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摘要：随着现在科技的发展以及计算机的普及应用，虚拟现实技术作为一門新兴综合性技术，越来越受到人们的关注，并广泛应用于科技、商业、医疗、教育、娱乐等领域。本文主要论述虚拟现实在城市建筑表现方面的建模流程以及建模要求。
关键词：虚拟现实 城市建筑表现 3ds max建模
中图分类号：TP301.6 文献标识码：A
一、引言
随着现在科技的发展以及计算机的普及应用，虚拟现实技术作为一门新兴综合性技术，越来越受到人们的关注，并广泛应用于科技、商业、医疗、教育、娱乐等领域。虚拟现实系统的构建主要包括硬件和软件两部分。硬件主要包括光阀眼镜、三维投影仪和头盔显示器等设备，软件主要由Rhino、3ds max、Maya等建模软件和Virtools、VRP、Quest 3D等三维虚拟现实平台软件来构建虚拟场景。本文主要论述虚拟现实在城市建筑表现方面的建模特点。
二、虚拟现实技术
1.虚拟现实
虚拟现实技术是20世纪末才兴起，是一门集计算机技术、传感与测量技术、仿真技术、微电子技术等一体的综合技术。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。
与传统的计算机人机界面（如键盘、鼠标、图形用户界面以及流行的Windows等）相比，虚拟现实无论在技术上还是思想上都有着质的飞跃。传统的人机界面要求人去适应计算机，而使用虚拟现实技术后，我们能够通过听觉、视觉、触觉、嗅觉、味觉以及形体、手势或口令参加到信息处理环境中去，从而取得身临其境的体验。这种信息处理系统并不再是建立在单维的数字化空间上，而是建立在多维的信息空间中。在信息技术日益复杂、用途日益广泛的今天，这对充分发挥信息技术的潜力具有重大的意义。
2.在城市建筑表现上的应用
由于城市规划的关联性和前瞻性要求较高，城市规划一直是对全新可视化技术需求最为迫切的领域之一。虚拟现实在建筑表现上的应用主要体现在以下几个方面：
（1）展示规划方案。展现规划方案虚拟现实系统的沉浸感和互动性不但能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验，还可以通过其数据接口在实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料，方便大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理，有利于设计与管理人员对各种规划设计方案进行辅助设计与方案评审。
（2）规避设计风险。虚拟现实所建立的虚拟环境是由基于真实数据建立的数字模型组合而成，严格遵循工程项目设计的标准和要求建立逼真的三维场景，对规划项目进行真实的“再现”。用户在三维场景中任意漫游，人机交互，这样很多不易察觉的设计缺陷能够轻易地被发现，减少由于事先规划不周全而造成的无可挽回的损失与遗憾，大大提高了项目的评估质量。
（3）加快设计速度。运用虚拟现实系统，我们可以很轻松随意的进行修改，改变建筑高度，改变建筑外立面的材质、颜色，改变绿化密度，只要修改系统中的参数即可，从而大大加快了方案设计的速度和质量，提高了方案设计和修正的效率，也节省了大量的资金，提供合作平台。
（4）提供合作平台。虚拟现实技术能够使政府规划部门、项目开发商 、工程人员及公众可从任意角度实时互动，真实地看到规划效果，更好地掌握城市的形态和理解规划师的设计意图。有效的合作是保证城市规划最终成功的前提，虚拟现实技术为这种合作提供了理想的桥梁，这是传统手段如平面图、效果图、沙盘乃至动画等所不能达到的。
（5）加强宣传效果。对于公众关心的大型规划项目，在项目方案设计过程中，虚拟现实系统可以将现有的方案导出为视频文件用来制作多媒体资料予以一定程度的公示，让公众真正地参与到项目中来。当项目方案最终确定后，也可以通过视频输出制作多媒体宣传片，进一步提高项目的宣传展示效果。
三、基于3ds max虚拟现实的建模
1.建模前分析
针对于虚拟现实在城市建筑表现上的作用，我们从模型的数据采集方面来考虑，大致可分为CAD图纸建模和照片建模两种方式。
CAD图纸建模多用于地形建筑以及要求重点突出的城市建筑方面，根据实际需求，我们要对CAD图纸当中的信息进行筛选，精简图纸，删除不必要的图层，保留建筑物、标注、草地、树木等所需要的图层，在删除时遵循宁少勿多的原则，若有些地方不清楚，建议保留，以防因线条被删掉而导致建模失误。
照片建模大多用于住宅楼、商业楼等建筑表现方面，这时候除了分析哪些照片要用来做模型贴图外，还要根据照片来分析确定建筑物的方位、体量以及结构，以此来权衡模型与贴图之间资源的占用和工作效率，原则是尽量用较少的贴图来实现最好的表现效果。另外，如果有较好的航拍图，可利用航拍图视野大、方位信息准确等特点来大致确定整个建筑群体的布局以及错落关系。
2.虚拟现实建模的流程
（1）构建城市路网，以确定各个地块的大小范围。路网是指城市范围内由不同功能、等级、区位的道路，以一定的密度和适当的形式组织的网络结构。在城市中的作用如同血液在人体中的作用一样，它遍布城市的各个角落。只有当路网准确无误地构建出来时，我们才可以进行下一步的分工合作，以及确保各区块建模的准确性。在路网建设中，立交桥是比较特殊的道路形式，在制作过程中可根据CAD图纸，在3D max中建立三维模型，注意尺寸比例的关系，注意各道路的层次关系，注意隐藏面的消隐，减少系统内存的占用，提高运行速度和效率。
（2）依据路网，结合所提供数据、照片或CAD图纸来构建建筑主体模型。城市建筑主要包括住宅楼、商业楼、公共建筑等，另外在城市中还会有地标性建筑。地标新建筑是指能代表一个城市特点、风貌、精神的一种建筑。一个城市的地标性建筑可以提升一个城市的知名度。因而地标性建筑与普通建筑模型我们要区分对待。地标性建筑模型的精细度一般要求较高。若有CAD图纸作参考则按图纸的尺寸来完成。如若没有，就要依据照片，找准参考物来计算建筑物的体量以及分析建筑物各个立面的进退层次关系，细化建筑模型。对于普通建筑模型根据其所在城市布局的重要性来酌情考虑模型的精细度，一般可以通过简模加贴图的形式来体现建筑物的外观。
（3）制作建筑外的地形。对于地形的制作，一般采用从外向内，慢慢向里收缩的制作方式，这样可确保所作地形不会超出预定范围。另外，在制作时，一般也会先做同一高度的模型，便于把握模型之间的层次关系。在建模过程中，我们可将高于地形的灌木丛或是树坑等，一并放到地形中来完成。这样我们只需在max中建立简单的模型，最后用贴图来实现，大大节省了数据量。
（4）制作城市公共设施、植物、水景、小品等特殊模型。
四、总结
虚拟现实系统当中模型的建模方式与传统的效果图、动画模型的建模方式是一样的，只不过它更注重于对细节的要求。这也是由虚拟现实开放性、自主性所决定的。因而，我们在制作虚拟现实系统的模型时，要更加细心，更有耐心，注意每一处的细节，这样才能将完美的作品呈现出来。
参考文献：
[1] 邹杰、邹峥嵘、周春艳，《大范围城市VR仿真系统的研究与实现》，《系统仿真学报》，2006
[2] 梁艳霞，《基于3ds max的三维建模技术在工业设计中的应用》，《电脑知识与技术》，2009
作者简介：
谷晓蕾 (1982.08)，女，汉族，湖南长沙，本科，助教，主要研究方向：计算机应用、图形图像。
余晓琛（1983.09），女，汉族，湖南长沙，本科，讲师，主要研究方向：图形图像。
关键词：虚拟现实 城市建筑表现 3ds max建模
中图分类号：TP301.6 文献标识码：A
一、引言
随着现在科技的发展以及计算机的普及应用，虚拟现实技术作为一门新兴综合性技术，越来越受到人们的关注，并广泛应用于科技、商业、医疗、教育、娱乐等领域。虚拟现实系统的构建主要包括硬件和软件两部分。硬件主要包括光阀眼镜、三维投影仪和头盔显示器等设备，软件主要由Rhino、3ds max、Maya等建模软件和Virtools、VRP、Quest 3D等三维虚拟现实平台软件来构建虚拟场景。本文主要论述虚拟现实在城市建筑表现方面的建模特点。
二、虚拟现实技术
1.虚拟现实
虚拟现实技术是20世纪末才兴起，是一门集计算机技术、传感与测量技术、仿真技术、微电子技术等一体的综合技术。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。
与传统的计算机人机界面（如键盘、鼠标、图形用户界面以及流行的Windows等）相比，虚拟现实无论在技术上还是思想上都有着质的飞跃。传统的人机界面要求人去适应计算机，而使用虚拟现实技术后，我们能够通过听觉、视觉、触觉、嗅觉、味觉以及形体、手势或口令参加到信息处理环境中去，从而取得身临其境的体验。这种信息处理系统并不再是建立在单维的数字化空间上，而是建立在多维的信息空间中。在信息技术日益复杂、用途日益广泛的今天，这对充分发挥信息技术的潜力具有重大的意义。
2.在城市建筑表现上的应用
由于城市规划的关联性和前瞻性要求较高，城市规划一直是对全新可视化技术需求最为迫切的领域之一。虚拟现实在建筑表现上的应用主要体现在以下几个方面：
（1）展示规划方案。展现规划方案虚拟现实系统的沉浸感和互动性不但能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验，还可以通过其数据接口在实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料，方便大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理，有利于设计与管理人员对各种规划设计方案进行辅助设计与方案评审。
（2）规避设计风险。虚拟现实所建立的虚拟环境是由基于真实数据建立的数字模型组合而成，严格遵循工程项目设计的标准和要求建立逼真的三维场景，对规划项目进行真实的“再现”。用户在三维场景中任意漫游，人机交互，这样很多不易察觉的设计缺陷能够轻易地被发现，减少由于事先规划不周全而造成的无可挽回的损失与遗憾，大大提高了项目的评估质量。
（3）加快设计速度。运用虚拟现实系统，我们可以很轻松随意的进行修改，改变建筑高度，改变建筑外立面的材质、颜色，改变绿化密度，只要修改系统中的参数即可，从而大大加快了方案设计的速度和质量，提高了方案设计和修正的效率，也节省了大量的资金，提供合作平台。
（4）提供合作平台。虚拟现实技术能够使政府规划部门、项目开发商 、工程人员及公众可从任意角度实时互动，真实地看到规划效果，更好地掌握城市的形态和理解规划师的设计意图。有效的合作是保证城市规划最终成功的前提，虚拟现实技术为这种合作提供了理想的桥梁，这是传统手段如平面图、效果图、沙盘乃至动画等所不能达到的。
（5）加强宣传效果。对于公众关心的大型规划项目，在项目方案设计过程中，虚拟现实系统可以将现有的方案导出为视频文件用来制作多媒体资料予以一定程度的公示，让公众真正地参与到项目中来。当项目方案最终确定后，也可以通过视频输出制作多媒体宣传片，进一步提高项目的宣传展示效果。
三、基于3ds max虚拟现实的建模
1.建模前分析
针对于虚拟现实在城市建筑表现上的作用，我们从模型的数据采集方面来考虑，大致可分为CAD图纸建模和照片建模两种方式。
CAD图纸建模多用于地形建筑以及要求重点突出的城市建筑方面，根据实际需求，我们要对CAD图纸当中的信息进行筛选，精简图纸，删除不必要的图层，保留建筑物、标注、草地、树木等所需要的图层，在删除时遵循宁少勿多的原则，若有些地方不清楚，建议保留，以防因线条被删掉而导致建模失误。
照片建模大多用于住宅楼、商业楼等建筑表现方面，这时候除了分析哪些照片要用来做模型贴图外，还要根据照片来分析确定建筑物的方位、体量以及结构，以此来权衡模型与贴图之间资源的占用和工作效率，原则是尽量用较少的贴图来实现最好的表现效果。另外，如果有较好的航拍图，可利用航拍图视野大、方位信息准确等特点来大致确定整个建筑群体的布局以及错落关系。
2.虚拟现实建模的流程
（1）构建城市路网，以确定各个地块的大小范围。路网是指城市范围内由不同功能、等级、区位的道路，以一定的密度和适当的形式组织的网络结构。在城市中的作用如同血液在人体中的作用一样，它遍布城市的各个角落。只有当路网准确无误地构建出来时，我们才可以进行下一步的分工合作，以及确保各区块建模的准确性。在路网建设中，立交桥是比较特殊的道路形式，在制作过程中可根据CAD图纸，在3D max中建立三维模型，注意尺寸比例的关系，注意各道路的层次关系，注意隐藏面的消隐，减少系统内存的占用，提高运行速度和效率。
（2）依据路网，结合所提供数据、照片或CAD图纸来构建建筑主体模型。城市建筑主要包括住宅楼、商业楼、公共建筑等，另外在城市中还会有地标性建筑。地标新建筑是指能代表一个城市特点、风貌、精神的一种建筑。一个城市的地标性建筑可以提升一个城市的知名度。因而地标性建筑与普通建筑模型我们要区分对待。地标性建筑模型的精细度一般要求较高。若有CAD图纸作参考则按图纸的尺寸来完成。如若没有，就要依据照片，找准参考物来计算建筑物的体量以及分析建筑物各个立面的进退层次关系，细化建筑模型。对于普通建筑模型根据其所在城市布局的重要性来酌情考虑模型的精细度，一般可以通过简模加贴图的形式来体现建筑物的外观。
（3）制作建筑外的地形。对于地形的制作，一般采用从外向内，慢慢向里收缩的制作方式，这样可确保所作地形不会超出预定范围。另外，在制作时，一般也会先做同一高度的模型，便于把握模型之间的层次关系。在建模过程中，我们可将高于地形的灌木丛或是树坑等，一并放到地形中来完成。这样我们只需在max中建立简单的模型，最后用贴图来实现，大大节省了数据量。
（4）制作城市公共设施、植物、水景、小品等特殊模型。
四、总结
虚拟现实系统当中模型的建模方式与传统的效果图、动画模型的建模方式是一样的，只不过它更注重于对细节的要求。这也是由虚拟现实开放性、自主性所决定的。因而，我们在制作虚拟现实系统的模型时，要更加细心，更有耐心，注意每一处的细节，这样才能将完美的作品呈现出来。
参考文献：
[1] 邹杰、邹峥嵘、周春艳，《大范围城市VR仿真系统的研究与实现》，《系统仿真学报》，2006
[2] 梁艳霞，《基于3ds max的三维建模技术在工业设计中的应用》，《电脑知识与技术》，2009
作者简介：
谷晓蕾 (1982.08)，女，汉族，湖南长沙，本科，助教，主要研究方向：计算机应用、图形图像。
余晓琛（1983.09），女，汉族，湖南长沙，本科，讲师，主要研究方向：图形图像。