billboard是采用多边形面模拟方法，此方法能保证多边形会随着视点变化绕指定轴旋转，时刻保持二维纹理树木图像指向观察者。优点就是能够生成使观察者满意的树木视觉假象。但由于视点改变时要旋转二维纹理，而实体的旋转变换是一个矩阵相乘运算，因此运算量稍大，需要展示阴影时，阴影的计算量也大。

3.4 3DS MAX导出的3ds文件导入creator时模型的纹理路径丢失了，需要重新指定纹理路径，指定后的路径应该为相对于模型所在的目录的相对路径，可以增加模型路径的灵活性。

3.5 模型简化：3DS MAX是用三角形来存储面的。而creator中则用多边形来存储面，所以简化模型首先将模型中邻近共面的三角形合并。

3.6 3DS MAX 中在镜像和复制物体时使用reference参数，将导致模型在导入creator后出现数据丢失，因此在3DS MAX建模过程中应避免使用这些命令，可考虑将模型导入creator后再使用这些命令。

3.7 对墙体的要求，既要保证模型的质量又要使数据量达到最小，所有模型都不必单独将窗户做出，也不需要为墙体赋厚度，整面墙贴一个纹理即可满足要求。

3.8 Creator的建模功能主要是针对简单的几何形体，相对其主要功能而言是足够的。Creator 的主要功能体现在纹理贴图，严格的层次结构，它能够有效地管理图形数据并保证减少出错的可能性。Creator 生成的三维模型文件非常之小，一般建筑物如居民楼，大小只有50K 左右，而复杂的大型建筑物和广场也只有600K左右。这相对于3DS MAX 文件来说，简直是小巫见大巫。Creator 优秀的现场漫游功能使得它在虚拟现实应用中独树一帜。因此在对于大面积真实场景建筑物建模的时候，Creator 并不是最佳选择，而最好的最现实的方法是通过3DS MAX软件建模，然后转入Creator 进行一定的修改后贴纹理。

4展望

本文叙述的方法和事项适用于大范围的三维展示，在进行细致的规划决策时还是需要较为精细的模型的。

可以看到，Creator在用于基于地形的三维展示时具有十分突出的优点，其功能强大，本文赘述的内容尚十分浅显，但是对于初学三维建模的爱好者来说可以避免一些弯路。下一步需要对制作LOD各级别模型的建立标准进行细致的研究，提出切实可行的操作规程来促进模型优化制作过程的快速、合理。

参考文献：

[1]孟晓梅，刘文庆编著.MultiGen Creator教程.北京：国防工业出版社[M]，2005.7

[2]张冬有，臧淑英.基于MultiGen Creator /Vega的虚拟图书馆设计研究.测绘与空间地理信息[J]，2006，（8）