桥下空间利用3DMAX软件模拟论文
桥下空间利用3dmax 软件模拟设计论文 摘要：用3dmax 制作立交桥模型并，模拟桥下空间利用形式，直观的便显出了桥下空间合理的利用状态。
关键词：3dmax ； 桥下空间； 软件模拟
一． 3D-MAX 基本简介
3D Studio Max，常简称为3ds Max或MAX ，是Discreet 公司开发的（后被Autodesk 公司合并）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3D Studio 系列软件。在Windows NT 出现以前，工业级的CG 制作被SGI 图形工作站所垄断。3D Studio Max + Windows NT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。在Discreet 3Ds max 7后，正式更名为Autodesk 3ds Max，最新版本是3Ds max 2014。在应用范围方面，广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、三维动画、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。
在本论文中，主要用到了3dmax 在虚拟现实中的应用。
二．普通立交桥的3D-MAX 模型建立
1. 建模过程中的几个关键问题和解决办法
1.1 3D MAX在虚拟现实建模中的关键问题
（1）基本建模方面。虽然通过3D MAX能实现模型精细，效果美好的模型，但整个工程的数据量是惊人的，另外3D MAX存在于其他软件结合的问题，有鉴于此，为了解决两者兼容问题，3D MAX建模中应尽量使用简单命令。为了解决数据量问题，模型在不影响整个虚拟城市质量的前提下应尽可能简单。
（2）纹理贴图方面。在模型中，纹理是影响数据量的重要因素。纹理的大小直接关系到文件的渲染速度和整个数据量大小。因此，在处理贴图时，应将纹理尺寸（在不影响模型外观的前提下）调整到尽可能小。在特定情况下，可在3D MAX中调整。
1.2 建模过程中的几个关键技术的解决办法
（1）数据的读取。模型导出数据文件时需要考虑几点:精度各类信息不丢失; 便于导入模块的处理。在这里, 数据的读取的做法是先在3D MAX 中将模型用Export 工具导出为3DS 文件格式, 然后进行数据读取。这里存在的问题是书格式转换后模型出现多余面的处理, 在这里我们采用面合并和顶点合并的方法合并在同一个面上的小面和距离较小的顶点。
（2）运用实时生成一定详细程度的三维场景的LOD(Level of Detail) 技术, 即细节层次模型小型的场景容易实现流畅的实时漫游, 但对于过于复杂的大型甚至巨大型的场景, 如果对所有模型在任何时候(近景、远景或被阻挡) 都进行同样的计算量, 那显然是会极大地影响实时漫游的流畅性, 此时运用LOD 技术可实现在不同层次、不同视觉条件下, 采用不同精细程度的模型来表示同一物体, 以提高场景的显示速度, 实现实时、交互。也就是说, 为每个物体都手工建立繁简不同的模型, 当物体离视点远时就调用相对简单的模型, 而近距离观察时调用相对复杂的模型(这样可以在逼真性和速度之间达到均衡) 因此需设定若干个(3～
5) 层次(每个层次的适用范围是动态分配且有交集的) 。
（3）对部分模型采用DOF( Degree of Freedom) 技术, 即自由度。虚拟世界既需要动态的也需要静态的模型, 例如人物和车辆应当具有运动的能力, 这些属性的定义和构建必须借助DOF 来实现。自由度( DOF) 是一种节点, 可以把这种节点插入数据库以使这个节点以下的几何体运动, 然后定义本地坐标系, 使它所控制的几何体围绕坐标轴运动。DOF 其实代表了一个独立的定位缓冲系统, 通过对它的对话框和窗口属性的设置, 能够定义调整在旋转、缩放、平移等运动过程中在每一个坐标轴上的自由度。从而在一定的限度内作往复运动而形成动态的动作。
（4）建立一个好的层次结构库由于建立的模型库是由3DSMAX 格式转换后的模型和Creator 中建立的模型的共同组合, 因此有必要进行模型库的调整, 建立一个有序的、有条理的层次结的做法是先在3DSMAX 中将模型用Export 工具导出为3DS 文件格式, 然后进行数据读取。这里存在的问题是书格式转换后模型出现多余面的处理, 在这里我们采用面合并和顶点合并的方法合并在同一个面上的小面和距离较小的顶点。
2. 设计过程中用到的基础建模类型
2.1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3DS MAX 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。
2.2二维形体建模
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。3DS MAX 中有原型、椭圆、矩形等等图形。二维形体建模技术在3DS MAX 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。
2.3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。
2.4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。
2.5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。横截面在支架中逐层搭高。船体的外壳则蒙在横截面的外边缘平滑过度。一般把横截面逐渐升高的过程称为放样。放样建模是一种将二维图形转为三维物体的造型技术，比挤压建模、车削建模应用更为广泛。它是将两个或两个以上的耳维图形组合为一个三维物体，即通过一个路对各个截面进行组合来创建三维模型。其基础技术是创建路径和截面。在3DS MAX 中放样至少需要两个以上的二维曲线，一个用于放样的路径，定义放样物体的深度；另一个用于放样的截面，定义放样物体的形状。路径可以是开口的也可以是闭合的图形，但必须是唯一的线段。截面也可以是开口的或闭合的曲线，在数量上没有任何限制。更灵活的是可以用一条或是一组各不相同的曲线。在放样过程中，通过截面和路径的变化可以生成复杂的模型。而挤压是放样建模的一种特例。放样建模技术可以创建极为复杂的三维模型，在三维造型中应用十分广泛。
三．立交桥主体建立
综合运用3dmax 工具制作出简单匝道立交桥模型。
立交桥模型整体效果
三．空间利用模型的建立
桥下空间利用形式主要包括休息凉亭、绿化、喷泉等形式。模型由外部导入。填充入空白的立交桥空间。
桥下空间整体构造
桥下空间局部利用形式
1
桥下空间局部利用形式2
四．动画演示
最终会制作成动画形式，从多角度全面的展示桥下空间利用形式。
参考文献
张昀、徐自亮. 3D Studio MAX R3(上册). 清华大学出版社,1999年第一版.