張 鶴，徐承志

（湖北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，湖北 武漢430068）

由于Virtools不是三維模型制作軟件，模型從3ds Max導(dǎo)入到Virtools時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)不被識(shí)別的特征屬性等問題［1］。當(dāng)模型中部分信息不被Virtools支持，那么在輸出時(shí)，編譯器將根據(jù)自己的編譯辦法，對(duì)相應(yīng)的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化，其中格式和特征的本質(zhì)發(fā)生了變化，但是保留了模型在視覺等方面的感覺特征。

本文作者參與國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目——“基于虛擬校園的軟件生態(tài)系統(tǒng)研究”。由于項(xiàng)目需要，作者根據(jù)所在學(xué)校實(shí)際校園環(huán)境，在3ds Max中創(chuàng)建虛擬校園模型作為Virtools場(chǎng)景模型。在建模和使用Virtools軟件過程中，通過不斷地學(xué)習(xí)與實(shí)踐，總結(jié)出一些3ds Max靜態(tài)模型導(dǎo)入Virtools后出現(xiàn)的常見問題及解決辦法。

1 插件使用問題

插件是一種十分常見的技術(shù)，插件結(jié)構(gòu)有利于編寫有良好的擴(kuò)充和定制功能的應(yīng)用程序［2］。3ds Max默認(rèn)的安裝程序沒有導(dǎo)出Virtools支持格式文件的插件，因此需安裝第三方導(dǎo)出插件。

1.1 導(dǎo)出插件版本

3ds Max中的場(chǎng)景模型導(dǎo)出成Virtools支持的格式即.nmo文件，需要下載 Max To Virtools插件。其中.nmo文件是Virtools默認(rèn)的用于存儲(chǔ)角色和場(chǎng)景以及物體等信息的文件格式，其中包含了一個(gè)或者多個(gè)單元信息［3］。自2012版本后，達(dá)索公司不再發(fā)布導(dǎo)出插件，目前網(wǎng)上下載到的最新版本是 Max To Virtools 5.0.0.134，最高版本只支持2012的Max版本。

由于2013或2014版本Max制作的靜態(tài)模型可以在低版本Max中打開，制作的動(dòng)畫則不能在低版本中打開。因此，高版本制作的靜態(tài)模型可以通過2012及以下版本導(dǎo)出成nmo格式。

1.2 插件參數(shù)設(shè)置

3ds Max模型在導(dǎo)出成nmo格式時(shí)，會(huì)顯示一個(gè)輸出參數(shù)表，在此主要介紹導(dǎo)出靜態(tài)模型的參數(shù)設(shè)置（表1）。

表1 導(dǎo)出插件參數(shù)

2 模型問題

根據(jù)產(chǎn)品對(duì)模型的要求，在建模時(shí)要采用相應(yīng)的建模標(biāo)準(zhǔn)，這樣不僅能減少模型導(dǎo)出時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤，模型的質(zhì)量也能得到很好的控制。

2.1 模型比例尺寸變化

3ds Max模型在導(dǎo)入Virtools后，通常比例與要求不符，會(huì)在Virtools中自動(dòng)進(jìn)行縮放操作，運(yùn)行時(shí)經(jīng)常遇到異?，F(xiàn)象，即場(chǎng)景中模型的各個(gè)部分有時(shí)并不按照規(guī)定的尺寸進(jìn)行縮放。

在三維軟件中制作一個(gè)較大或較為復(fù)雜的場(chǎng)景時(shí)，如果在一個(gè)3ds Max文件中直接導(dǎo)出，會(huì)出現(xiàn)“應(yīng)用程序錯(cuò)誤”。更為復(fù)雜的大場(chǎng)面則需要多人協(xié)同完成。然而一些人建模時(shí)沒有在意模型的尺寸，因此在整合場(chǎng)景的時(shí)候，還需要調(diào)整每個(gè)物體的尺寸比例。

建議建模前先測(cè)量好物體的尺寸，由于Virtools中模型單位為m，將3ds Max的系統(tǒng)單位統(tǒng)一設(shè)置為m，場(chǎng)景合并時(shí)就不需要進(jìn)行放縮操作了，自然不會(huì)出現(xiàn)相關(guān)的問題。

2.2 模型頂點(diǎn)數(shù)及大小

一般模型的頂點(diǎn)數(shù)太多，常常出現(xiàn)的問題一個(gè)是在導(dǎo)出時(shí)出現(xiàn)“應(yīng)用程序錯(cuò)誤”，另一個(gè)是導(dǎo)入到Virtools后造成程序運(yùn)行慢，下面用一個(gè)實(shí)例來說明:

新建一個(gè)由多個(gè)立方體組成的模型，改變立方體的數(shù)量和分段數(shù)，觀察導(dǎo)出效果（表2）。實(shí)驗(yàn)電腦配置:操作系統(tǒng)，Windows7；CPU，AMD A4-3300MAPU with Radeon （tm）HD Graphics；內(nèi)存，4GB。表2中的數(shù)據(jù)是模型文件大小，單位是MB。其中，帶括號(hào)的數(shù)據(jù)表示模型導(dǎo)出報(bào)錯(cuò)，“－”表示模型保存報(bào)錯(cuò)。當(dāng)模型中立方體分段數(shù)不變，立方體數(shù)量增加時(shí)，文件大小增加，當(dāng)達(dá)到一定大小時(shí)，出現(xiàn)保存出錯(cuò)情況；當(dāng)立方體的數(shù)量不變，立方體的分段數(shù)增加時(shí)，文件大小增加，當(dāng)達(dá)到一定大小時(shí)，導(dǎo)出報(bào)錯(cuò)。通過綜合比較得出:3ds Max模型在導(dǎo)出時(shí)出現(xiàn)"應(yīng)用程序錯(cuò)誤"與模型的大小及頂點(diǎn)數(shù)有關(guān)。

表2 應(yīng)用程序錯(cuò)誤實(shí)例數(shù)據(jù)

制作3ds Max模型時(shí)，在確保形體準(zhǔn)確且達(dá)到要求的前提下，頂點(diǎn)數(shù)越少越好。盡量用最少的線來確保模型的基本形態(tài)和特征［4］。在建模時(shí)需要養(yǎng)成一個(gè)好的習(xí)慣，同時(shí)參考一些優(yōu)秀的模型。具體模型優(yōu)化，可以從簡(jiǎn)化模型和提高渲染速度［5］進(jìn)行優(yōu)化。利用3ds Max新功能建模，用算法簡(jiǎn)化模型，簡(jiǎn)化紋理處理。3ds Max場(chǎng)景模型太大，導(dǎo)出時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，可以采用場(chǎng)景分塊技術(shù)，把一個(gè)復(fù)雜的場(chǎng)景劃分成多個(gè)子場(chǎng)景分別導(dǎo)出，最后在Virtools中加載。

3 燈光問題

燈光是舞臺(tái)的生命［6］，同樣每一個(gè)3D場(chǎng)景都少不了燈光，燈光在場(chǎng)景中不僅起到了照明的作用，而且決定了場(chǎng)景的基調(diào)和氣氛。相比于Virtools中只有三種燈光類型，3ds Max中燈光種類和參數(shù)更多，燈光搭配也更復(fù)雜。

3.1 燈光種類導(dǎo)出變化

Virtools中有三種光源:點(diǎn)光源是理想化為質(zhì)點(diǎn)的向四面八方發(fā)出光線的光源，為最常使用的光源種類；聚光燈有注視的放射光，適合突出局部部位的照明；平行光為全場(chǎng)景照明的方向性光源，無法設(shè)置衰減效果。

3ds Max中創(chuàng)建的燈光在導(dǎo)入Virtools后燈光類型會(huì)發(fā)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)變（表3）。

表3 燈光類型變化表

3.2 燈光照射范圍變化

3ds Max中模型受光與燈光照射方向有關(guān)，在Virtools中除了平行光（Directional）與方向有關(guān)，點(diǎn)光源（Point）和聚光燈（Spot）都有照射距離限制，最大照射距離為200m。

如圖1，在3ds Max中，沿著建筑物四周打上12盞聚光燈，調(diào)整燈光到物體的距離以及角度，距離主要取值150m，198m，200m，202m，250m，角度取值－45°，0°，45°，90°，以.nmo文件的形式輸出，導(dǎo)入Virtools，觀察單個(gè)燈光照射時(shí)模型效果。根據(jù)效果最后得出:當(dāng)距離超過200m時(shí)，物體變黑，模型沒有受光。通過同樣的方式，得出點(diǎn)光源（Point）效果也是如此，而平行光（Directional）在方向確定后，模型在燈光方向上的受光面都能被照亮。

因此，在3ds Max中非平行光源到模型之間距離超過200m，導(dǎo)入到Virtools后，會(huì)出現(xiàn)物體變黑，不受光現(xiàn)象。此時(shí)燈光參數(shù)調(diào)節(jié)失去作用。建議遇到這種情況，一種方法是把燈光類型改成平行光（Directional），第二種方法是調(diào)整模型或燈光的實(shí)際坐標(biāo)，使燈光與模型之間的距離控制在200m以內(nèi)。

圖1 燈光照射范圍實(shí)驗(yàn)

4 材質(zhì)貼圖問題

3ds Max中已經(jīng)賦好材質(zhì)的模型在導(dǎo)入Virtools后常常出現(xiàn)變黑、材質(zhì)顯示不完全等現(xiàn)象。由于兩個(gè)軟件系統(tǒng)之間的差異性，造成一些模型效果不一樣。那么在制作模型之前，則需要了解產(chǎn)生的原因。

4.1 模型導(dǎo)入Virtools后材質(zhì)呈黑色

模型在3ds Max中，材質(zhì)顯示正常，在導(dǎo)入到Virtools后，材質(zhì)呈黑色。

解決辦法:在virtools中首先檢查燈光，燈光與模型的距離不能超過200m，點(diǎn)擊show light，燈光便會(huì)顯示，黑色的圈表示燈光的范圍（圖2），要保證模型在燈光的照明范圍內(nèi)。第二檢查模型材質(zhì)（圖3），漫反射（Diffuse）顏色以及所使用貼圖為黑色，模型也會(huì)呈黑色。第三檢查插件參數(shù)設(shè)置，詳述在1.2節(jié)。最后檢查模型，詳述在本文4.2節(jié)。

圖2 Virtools燈光顯示設(shè)置

圖3 Virtools材質(zhì)屬性面板

4.2 模型材質(zhì)丟失

對(duì)于材質(zhì)和紋理，輸出后，Virtools并不支持雙重材質(zhì)的導(dǎo)入。并且，Virtools只支持3ds Max中的標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)，在導(dǎo)入Virtools后就會(huì)出現(xiàn)材質(zhì)只顯示部分或完全呈黑色。

3ds Max模型材質(zhì)賦貼圖需要模型具有貼圖坐標(biāo)，一般模型貼圖有自己的貼圖坐標(biāo)。貼圖坐標(biāo)也可以使用UVW展開編輯，同時(shí)利用展開的UV貼圖，能繪制和制作更多需要的貼圖。有時(shí)根據(jù)項(xiàng)目需要，不能利用UV制作貼圖，而模型又需要賦多種材質(zhì)，此時(shí)在模型輸出之前需要對(duì)材質(zhì)進(jìn)行烘焙。所謂烘焙，就是一種把Max光照信息渲染成貼圖的方式，而后把這個(gè)烘焙后的貼圖再貼回到場(chǎng)景中去的技術(shù)。

如圖4所示，在3ds Max創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)易飛機(jī)模型。烘焙之前，先展開模型UV貼圖（圖5），把飛機(jī)機(jī)身，機(jī)翼等不同部位展開，再繪制貼圖，繪制好后賦給飛機(jī)，調(diào)整材質(zhì)參數(shù)，在場(chǎng)景中打上燈光，進(jìn)行烘焙，這樣就得到了模型的最終貼圖。

圖4 飛機(jī)模型俯視圖

圖5 飛機(jī)UV展開圖

4.3 在Virtools中加載貼圖

Max模型導(dǎo)入到Virtools后，材質(zhì)紋理丟失，可以在Virtools中把貼圖加載進(jìn)來。圖6中，模型wuding的貼圖“瓦”如果沒有導(dǎo)入進(jìn)來，則需在Textures把貼圖“瓦”直接拖進(jìn)來。之后右鍵材質(zhì)wuding，即圖7，在下拉列表中選中貼圖“瓦”，則材質(zhì)上賦好貼圖了。最后右鍵網(wǎng)格wuding＿M(jìn)esh中“Setup”，即圖8，在 Channels中右鍵“Add Channel”，下拉列表選擇材質(zhì)wuding。模型wuding紋理便加載完成了。

圖6 紋理組件面板

圖7 材質(zhì)設(shè)置面板

圖8 材質(zhì)通道添加面板

5 結(jié)論

綜上，在制作Virtools場(chǎng)景模型時(shí)，3ds Max版本盡量選擇2012版本。模型盡量優(yōu)化。由于Virtools中燈光距離限制，在3ds Max布局燈光時(shí)可以根據(jù)場(chǎng)景大小來選擇燈光類型，一般的燈光打法可以使用常見的三點(diǎn)光源法［7］。材質(zhì)使用標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)，貼圖盡量烘焙。

通過在3ds Max中制作模型過程中遇到的問題得出的經(jīng)驗(yàn)，用具體的數(shù)據(jù)分析了模型導(dǎo)入到Virtools中出現(xiàn)的問題及解決辦法。有些方法還需要改進(jìn)，一些具體的細(xì)節(jié)可以查閱相關(guān)資料?？傊谥谱鱒irtools場(chǎng)景模型過程中，要不斷地學(xué)習(xí)和實(shí)踐來總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。在模型的優(yōu)化上還需要進(jìn)一步探究，建出更加符合要求的模型。

［1］ 孫 倩.基于3DS MAX的三維建模及其在Virtools環(huán)境中的應(yīng)用［J］.中國科技信息，2008（06）:241-243.

［2］ 李延春.軟件插件技術(shù)的原理與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2003（07）:41-44.

［3］ 王 方，王 崢.3ds Max模型及動(dòng)畫輸出為 Virtools格式的方法［J］.現(xiàn)代電影技術(shù)，2007（10）:94-95.

［4］ 劉婧婧.3ds Max模型與動(dòng)畫導(dǎo)入Virtools時(shí)遇到的問題以及解決方法［J］.現(xiàn)代電影技術(shù)，2010（07）:49-54.

［5］ 趙 玲.基于3DMAX的模型優(yōu)化的研究［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2010（09）:6 565-6 568.

［6］ 王士軍.淺談燈光藝術(shù)的作用［J］.文化時(shí)空，2002（08）:90.

［7］ 雷兆云.照明語言與技法［M］.北京:中國傳媒大學(xué)出版社，2009.