盧 建（四川師范大學(xué),成都 610068）

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基于3ds Max和VRP平臺(tái)的交互式產(chǎn)品展示

盧 建
（四川師范大學(xué),成都 610068）

摘 要：展示設(shè)計(jì)隨時(shí)代不斷發(fā)展，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的三維交互式產(chǎn)品展示能更全面地傳達(dá)展示信息。文章指出三維交互式產(chǎn)品展示實(shí)現(xiàn)的方法流程，重點(diǎn)闡明了高精度模型的建立方法和交互動(dòng)畫(huà)的制作方法。

關(guān)鍵詞：3ds Max；VRP平臺(tái)；三維交互式產(chǎn)品展示

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)等科技模擬逼真的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等一體化的虛擬環(huán)境，采用自然的方式與虛擬世界交互，是一種先進(jìn)的人機(jī)交互方式。交互技術(shù)的不斷進(jìn)步給人們提供了全新的走向未來(lái)社會(huì)的視角[1]，目前已在場(chǎng)景漫游、工程模擬、軍事領(lǐng)域進(jìn)行了較多的應(yīng)用，而把它當(dāng)成產(chǎn)品展示的新方式還沒(méi)有引起足夠的關(guān)注。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)展示設(shè)計(jì)的價(jià)值

傳統(tǒng)的展示是實(shí)物展示，如專賣店展示、參加會(huì)展，這種實(shí)物展示方式具有體驗(yàn)真實(shí)的優(yōu)勢(shì)所以自原始社會(huì)至今一直存在。信息時(shí)代人們獲取信息的方式越來(lái)越傾向于數(shù)字化途徑，僅靠實(shí)物展示是不夠的。展示設(shè)計(jì)是技術(shù)與藝術(shù)的融合，展示設(shè)計(jì)的發(fā)展不僅要吸收最新的設(shè)計(jì)理念，也要吸收最新的信息技術(shù)[2]。三維交互式展示是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)助力展示設(shè)計(jì)呈現(xiàn)出的新方式，是展示設(shè)計(jì)發(fā)展的新方向。

2 在3ds Max中創(chuàng)建對(duì)象

三維模型分為中低精度模型和高精度模型。中低精度模型可以用較少的面數(shù)構(gòu)成基本形狀，高精度模型造型細(xì)致逼真，可以表現(xiàn)流暢的造型和圓滑的倒角，但面數(shù)較多。大型機(jī)械類產(chǎn)品多采用中低精度模型，而小型產(chǎn)品因外觀整體且造型更加考究，多采用高精度模型表現(xiàn)。產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是不用考慮美觀的功能模塊，所以用中低精度模型表現(xiàn)。

2.1 創(chuàng)建產(chǎn)品模型

根據(jù)精確的參數(shù)來(lái)建立長(zhǎng)方體、圓柱體等標(biāo)準(zhǔn)基本體。將幾何體轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形后在其頂點(diǎn)、邊、多邊形等級(jí)別下逐步編輯，實(shí)現(xiàn)中低精度模型的創(chuàng)建。對(duì)于較復(fù)雜的模型可以使用ProBoolean、圖形合并等復(fù)合對(duì)象建模方法實(shí)現(xiàn)。由于不使用平滑修改器，所以多邊形的平滑組設(shè)置尤為重要，在不增加面數(shù)的前提下可以改善中低精度模型的視覺(jué)效果。

高精度模型的創(chuàng)建前期與中低精度模型步驟類似，不同的是需對(duì)模型進(jìn)行線面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化后，而后添加平滑修改器。對(duì)模型線面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整主要包括：

（1）在需要保持明顯轉(zhuǎn)折的邊角處切角、加線；在需要產(chǎn)生平滑曲面的位置減少用線，且避免線間距過(guò)小。

（2）模型的線應(yīng)是能夠循環(huán)一整圈的，盡量避免中斷的線和合二為一的線，體現(xiàn)在多邊形級(jí)別即要求盡量為四邊形。

（3）如必須出現(xiàn)匯聚的線或者非四邊的多邊形時(shí)盡量移到在較大的平面處，避免出現(xiàn)在邊緣處和轉(zhuǎn)折處。

加入平滑修改器后多邊形的面數(shù)呈幾何級(jí)增長(zhǎng)，迭代次數(shù)控制模型的細(xì)膩程度，也決定模型的面數(shù)。為得到細(xì)致的曲面和轉(zhuǎn)角又不過(guò)度增加面數(shù)，可將迭代次數(shù)設(shè)置為2，轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形后再次調(diào)整模型的結(jié)構(gòu)。如移動(dòng)轉(zhuǎn)折處的線、移除對(duì)造型沒(méi)有幫助的線、減少機(jī)殼內(nèi)部的線等。

2.2 材質(zhì)、光影與動(dòng)畫(huà)

模型的材質(zhì)則以貼圖為主，對(duì)于不需要模型表現(xiàn)的細(xì)節(jié)也可以用貼圖表現(xiàn)，既減少工作量又不影響整體效果。用“UVW貼圖”修改器或“UVW展開(kāi)”修改器可以精確地設(shè)置貼圖坐標(biāo)。

VRP支持3ds Max中的路徑動(dòng)畫(huà)、精確的參數(shù)關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)、剛體動(dòng)畫(huà)、柔體動(dòng)畫(huà)、Reactor動(dòng)畫(huà)、路徑變形動(dòng)畫(huà)及骨骼動(dòng)畫(huà)的導(dǎo)入[3]。 3ds Max中制作的動(dòng)畫(huà)需進(jìn)行分選擇集管理，將剛體動(dòng)畫(huà)集以vrp_ rigid為前綴命名，柔體動(dòng)畫(huà)集以vrp_soft為前綴命名。

3ds Max可模擬真實(shí)的光照，但光影效果要帶入VRP只能通過(guò)烘焙貼圖操作。烘焙后的光影效果便作為一種貼圖固定在模型上，但當(dāng)模型移動(dòng)時(shí)光影效果不會(huì)隨之改變，出現(xiàn)錯(cuò)誤的效果。所以對(duì)于在交互中不改變光影關(guān)系的模型可以進(jìn)行烘焙貼圖，而對(duì)于有動(dòng)畫(huà)的模型則不烘焙，需要在VRP中設(shè)置實(shí)時(shí)光照。

3 在VRP中設(shè)置交互

3.1 材質(zhì)、貼圖、燈光

模型導(dǎo)入VRP后應(yīng)進(jìn)行材質(zhì)設(shè)置和貼圖調(diào)節(jié)。對(duì)貼圖進(jìn)行顏色、對(duì)比度等參數(shù)調(diào)節(jié)；對(duì)需要透明的物體進(jìn)行整體透明或以貼圖alpha的方式設(shè)置透明；對(duì)需要表面動(dòng)態(tài)效果的模型用視頻貼圖或ATX動(dòng)態(tài)貼圖實(shí)現(xiàn)，如產(chǎn)品的顯示屏和LED指示燈；對(duì)需要有光澤的物體添加反射貼圖或?qū)崟r(shí)反射；對(duì)沒(méi)有經(jīng)過(guò)烘焙貼圖的模型開(kāi)啟動(dòng)態(tài)光照，并設(shè)置至少兩盞燈光作為實(shí)時(shí)光源，分別調(diào)節(jié)燈光的高度、角度、環(huán)境色、漫反射色和高光色，照射出模型的立體感和質(zhì)感。

3.2 交互動(dòng)畫(huà)

模型動(dòng)畫(huà)是交互展示的重要部分，用于表現(xiàn)零件拆裝或運(yùn)行狀態(tài)的剛體動(dòng)畫(huà)在VRP中利用時(shí)間軸功能制作比在3ds Max中制作更高效便捷。而且可以通過(guò)時(shí)間軸腳本觸發(fā)實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的控制，可以對(duì)同一模型制作多個(gè)時(shí)間軸動(dòng)畫(huà)，靈活地調(diào)用而不互相干擾。時(shí)間軸功能可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)關(guān)鍵幀之間動(dòng)畫(huà)的加速或減速運(yùn)動(dòng)，使變化更生動(dòng)。物理引擎的剛體、事件、力場(chǎng)、控制器等功能模塊可以真實(shí)自然地模擬一些復(fù)雜場(chǎng)景和狀態(tài)。

3.3 界面設(shè)計(jì)

在初級(jí)界面或高級(jí)界面中創(chuàng)建按鈕、圖片、開(kāi)關(guān)、滑桿等元素，將事先制作好的按鈕和界面等的圖片載入實(shí)現(xiàn)界面的設(shè)計(jì)。通過(guò)編寫(xiě)腳本可以為按鈕設(shè)置鼠標(biāo)點(diǎn)擊、鼠標(biāo)移入等事件，實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)控制、音頻控制、切換設(shè)計(jì)方案、特效控制等豐富的交互功能。

4 輸出形式

輸出的可執(zhí)行文件可在普通計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，也可輸出VRPIE文件發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上展示。還支持雙屏3D橫向、oculus渲染、360度環(huán)幕渲染等多種渲染策略，以供輸出到沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)給觀賞者帶來(lái)身臨其境的體驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張成忠,孔梅.交互設(shè)計(jì)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與未來(lái)展望[J]包裝工程,2011(08):68-71．

[2]盧建.3C產(chǎn)品展示設(shè)計(jì)研究[D].福建師范大學(xué),2011.

[3]王正盛,陳征.VRP11/3ds Max虛擬現(xiàn)實(shí)制作標(biāo)準(zhǔn)實(shí)訓(xùn)教程[M].北京:印刷工業(yè)出版社,2011:63．

作者簡(jiǎn)介：盧建（1985-），男，山東濰坊人，講師，研究方向:產(chǎn)品設(shè)計(jì)、虛擬現(xiàn)實(shí)等。

基金項(xiàng)目：四川師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)項(xiàng)目“國(guó)際頂尖產(chǎn)品設(shè)計(jì)作品外觀與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)交互式解析系統(tǒng)”項(xiàng)目資助（SYJS2014-24）

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.200