摘要：虚拟现实技术，英文Virtual Reality，简称VR。是一种理想的人机通信的技术。这项技术有沉浸感、交互性、思维构想性三个最本质的特点。而虚拟现实建模技术是虚拟现实中的核心技术，本文是基于3DSMAX对虚拟现实建模技术进行了研究，简要介绍了3DSMAX建模工具，最后对虚拟现实建模技术的应用进行说明。

关键词：虚拟现实建模技术，3DSMAX，技术特点

1虚拟现实技术的概念

虚拟现实技术最本质的特点可以用三个I来概括，即Immersion沉浸感、Interaction交互性、Imagination思维构想性。沉浸感是指用户感到存在于虚拟世界中的真实程度。交互性是指用户对虚拟世界内物体的可操作程度和从虚拟世界中得到反馈的真实程度。虚拟现实技术作为一种新型的人机通信技术，区别于键盘鼠标的传统模式，利用数字头盔、数字手套等复杂的传感器设备，三维交互技术与语音识别、语音输入技术成为重要的的人机交互手段。而。近年来，虚拟现实技术取得了快速发展，表现出一些新的特点和发展趋势，主要是：虚拟现实建模技术、实时三维图形生成和显示技术、智能化人机交互设备的研制、大型网络分布式虚拟现实的研究。

2虚拟现实建模技术

虚拟现实技术是在虚拟的数字空间中模拟真实世界中的事物，这就像需要一个逼真的数字模型，于是虚拟现实建模技术就产生了。虚拟现实技术的真实性是与建模技术紧密相关的，所以建模技术的研究就有非常重要的意义。按照建模方式的不同，现有的建模技术主要可以分为：几何造型、扫描、基于图像等几种方法。基于几何造型的建模技术需要专业的设计人员掌握相关三维软件创建出物体的三维模型，对设计人员的要求比较高，而且效率不高。扫描仪以其高精度的优势而得到应用，但由于测量设备本身所占空间比较大，容易受到空间、地点等因素的限制，从而限制其在某些特定情况下的使用范围，再者还需要进行一些后期的专业处理。基于数码照片的三维建模技术则可以根据物体的不同方位运用不同的视角拍摄的数码照片，只要依据确定的数码相机的内外部参数来确定物体的特征点的空间方位。

3 3DSMAX中建模技术

3DSMAX的全称为3D Studio Max，它是一种基于三维动画技术下的图像渲染和制作软件，该技术出现之前人们进行计算机动画（CG）设计时主要应用的是图形工作站，而该技术由于是基于DOS操作系统，对于技术人员的要求非常高，因此在当时属于高技术工作。但是3DSMAX和Windows系统的出现，使得CG的设计难度大幅度下降。如今的3DSMAX软件已经成为了应用最广泛的虚拟场景制作软件，并且被广泛地应用在动画制作、电影制作、建筑设计、多媒体制作、游戏以及广告设计等多个方面，其在影视作品方面的作用更加明显，使得现代影视作品特效镜头更具感染性和临场感。已经成为了当下计算机中三维建模主要软件。

3.1 3DSMAX建模方法

现实世界中物体的形状各不相同，还有各种树木花草、人物、车辆等地形物也是多种多样，为了满足虚拟现实技术中对于真实感的需求，因此3DSMAX技术下的建模方法也是多种多样，根据不同事物所呈现的方法和效果也不尽相同。3DSMAX的对象建模主要有多边形建模、非均匀有理B样条曲线（NURBS）建模、细分曲线建模。[1]这几种建模方法，可以根据虚拟现实系统的要求选取合适的建模方法，快速完成虚拟现实场景中的物体建模。

3.2多边形建模

多边形建模适用于形状规则、无曲面的对象。它的思想是用小平面来模拟曲面，做出 各种形状的三维物体。小平面可以是三角形、矩形或是其它多边形但实际应用中是三角形或矩形。使用多边形建模可以先创建基本的几何体，再根据要求使用编辑修改器调整物体形状、或通过布尔运算、放样、曲面片造型组合物体来制作虚拟现实的场景和物体。多边形建模的主要优点是简单、方便和快速，但它难以生成光滑的曲面。故多边形建模技术适合于构造具有规则形状的物体，所以大部分的人造物体，目前在建筑效果图，游戏的角色建模中大多使用多边形建模。

3.3 NURBS建模

NURBS是计算机图形学的一个数学概念。NURBS建模技术是近年来三维建模最主要的建模方法之一。NURBS适用于创建光滑的、复杂的、细节逼真的模型。但是由于NURBS建模必须使用曲面片作为基本的建模单元，所有具有一定的局限性。比如NURBS曲面只有有限的几种拓扑结构，导致它很难制作拓扑结构复杂的物体；NURBS曲面片的基本结构是网格状的，若模型比较复杂会导致控制点急剧增加面难以控制；构造复杂模型时经常需要大量的裁剪曲面而导致计算错误。[2]

3.4细分曲面技术

引入细分曲面技术主要是为了解决NUBRS技术中建立曲面面临的困难。它使用任意多面体作为控制网络，然后自动根据控制网络生成平滑的曲面。细分曲面技术的网格可以是任意形状，因而可以很容易的构造出各种拓扑结构，并始终保持整个曲面的光滑。细分曲面技术的另一个重要特点是细分，在物体的局部增加了细节，而不必增加整个物体的复杂程度，同时还能维持物体的光滑性。

3.5数据的优化处理

与现实场景不同，计算机下创建的模型终究为虚拟模型，因此其能够对现实中的各种数据进行优化处理是非常重要的。通过对数据的优化处理，可以进一步得到真实的理想模型。例如将实际数据当中的长度数据为1m的物体压缩优化成0.1m,同时在压缩的过程中也要利用3DSMAX的渲染操作对其输出效果进行优化。一般大体积的物体进行缩减优化的操作比较简便，输出后的模型效果较好，但其本身所包含的数据量也要高于小体积物体。同时，该数据优化技术还包括对现实物体冗余数据的优化，对不可视界面的数据进行优化，对无效数据进行删减或优化等。[3]总而言之，不论优化的数据属于哪种类型，操作者均需要对其进行全面的整理和划分，保证数据的真实性和合理性，避免数据缺失情况，以免增加工作量，可以适当应用照片数据将记录现实场景，这样可以避免数据误差，保证建模的整体质量。

4虚拟现实技术模型创建

4.1局部模型创建

在对各项数据优化后就可以利用3DMAX软件的建模方法对局部模型进行创建。首先应利用几何建模对整体数据进行调整，再利用多边形建模的方法对几何图形中的点、线以及面进行调整。最后利用NURBS建模方法使物体达到真是感觉，使图形的结构变得规则。其中，多边形建模操作比较基础，较难创造出结构复杂的模型，因此可以利用NURBS对多边形图形进行修改，但是很难修改具有棱角的模型。对物体的建模应该将各种建模方法相结合，还可以利用多面控制技术，充分应付较为复杂和精细的模型。

4.2局部材料的添加

在模型初步建成之后，可以利用3DSMAX中的材质添加功能对局部进行材料填充。其中的材质可以分为软件外素材和软件调节后素材两大类。其中外素材的应用范围较为广泛，操作简便。[4]但是在需要特殊材质的素材进行添加时就必须利用软件进行调整，例如阴影投射和金属光泽等。

5 3DSMAX模型在虚拟现实技术中的应用

5.1虚拟现实技术建模语言VRML

VRML是一种能够在网络上发挥影响与作用的可以构建立体虚幻空间的仿真程序语言。运用网络的用户能够浏览到由VRML创建的3D虚幻现实，改变时下网络与用户应用互动的局限性，使得用户与计算机的需求互动更加便捷，从而全面展示了虚拟场景的沉浸性、交互性和自主性。VRML语言具有描述性质，可以构造三维立体环境或物体。在构造的虚拟环境中，每个场景均由许多的节点来设计、部署并构成，因而对这些节点进行概述，并且生成wrl文件。

5.2 3DSMAX模型的应用

VRML运用节点搭建环境，但是用节点来描述模型却难能达到具体逼真的现实设计效果，而且也不容易模拟包含复杂面的形体。若运用3DSMAX则能够弥补这一不足。用3DSMAX模型建立VEML文件。将3DMAX模型导入到VRML场景中。简单说来，即是先将3DSMAX模型导出，保存为3DSMAX格式，再合并VRML。那些运用VRML开发设计的虚幻环境中，大部分实体都能够在3DSMAX中完成模型创建，最后获得VRML形式的文件。比如，在建筑漫游环境里虚拟一部电梯。电梯模型可以运用前述提及的多边形建模来构建生成，并保存为VRML格式文件。然后可结合TouchSensor、TImeSensor和PosiTIonInterpolator节点来达到电梯门拉开与关闭的场景视觉效果。[5]

5结束语

虚拟现实建模技术很好的解决了虚拟环境中建立三维物体模型的问题，作为虚拟现实技术中的核心技术之一，契合了虚拟现实技术要求的真实感，它也可以应用于许多其他的领域。正如其它新兴科学技术一样，虚拟现实技术也是许多相关学科领域交叉、集成的产物。我们必须清楚的认识到，虽然这个领域的技术潜力是巨大的，应用前景也是很广阔的，但是仍存在许多尚未解决的理论问题和尚未克服的技术保障。虽然如此，但它独特的优势特长为各个领域的发展提供了一个全新的突破口。同时我相信随着网络技术的飞速发展，虚拟现实技术会得到更为长足的发展，必将会广泛的应用到人类日常生活中，为人们的生活带来全新的面貌。

参考文献

[1]刘茗. 3DSMAX在虚拟现实系统构建过程中的应用[J]. 现代计算机, 2002, 000(003):53-53.

[2]张云苑,虚拟现实技术3DSMAX建模的应用[J]. 电脑知识与技术, 2006, 000(003):189-190.

[3]化泽帅,陆璐.一种基于虚拟现实技术的渐进沉浸式视觉数据分析方法:, CN111291107A[P]. 2020.

[4]李东航,基于虚拟现实技术的平面图像交互系统设计[J].现代电子技术,2020, 043(008):158-160,165.

[5]赵青,李欣亮.3DSMAX的虚拟现实建模技术研究[J].电子技术与软件工程,2016, 000(002):84-85.