三维建模复习题

1.城市三维建模的主要方式。

能结合实际介绍进行地形建模和地上建筑及公共设施建模时所采用的方法。

（1）当前，三维数字城市模型的数据源主要有卫星影像、航空影像和机载激光扫描数据、近景摄影测量数据、近距激光扫描数据和人工测量数据以及其他一些外部导出数据，不同的数据源对应着不同的三维数字城市建模方法。

建模方法可分为三大类：模拟建模、半模拟建模和测量建模。

（2）城市的地形地貌为城市景观中最基本的元素，具有显示范围广、精度要求稍低等特点，因此适于用类似于场的模型来表达，例如用于描述城市区域地形空间分布的数字高程模型（DEM）和易于呈现城市区域地貌形态的数字正射影像（DOM）是城市三维建模中地形与地貌表达的最佳手段。

地上建筑及公共设施建模：（建筑物建模：）建筑物主体部分建模：通过获得建模数据（平面几何图形数据、建筑物高度数据、和纹理数据）进行建模，获取数据方法有：从建筑物平面设计图、大比例尺地形图中获得，从航空影像或高分辨率影像中获得，利用三维激光扫描仪获得点云数据，从纹理库中或现场拍照获得纹理数据等。

建筑房顶部分建模：在软件中勾画出房顶相应形状，从DOM中获取纹理数据。

附属建筑部分建模：如台阶、阳台、门廊等，可从标准的模型库中选取。

（植被建模：）城市中的植被类型繁多。

对绿地和山坡上的茂林，一般不需建模，直接用反映地貌情况的DOM来表达即可；室外花丛、道路两边的树木或平地上的树林，应用2D图片表达即可；室内单株花木可以扫描仪等惊喜建模的方法建模；
城市三维建模中地形建模的主要方法有：规则格网、不规则三角形和混合网等方法。

地物模型根据模型的不同细节层次程度，形成不同的三维城市建模方法，主要包括：二维数字地图或正射影像、基于图像的建模与绘制技术IBMR、基于2D底部边界线数据高度属性的2.5D盒状建模、带有图像纹理映射的2.5D盒状建模、包括建筑物细节如屋顶形状的2.75D建模、真三维CAD 建模。

2.地表三维模型的主要建模方法及特点对比。

地形建模的主要方法有：规则格网、不规则三角形和混合网等方法。

包括地形地貌建模，具有显示范围广、精度要求稍低等特点，因此适于用类似于场的模型来表达，例如用于描述地形空间分布的数字高程模型（DEM）和易于呈现地貌形态的数字正射影像（DOM）是城市三维建模中地形与地貌表达的最佳手段。

3Dmax 建模：等高线地形建模：等高线地形建模的优点是地形准确；缺点是要把各条等高线移至相应的位置，对于地形面积较大的场景，是一个冗长乏味的过程。

因此，等高线地形建模适用于已有等高线文件，地形面积不大的场景；“置换”修改器地形建模：“置换”修改器地形建模快速简单，适用于有现成的置换贴图的情况。

缺点是如果没有现成的置换贴图，要求用户熟悉PhotoShop 软件，并且根据自己绘制的置换贴图生成的地形将不够精确。

DreamScape 插件地形建模：DreamScape 插件地形建模的过程类似于“置换”修改器地形建模，它的优点是可以利用DreamScape 的材质编辑器，制作出各种各样的地形地貌，缺点是所生成的地形只能在3ds max 中使用，不能导出为其它的文件格式。

Google SketchUp 建模
3.对三维模型进行纹理加工的方法。

首先需采集模型表面的纹理信息，可采用高分辨率的单反相机对模型表面进行拍摄。

拍摄时，光线不能太强或者太弱，以免模型表面反光或者细节不清晰。

同时，尽可能获取模型表面的正射影像，以减少图像几何畸变。

为了得到效果最佳的图像，要从不同角度对模型表面进行多次拍摄，尤其是复杂部位。

也可从纹理库中直接得到模型的纹理信息。

纹理映射具体过程如下。

（1）纹理处理
通过相机采集的纹理图像会有几何畸变、过度曝光等不适合进行纹理映射的现象，因此要对获得的图像进行处理。

处理后的每张图像的亮度、饱和度和曝光度必须保持一致，相邻部位的图像要有一定的重叠区域。

同时，为了避免在纹理映射时产生拉伸，变形的现象，处理后的图像尺寸须是2的n次方。

（2）纹理映射及接缝处理
用处理好的图像对相应模型表面进行纹理映射。

由于一张图像只能对部分模型表面进行纹理映射，所以要对模型表面进行分块映射，才能使纹理完整覆盖模型表面。

模型表面的分块纹理映射会产生接缝，对存在接缝的地方要根据相应的纹理进行重复修补，直到模型表面的接缝问题得到解决。

至此，模型的重建工作就完成。

4.比较几种常见三维建模软件的特点和适用范围。

3Dmax：3D MAX是利用最普遍的三维建模、动画、渲染软件，完整满足制造高质量动画、最新游戏、设计后果等范畴的须要。

3DX MAX软件功能强大，在建生物模及游戏、动画场景等方面优于SketchUp。

MaYa：Maya 集成了Alias/Wavefront 最先进的动画及数字后果技巧。

她不仅包含一般三维和视觉后果制作的功效，而且还与最先进的建模、数字化布料模仿、毛发渲染、活动匹配技巧相联合。

Maya 可在Windows NI 与SGI IRIX 操作体系上运行。

在目前市场上用来进行数字和三维制造的工具中，Maya 是首选解决计划。

ZBrush：ZBrush 是一个数字雕刻和绘画软件，它以强大的功能和直观的工作流程彻底改变了整个三维行业。

在一个简洁的界面中，ZBrush 为当代数字艺术家提供了世界上最先进的工具。

以实用的思路开发出的功能组合，在激发艺术家创作力的同时，ZBrush 产生了一种用户感受，在操作时会感到非常的顺畅。

ZBrush 能够雕刻高达10 亿多边形的模型，所以说限制只取决于的艺术家自身的想象力。

Unity3d: Unity3D是由Unity Technologies开发的一个让你轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型游戏开发工具，是一个全面整合的专业游戏引擎。

Silo: Silo 是一款专注于建模的三维软件，既适合生物建模也适合规则物体的建模。

Silo已经被广泛应用到视频游戏、电影中的角色创建或建筑等领域。

其最新版本为Silo 2.2。

Silo目前被全球顶尖工作室所使用，你既可以单独用它，也可以配合多个软件平台使用。

Autodesk Mudbox ：联合了高度直观的用户界面和强盛的创作工具包，可用于制造超真切的高多边形数三维模型。

Mudbox打破了传统三维建模软件的窠臼，供给可以启发创作进程的基于有机笔刷的三维建模体验。

SolidWorks对减速器进行三维建模，并对齿轮受力时的应力应变情形进行了初步剖析，可以看出SolidWorks在三维建模和剖析方面所提供的便捷。

除此以外，其操作符合人的思维习惯，修正也极其便利,卫宝悦的博客，信息交换方法普遍等特色同时也为设计者减轻了不少累赘。

SketchUp ：SketchUp是一个极受欢迎并且易于使用的3D设计软件，官方网站将它比喻作电子设计中的“铅笔”。

它的主SketchUp Logo要卖点就是使用简便，人人都可以快速上手。

并且用户可以将使用SketchUp创建的3D模型直接输出至Google Earth里。

如果只单方面应用于效果图制作的话无论在设计初期的构思、易用性、精准度，沟通能力上SketchUp无疑是最适合的，从3DMAX 转用SketchUp的人都有一种被解放的感觉。

5.比较几种常见渲染软件的特点和适用范围:
HyperShot：hyperShot为一套即时3DRendering，制作即时照片质量的图象软件。

即时渲染技术，可以让使用者更加直观和方便的调节场景的各种效果，在很短的时间内作出高品质的渲染效果图，甚至是直接在软件中表达出渲染效果，大大缩短了传统渲染操作所需要花费的大量时间。

设计的渲染是动态进行的，其效果极为真实，并且是在显示全部图形细节的状态下。

以前要由相关专业人士进行的工作，团队中的任何人都可以独立完成。

Vray: vray是目前制作渲染效果图最强大和最普及的渲染器，做建筑动画或者室内效果图。

VRay渲染器提供了一种特殊的材质——VrayMtl。

在场景中使用该材质能够获得更加准确的物理照明（光能分布），更快的渲染，反射和折射参数调节更方便。

使用VrayMtl，你可以应用不同的纹理贴图，控制其反射和折射，增加凹凸贴图和置换贴图，强制直接全局照明计算，选择用于材质的BRDF。

Mentalray：是一种通用渲染器，它可以生成灯光效果的物理校正模拟，包括光线跟踪反射和折射、焦散和全局照明。

AccuRender：拥有图形学最新技术----辐射度算法(Radiosity)，与光线跟踪算法结合；直接从AutoCAD三维模型中生成与照片类似的真实感渲染图像。

可精确计算阴影，以及用户定义的各种材料表面的透明度、漫射、反射和折射的光学效应。

Maxwell：是一款可以不依附其他三维软件可以独立运行的渲染软件，采用了光谱的计算原理，打破了长久以来光能传递等渲染技术，使结果更逼真。

6.计算机三维建模在实际生活和生产中的应用。

三维建模技术已逐步应用于复杂地形测量、文物保护、变形监测、地面建筑物数字化、桥梁修复、采矿业等领域。

主要应用于文物，考古，建筑业，航天，航空, 船舶，制造，军工，军事，石化，医学，水利，能源，电力，交通，机械，影视，教学，科研，汽车，公安等。

7.计算机三维建模技术的发展趋势。

1需要系统地了解三维激光扫描仪的组成、测量原理及测量误差等问题。

2针对现有的国外三维激光扫描数据处理软件的实现算法不清楚；数据处理过程简单，实现功能较少的现状。

3需要提出扫描数据处理的流程。

从理论角度来看，需要全面地建立三维激光扫描数据处理的理论，提出相关的研究内容和实现算法。

4针对测绘领域中的三维激光扫描数据特点，处理的方法需要进一步发展和完善。

5从开发三维激光扫描数据处理软件角度，提出开发思路及相关内容。