1、.天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education毕 业 设 计专 业：教育技术学 班级学号：0602 17 学生姓名：罗晓红 指导教师：张丽霞 讲师 二一年六月.天津职业技术师范大学本科生毕业论文可漫游的虚拟实验室场景的设计与制作-A 楼四楼实验室Design and Manufacture of Roaming Virtual Laboratory Scene-The fourth floor laboratory of A Building专业班级：计教 0602学生姓名：罗晓红指导教师：张丽霞 讲师学 院：信息技术工程学院
2、2010 年 6 月.摘 要虚拟现实（VR-virtual reality）,也称虚拟实境或灵境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流，是一种先进的数字化人机接口技术。与传统的模拟技术相比，其主要特征是：操作者能够真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟环境中，与之产生互动，进行交流。通过参与者与仿真环境的相互作用，并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，以全方位地获取虚拟环境所蕴涵的各种空间信息和
3、逻辑信息。本设计是一个基于 VEStudio 虚拟仿真平台的虚拟实验室系统，它要求实现虚拟现实中基本的场景建立和在场景中漫游，本程序建立场景所需的模型均在 3DS MAX 9 中建立，然后以 VEC 的格式导出。然后在 VEStudio 编辑环境下，为了让浏览者能快速观看场景可以在不同视角添加多个视点；通过添加动画可以使场景产生动态震撼的感觉；为了防止观察者从场景中的物体（如墙壁）中穿过或进入不可见的视角观察，必须为场景中所有的模型加上碰撞；最后在 VEStudio 浏览器中通过键盘和鼠标的移动来漫游观看该虚拟系统。关键词: 虚拟现实；漫游；场景；交互控制.ABSTRACTVirtual Re
4、ality(VR-virtual reality),also known as virtual environment or ethereality,is one computer system which can create and experience the virtual world,it uses computer technology to generate a virtual environment,which contains visual, hearing,touching and other multi-feelings.Users can use of a variet
5、y of interactive devices,to interact with the entities in the virtual environment,bringig interactive visual simulation of being personally on the scene and information exchanging,is one of advanced digital human-machine interface technology.Compared with traditional simulation technology,its main f
6、eatures are:operators can truly enter an interactive 3D computer-generated virtual environment to interact and communicate with them.Through the interaction of participants and simulation environment,and by virtue of ones own perception and cognition of things to help inspiring participants thought
7、to widly access to a variety of spatial information and logical information implied the virtual environment. This design is one of virtual laboratory systems based on VEStudio virtual simulation platform,it requires a basic virtual reality scenes model and roaming in the scene,the procedures of this
8、 scene required for the establishment of buildings that were set up in 3DS MAX 9,then export by VEC format.Then in VEStudio editing environment,we can add some viewpoints in different visual angles in order to allow observers viewing the scene rapidly;By adding animations let scenes coming into bein
9、g dynamic and convulsional.A node of collision must be set up to prevent observer from wearing or entering impossible visual angle which cant be observed from object of scene.In the end,we can roam the virtual reality system through the movement of the keyboard and mouse in the VEStudio explorer.Key
10、words: Virtual Reality; Roaming; Scene; Interaction control.目 录1 引 言 12 设计工具 32.1 3DS MAX 的介绍 .32.2 Photoshop 介绍 52.3 VEStudio 简介 63 开发 方案 84 虚拟实 验室 3D 建摸 .124.1 创作思路和流程 .124.2 虚拟实验室的模型制作 .124.2.1 地板、墙体模型的制作 124.2.2 门和窗户模型的制作 154.2.3 风扇，日光灯，黑板和窗帘模型的制作 164.2.4 电脑和电脑桌模型的制作 194.3 虚拟实验室材质制作 .234.3.1 地板材
11、质制作 234.3.2 其他相关材质制作 244.4 虚拟实验室灯光设计和渲染 .254.4.1 户外阳光制作 254.4.2 室内灯光设计 255 交互实 现与测试 275.1 交互设计概述 .275.2 VRP 场景编辑 275.2.1 工程文件的建立 275.2.2 烘焙场景 275.2.3 场景的导入 305.2.4 VEStudio 场景模型编辑 .325.2.5 VEStudio 场景打包 .335.3 结果测试 .346 创意和不足 357 结 论 36.参考文 献 37致 谢 38.1 引 言虚拟现实就是以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟
12、环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用，相互影响，从而产生如同真实环境的感受和体验。尽管该环境并不真实存在，但它作为一个逼真的三维环境仿佛就在我们四周。由于用户对计算机环境中的虚拟物体产生了类似于对现实物体的存在意识或幻觉，从而使得用户在计算机所创建的维虚拟环境中处于一种全身心投入的状态。从1962年，Morton Heilig发明了实感全景仿真机开始。虚拟现实技术越来越受到大众的关注。以三个I，即Immersion沉浸感，Interaction交互性，Imagination思维构想性，作为虚拟现实技术最本质的特点，并融合了其它先进技术。虚拟现实发展前景十分诱人，而
13、与网络通信特性的结合，更是人们所梦寐以求的。在某种意义上说它将改变人们的思维方式，甚至会改变人们对世界、自己、空间和时间的看法。它是一项发展中的、具有深远的潜在应用方向的新技术。利用它，我们可以建立真正的远程教室，在这间教室中我们可以和来自五湖四海的朋友们一同学习、讨论、游戏，就像在现实生活中一样。使用网络计算机及其相关的三维设备，我们的工作、生活、娱乐将更加有情趣。因为数字地球带给我们的是一个绚丽多彩的三维的世界!因此虚拟实验室是由多媒体计算机技术与仪器技术的结合构成了虚拟实验室实现的基础，使人们拥有自己实验室的幻想与愿望可以在计算机屏幕上通过场景式图形界面而得以“实现” 。虚拟仪器技术与认
14、知模拟方法的结合也赋予虚拟实验室的智能化特征，无论是学生还是教师，都可以自由地、无顾虑地随时进入虚拟实验室操作仪器，进行各种实验。不但为实验类课程的教学改革及远程教育提供了条件和技术支持，还可以随时为学生提供更多、更新、更好的仪器。目前虚拟现实技术几乎是所有发达国家都在大力研究的前沿领域，它的发展速度也非常迅速。实际上基于虚拟现实技术的研究主要有虚拟现实技术与虚拟现实应用两大类。虚拟现实技术是一项投资大，具有高难度的科技领域，和一些发达国家相比，我国虚拟现实技术研究始于20世界90年代初，相对其他国家来说起步较晚，技术上有一定得差距，但已引起我国政府有关部门和科学家们的高度重视，并及时根据我国
15、的国情，制定了开展虚拟现实技术的研究计划。我国军方对虚拟现实技术的反战关注较早，支持研究开发的力度也非常大。同时，在国内一些重点高等院校和科研院所，也积极投入到了这一领域的研究工作，现在已经实现与正在研制的细腻现实系统也很多。.虚拟现实技术是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术。由于它生成的环境是类似现实的、逼真的，人机交互是和谐友好的，因此虚拟现实技术将一改人机之间枯燥、生硬和被动的现状，将人们陶醉在流连忘返的工作环境之中。虚拟现实技术的应用领域和交叉领域非常广泛，几乎到了无所不包、无孔不入的地步，虚拟现实在诸多方面的应用和产业的形成都有强烈的市场需求和强大的技术驱动。权威人士断言，虚
16、拟现实技术将是21世纪信息技术的代表。它的发展，不仅从根本上改变人们的工作方式和生活方式，人们将在享受环境中工作，在工作中得到享受。.2 设 计 工 具2.1 3DS MAX 的介绍3D Studio MAX 是 Autodesk 公司推出的一套强大的三维建模软件,由于它方便易学，又因其相对低廉的价格优势,所以成为目前最为流行的三维建模软件。VR 系统要求实时动态逼真地模拟环境,考虑到硬件的限制和虚拟现实系统的实时性的要求,VR 系统的建模与以造型为主的动画建模方法有着显著的不同,VR 的建模大都采用模型分割、纹理映射等技术。目前 VR 中的虚拟场景的构造主要有以下途径：基于模型的方法和 IB
17、R（基于图像的绘制）方法两种。这两种方法都可以在 3DS MAX 中加以实现和验证，下面具体展开加以说明。1）基于模型的构造方法。3DS MAX 的几何建模方法主要有多边形（Polygon）建模、非均匀有理 B 样条曲线建模（NURBS） 、细分曲面技术建模（Subdivision Surface） 。通常建立一个模型可以分别通过几种方法得到，但有优劣、繁简之分。（1）多边形建模。多边形建模技术是最早采用的一种建模技术，它的思想很简单，就是用小平面来模拟曲面，从而制作出各种形状的三维物体，小平面可以是三角形、矩形或其他多边形但实际中多是三角形或矩形。使用多边形建模可以通过直接创建基本的几何体，
18、再根据要求采用修改器调整物体形状或通过使用放样、曲面片造型、组合物体来制作虚拟现实作品。多边形建模的主要优点是简单、方便和快速但它难于生成光滑的曲面，故而多边形建模技术适合于构造具有规则形状的物体，如大部分的人造物体，同时可根据虚拟现实系统的要求，仅仅通过调整所建立模型的参数就可以获得不同分辨率的模型，以适应虚拟场景实时显示的需要。（2）NURBS 建模。NURBS 是 Non-Uniform Rational B-Splines（非均匀有理 B样条曲线）的缩写，它纯粹是计算机图形学的一个数学概念。NURBS 建模技术是最近 4 年来三维动画最主要的建模方法之一，特别适合于创建光滑的、复杂的模
19、型,而且在应用的广泛性和模型的细节逼真性方面具有其他技术无可比拟的优势。但由于NURBS 建模必须使用曲面片作为其基本的建模单元，所以它也有以下局限性：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很复杂的物体(例如带空洞的物体)；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而难于控制;构造复杂模型时经常需要裁剪曲面,但大量裁剪容易导致计算错误;NURBS 技术很难构造“带有分枝的”物体。（3）细分曲面技术。细分曲面技术是 1998 年才引入的三维建模方法，它解决了 NURBS 技术在建立曲面时面临的困难，它使用任意多面体作为控制网格，然后自.动根
20、据控制网格来生成平滑的曲面。细分曲面技术的网格可以是任意形状，因而可以很容易地构造出各种拓扑结构，并始终保持整个曲面的光滑性。细分曲面技术的另一个重要特点是“细分” ，就是只在物体的局部增加细节，而不必增加整个物体的复杂程度，同时还能维持增加了细节的物体的光滑性。但由于细分曲面技术是一种刚出现不久的技术，3D Studio MAX R3 对它的支持还显得稚嫩，还不能完成一些十分复杂的模型创作。有了以上 3DS MAX 几种建模方法的认识，就可以在为虚拟现实系统制作相应模型前,根据虚拟现实系统的要求选取合适的建模途径,多快好省地完成虚拟现实的作品的制作。在虚拟现实作品制作的时候应当遵循一个原则:
21、在能够保证视觉效果的前提下，尽量采用比较简单的模型，而且若能够用参数化方法构建的对象尽量用参数化方法构建，同时，在模型创作过程中，对模型进行分割，分别建模，以利于在虚拟现实系统中进行操作和考察。对于复杂对象的运动或原理演示,我们可以预先将对象的运动和说明做成动画存为 avi 文件,然后等待 VR 系统合适的触发事件,播放该 avi 文件即可。2）基于图像的绘制 (IBR)，传统图形绘制技术均是面向景物几何而设计的，因而绘制过程涉及到复杂的建模、消隐和光亮度计算。尽管通过可见性预计算技术及场景几何简化技术可大大减少需处理景物的面片数目，但对高度复杂的场景，现有的计算机硬件仍无法实时绘制简化后的场
22、景几何。因而我们面临的一个重要问题是如何在具有普通计算能力的计算机上实现真实感图形的实时绘制。IBR 技术就是为实现这一目标而设计的一种全新的图形绘制方式。该技术基于一些预先生成的图像(或环境映照)来生成不同视点的场景画面，与传统绘制技术相比，它有着鲜明的特点： （1）图形绘制独立于场景复杂性，仅与所要生成画面的分辨率有关。 （2）预先存储的图像(或环境映照)既可以是计算机合成的，亦可以是实际拍摄的画面，而且两者可以混合使用。（3）该绘制技术对计算资源的要求不高，因而可以在普通工作站和个人计算机上实现复杂场景的实时显示。3DS MAX 在 IBR 中的应用是自然的，3DS MAX 的出色的纹理
23、贴图，强大的贴图控制能力，各种空间扭曲和变形，都提供了对图像和环境映照的容易的处理途径。例如，在各种 IBR 的应用中，全景图的生成是经常需要解决的问题，这方面，利用3DS MAX 可以根据所需的全景图类型先生成对应的基板，比如，柱面全景图就先生成一个圆柱，然后控制各个方向的条状图像沿着圆柱面进行贴图即可。而且可以将图像拼接的过程编制成 Script 文件做成插件嵌入 3DS MAX 环境中，可以容易地生成.全景图并且预先观察在虚拟现实系统中漫游的效果，这通过在 Video Post 设置摄像机的运动轨迹即可。以上主要介绍了 3DS MAX 制作 VR 作品，下面再简单介绍一些 3DS MAX
24、 的另外的应用。在 VR 系统中经常需要有视差和景深的立体视图，这可以通过在 3DS MAX 中设置双摄像机来模拟人的双眼来渲染立体视图对，这个需要调整双摄像机的相对位置，然后分别渲染不同的摄像机视图即可得到立体视图对。2.2 Photoshop 介绍Photoshop 是由 Adobe 公司开发的图形处理系列软件之一，主要应用于在图像处理、广告设计的一个电脑软件。从功能上看，Photoshop 可分为图像编辑、图像合成、校色调色及特效制作部分。图像编辑是图像处理的基础，可以对图像做各种变换如放大、缩小、旋转、倾斜、镜像、透视等。也可进行复制、去除斑点、修补、修饰图像的残损等。这在婚纱摄影、人
25、像处理制作中有非常大的用场，去除人像上不满意的部分，进行美化加工，得到让人非常满意的效果。 图像合成则是将几幅图像通过图层操作、工具应用合成完整的、传达明确意义的图像，这是美术设计的必经之路。Photoshop 提供的绘图工具让外来图像与创意很好地融合，成为可能使图像的合成天衣无缝。 校色调色是 Photoshop 中深具威力的功能之一，可方便快捷地对图像的颜色进行明暗、色编的调整和校正，也可在不同颜色进行切换以满足图像在不同领域如网页设计、印刷、多媒体等方面应用。 特效制作在 Photoshop 中主要由滤镜、通道及工具综合应用完成。包括图像的特效创意和特效字的制作，如油画、浮雕、石膏画、素
26、描等常用的传统美术技巧都可藉由 Photoshop 特效完成。而各种特效字的制作更是很多美术设计师热衷于Photoshop 的研究的原因。Photoshop 的应用领域很广泛的，在图像、图形、文字、视频、出版各方面都有涉及。1）影像创意影像创意是 Photoshop 的特长，通过 Photoshop 的处理可以将原本风马牛不相及的对象组合在一起，也可以使用“狸猫换太子”的手段使图像发生面目全非的巨大变化。2）艺术文字当文字遇到 Photoshop 处理，就已经注定不再普通。利用 Photoshop 可以使文字发生各种各样的变化，并利用这些艺术化处理后的文字为图像增加效果。.3）网页制作网络的普
27、及是促使更多人需要掌握 Photoshop 的一个重要原因。因为在制作网页时 Photoshop 是必不可少的网页图像处理软件。4）建筑效果图后期修饰在制作建筑效果图包括许多三维场景时，人物与配景包括场景的颜色常常需要在 Photoshop 中增加并调整。5）绘制或处理三维帖图在三维软件中，如果能够制作出精良的模型，而无法为模型应用逼真的帖图，也无法得到较好的渲染效果。实际上在制作材质时，除了要依靠软件本身具有材质功能外，利用 Photoshop 可以制作在三维软件中无法得到的合适的材质也非常重要。6）图标制作虽然使用 Photoshop 制作图标在感觉上有些大材小用，但使用此软件制作的图标的
28、确非常精美。7）界面设计界面设计是一个新兴的领域，已经受到越来越多的软件企业及开发者的重视，虽然暂时还未成为一种全新的职业，但相信不久一定会出现专业的界面设计师职业。在当前还没有用于做界面设计的专业软件，因此绝大多数设计者使用的都是Photoshop。Photoshop 利用自身在图像处理方面的优势，并整合了 ImageReady 之后，可实现多方面的网络应用，其中包括网页的视觉设计、排版布局、创建页面的 HTML 文件等。用户使用 Photoshop 还能够完成网站中各种类型的 Web 图像设计和制作，甚至可以对图像的发布进行优化操作。由于 Photoshop 有以上的多种功能和优点，所以在
29、虚拟现实后期 3DS MAX 的渲染输出的图片处理和 VRP 编辑中的图片处理时，Photoshop 起到非常好的作用。2.3 VEStudio 简介VEStudio 简称 VES，是由一个专门从事多年虚拟仿真系统制作、三维 GIS 系统构建、虚拟现实技术（Virtual Reality）应用的团队开发而成的虚拟仿真平台软件。这款虚拟仿真平台可应用于城市规划、三维地理信息、虚拟旅游、地产、产品展示、军事、古迹复原等多个领域。3ds Max 在 VEStudio1.2 的应用支持：多维子材质；混合材质；表面、光照、透明、反射、凹凸贴图；顶点颜色；模型多边形数据自动优化；相机动画；物体位移、旋转、
30、缩放、路径约束动画 。.VEStudio1.2 平台功能特性：1）平台大范围采用了高级材质(对于计算机硬件配置比较低的用户可关闭)；2）支持 OpenGL2.0 规范；支持 HDR 材质与特效；3）无缝的 GIS 海量地形数据浏览等一系列特性，具体特性可点击特性页进行查阅；4）强大的 GUI 界面设计系统和脚本系统；5）描边轮廓效果；6）仿云雾效果；7）模型库模块，提供例如所见即所得的植草种树篇章；8）支持 3ds max8 和 3ds max9 的插件；9）地板反射材质，支持模糊反射效果；10)加入鹰眼导航功能；增加一种碰撞模式；VEStudio 编辑器是集集成、处理、编辑、维护管理从三维制
31、作软件经 VEStudio插件导出的各类场景文件；GUI 界面设计、创建脚本、构建虚拟现实交互系统；处理应用 GIS 软件生成的地理信息数据等功能为一体的应用工具：1）改从 max 导出的 vec 模型材质，譬如凹凸、水面、混合材质等；2）添加附属节点，譬如粒子系统、骨骼动画、文字、音效、GUI 界面等；3）设置工程参数，如相机浏览参数，特效渲染参数等。VEStudio 浏览器主要功能是对在编辑器中编辑的场景执行打包前的预览，浏览vec 原生模型或者从编辑器里面生成的 vep 工程文件。用它运行编辑器的 vep 格式工程文件效果跟打包后文件运行效果相同，便于打包前的及时调整修正。VEStudi
32、o1.2浏览器中可选择填充、线型、点状三种渲染显示方式；有球形和 FPS 两种导航方式；“测量工具”供用户对场景进行量测，统一单位为米(m)；浏览器右上角为相机视点和动画播放栏；浏览器还有场景运行效率信息提示，帧数、剔除、绘制和 CPU 占用情况等让用户了解自己硬件对场景的兼容度和运行效率。烘焙是一种广泛应用在 VR 场景制作上的技术，它可以把全局光照的计算结果以及灯光照射的光影关系做为表面贴图或光照贴图贴回到对象表面。那么在虚拟场景中就不需要用高级实时光照而也能达到逼真的光影效果，这样也大大提高运行效率。VEStudio1.2 版目前支持将光照贴图作为自发光表面贴图烘焙光影技术。所有的烘焙流
33、程都可以在 3DS MAX 里面完成，只要将模型以普通添加模型方式导入 VES，VES就自动读取其自发光贴图。.3 开 发 方 案由于虚拟现实可以产生如同真实环境的感受和体验，学生可以在进入实验室之前先观看虚拟实验室，熟悉实验室的环境和设备以提高教学效率同时虚拟实验室上传到网上后，任何人可以不受地理和时间上的限制来观摩实验室，基于虚拟现实的这些优点，提出了本课题。可漫游的虚拟实验室场景的设计与制作，研究的大致任务是将我计算机信息技术工程学院的第一教学楼四楼的实验室进行 3D 建模，并用VEStudio 等软件实现其漫游化。虚拟现实场景的制作通常有以下三个步骤：1）是通过摄像机或数码相机进行实景
34、拍摄，以估计物体的具体高度和他们之间的比例关系，同时获得各个物体的材质特征及光线效果；如图 3-1,3-2,3-3,3-4,3-5 所示是实景中各个模型的照片。图 3-1 实景电风扇的照片.图 3-2 实景电脑的照片图 3-3 实景门的照片.图 3-4 实景机房的照片图 3-5 实景走廊的照片2）则是通过使用 3DSMAX 软件对我院第一教学楼四楼实验内的计算机、桌椅、门窗等一一进行建模，建模时采用“米”为单位，以 1:1 为比例建立四个机房和走廊，其中机房 1 长 18 米、宽 7 米、高 5，机房 2 长为 12 米。然后为各个模型制作材质，应用目标聚光灯创建室外阳光效果，布置泛光灯矩阵创
35、建室内光；分别在机房 1、机房 2、走廊创建相机动画；最后对地面、墙体进行烘焙；至此在 3D 里的工作基本完成。3）将已建立好的 3D 模型导入 VEStudio 软件，在 VEStudio 编辑器里加入三维音效；建立多个视点，以方便浏览者初步了解场景；为各个模型加入物理碰撞的效.果；最后设置漫游的速度；最终实现了应用键盘和鼠标控制场景中的前进、后退、转弯、平移的漫游效果。根据经验，建模时平滑度不能太大，因为平滑度越大占得内存就越大，所以在不影响视觉效果的前提下要尽量减小平滑度，以减少点和面的个数。同时参考VEStudio 软件对材质方面的要求，要尽量减少应用高级材质；为了实现细腻的光线效果，
36、对场景里的模型进行烘焙是必不可少的步骤。.4 虚 拟 实 验 室 3D 建 摸4.1 创作思路和流程本虚拟实验室的场景设计方法，采用3DS MAX软件创建虚拟现实的场景模型，之后通过VEStudio三维互动仿真平台，开发了可以VES浏览器中实行的虚拟实验室，实现了用户可以用鼠标、键盘、事件触发、定时触发、脚本流程来与三维场景中的物体或属性进行各种方式的互动，包括行走、静物观察、摄像机动画、室内漫游等功能。该作品的制作流程分为六部分，包括虚拟实验室模型制作、虚拟实验室材质制作、虚拟实验室灯光设计和渲染、导入VRP编辑器修改、最终文件输出和测试。4.2 虚拟实验室的模型制作模型的制作制作的好坏是关
37、系到后期材质添加，渲染效果好坏的关键，所以在模型制作至前应统一单位设置，为减轻后期修改时造成的麻烦。用户可以在菜单中选择“自定义单位设置”命令，在弹出的对话框中设置显示单位比例为公制毫米类型。然后就是模型的精度设置，在精度和效果的选择时，应该在达到要求效果的情况下，尽量减少精度大小，以降低制作成本和后期渲染时间等资源。4.2.1 地板、墙体模型的制作1.教室1框架的设计：1）进行单位设置：选择菜单栏中的自定义，选中公制里的毫米，点击系统单位比例的毫米。2）建立地面和天花板：在创建面板中选择【创建】【标准基本体】【平面】 ，在顶视图中创建一个长18000mm，宽7000mm的平面，进入修改面板，
38、设置其长宽分段均为1，选择移动工具，使其x,y,z轴均为0mm。按住shift对此平面进行复制，使其x,y,z轴分别为0mm，0mm，5000mm，此平面就是天花板。3）建立侧墙：在左视图中建立长5000mm，宽7600mm的平面，使其x,y,z轴分别为-9000mm，0mm，2500mm。复制此平面，使其x,y,z轴分别为9000mm，0mm，2500mm。4）建立正面墙和背面墙：用直线工具建立如图4-1形状的线条，然后选择修改列表中的挤出，数量为300mm，使其x,y,z轴分别为-100mm，-3500mm，1700mm。接着用直线工具描绘出如图4-2所示的线条，选择【修改列表】中的【挤出
39、】 ，数量为.300mm，使其x,y,z轴分别为0mm，3800mm，2500mm。图 4-1 绘制正面墙的直线效果图图 4-2 绘制背面墙的直线效果图5）建立柱子：在创建面板中选择【标准基本体】【长方体】命令，创建适合大小的四个长方体作为天花板上的横柱，接着创建五个立柱，分别把这些立方体转化为可编辑网格，选择看不见的面将其删除。效果如图 4-3 所示。.图 4-3 柱子效果图6）建立体脚线：点击顶视图，打开【捕捉开关】 ，右击勾选【顶点】选项，用直线工具沿教室模型的内侧绘制一周，进入修改面板将门内侧所对的直线删除，选择 Line 展卷拦的【线段】次级模式，全选所绘直线，选择轮廓并输入-5mm
40、，在【修改列表】中选择【挤出】 ，数量为 300mm。接着用平面工具分别沿四面墙建立横的体脚线。效果如图 4-4 黑色线条所示。图 4-4 体脚线的效果图7）调整相对位置：用移动工具将建立的墙体和柱子及体脚线的位置调整到合适位置，此时教室 1 的框架建立完毕，整体效果如图 4-5 所示。图 4-5 教室 1 框架效果图2.教室 2 框架的设计：1）用建立教室 1 框架相同的方法创建一个长 12000mm，宽 7000mm，高 5000mm.的教室。效果如图 4-6 所示。图 4-6 教室 2 框架效果图3. 走廊模型的建立：1）地面的建立：建立一个长 36000mm，宽 3000mm，高 50
41、00mm 的平面作为走廊的地面。2）用类似教室 1 框架建立的方法，分别建立走廊的天花板和体脚线。效果如图4-7 所示。图 4-7 走廊框架效果图4.2.2 门和窗户模型的制作1）窗户的创建：在【创建】面板的图形中选择【样条线】中的【矩形】命令，绘制长 4000mm，宽 3000mm 的矩形，再绘制长 3900mm,宽 2900mm 的矩形，将刚才绘制的矩形附加上,在修改面板中选择挤出命令，其值为 100mm，此模型作为窗框，用同样的方法绘制出左右窗户的框架，接着用平面工具创建左右窗框的玻璃。效果如.图 4-8 所示。图 4-8 窗户的效果图2）门的创建：用类似于创建窗框的方法创建门框，选择【
42、长方体】工具创建门面，将其长宽高的分段分别设置为 3,3,2，在修改列表中选择可编辑网格，选中【点】次级模式，结合移动工具制作出门上的玻璃框，接着用平面工具绘制出门上的玻璃。效果如图 4-9 所示。图 4-9 门的效果图4.2.3 风扇，日光灯，黑板和窗帘模型的制作1）风扇的制作：在【创建】面板中选择【标准基本体】的【球体】 ，在前视图.中创建一个球体，进入修改面板，在参数设置中，半径为 900mm，分段为 32，勾选切片启用，切片从-90 到 90，再用【选择并均匀放缩】工具将此半圆变扁一些。用线工具绘制出扇叶的形状，点击【层次】中的轴，选中【仅影响轴】把扇叶的轴移动到球心的位置，然后运用工
43、具栏中的【阵列】 ，设置 x 轴的旋转角度为 120，数量设为 3。用【圆锥】工具建立风扇的托，用【圆柱体】工具创建风扇的支架，结合线和倒角剖面制作出风扇的底座。效果如图 4-10 所示。图 4-10 电风扇的效果图2）日光灯的制作：用【长方体】工具创建灯的底座，用【圆柱体】创建灯管，接着分别用【圆柱体】和【球体】创建灯的两条吊线和钉子。效果如图 4-11 所示。图 4-11 日光灯的效果图3）黑板的制作：在【创建】面板中选择【图形样条线】中的【矩形】 ，在前视图中分别创建长宽为 1500mm,1000mm 和长宽为 1400mm,900mm 的两个矩形，将其转换.成【可编辑样条线】 ，然后将
44、这两个矩形附加在一起，选择【修改列表】下的【挤出】，数量为 50mm，此模型为黑板的板框。接着创建一个长宽高分别为1400mm,900mm,20mm 的【长方体】作为黑板的白板。然后用【长方体】工具创建黑板的两个脚，用【球体】创建黑板的轮子。效果如图 4-12 所示。图 4-12 黑板的效果图4）在【创建】面板的图形中选择【样条线】【线】命令，在左视图中大体绘制出窗帘横截面的模型，然后再选择【平面】命令，在修改面板中选择放样修改命令，为其创建窗帘模型。效果如图 4-13、4-14、4-15 所示。图 4-13 窗帘的效果图.图 4-14 窗帘的效果图图 4-15 窗帘的效果图4.2.4 电脑和
45、电脑桌模型的制作1）凳子的制作：用【线】勾出凳面和凳背的形状，选择修改列表中的挤出，设置数值为 20mm。接着用【圆柱体】工具制作凳脚。效果如图 4-16 所示。.图 4-16 凳子效果图2）电脑桌的制作：选择【创建】面板中【扩展基本体】【切角长方体】 ，在顶视图中创建一个长为 950mm，宽为 600mm，高度为 17mm，7mm 的切角长方体作为桌面。然后用长方体和切角长方体制作桌脚。效果如 4-17 所示。图 4-17 电脑桌的效果图3）电脑的制作：在前视图中创建一个矩形，长为 450mm，宽为 300mm，将其转化为【可编辑样条线】 ，进入修改面板，选择【Line】【线段】次级模式，全
46、选矩形中的线段按【轮廓】 ，输入数值为-30mm。选择【修改列表】【挤出】 ，输入数值为 20mm。选择【创建列表】【四棱锥】 ，在前视图中创建一个长宽高分别为420mm，270mm，40mm，高度分段为 2 的四棱锥，将其转换为【编辑网格】 ，把其顶点删除。选择【创建面板】【扩展基本体】【切角长方体】 ，在顶视图创建一个长为160mm，宽为 80mm，高度为 25mm，圆角为 8mm，圆角分段为 3 的切角长方体，用【旋转】工具将其沿偏移世界的 x 轴旋转 30 度。接着用【圆锥体】创建电脑的底座，.用【切角圆柱体】创建电脑的开关键。选择【样条线】【文本】 ，在前视图中创建lenove 的字
47、样，字体为宋体，大小为 20mm，点击倾斜，将其挤出 3mm。效果如图 4-18 所示。图 4-18 电脑的效果图4）鼠标的制作：单击【创建】【几何体】【长方体】按钮，在顶视图拖动鼠标创建一个长方体，然后再【修改】命令面板中打开【参数】展卷栏，设长为120mm，宽为 60mm，高为 35mm，长度、宽度、高度分段分别为 6，4，4。在【修改】命令面板中选择【编辑网格】修改器，然后再修改器堆栈中进入【顶点】次级模式，接着在顶视图中框选长方体的顶点。按键盘上的 Delete 键，删除长方体的顶点。在修改器堆栈中单击【顶点】 ，退出次级模式。单击工具栏上的镜像按钮，设置镜像轴为 x 轴，设置镜像复制
48、选项为实例。选择原物体，在【修改】命令面板中回到【顶点】次级模式，单击主工具栏上的移动按钮，在顶视图中选择顶点，并调整它的位置。用同样的方法，在顶视图中调整其他的顶点，把长方体调整成鼠标形状。用同样的方法，分别在 3 个视图中调整其他的顶点，把长方体的侧面调整成鼠标的形状。在【修改】命令面板中进入【边】次级模式，在工具栏上单击【捕捉开关】按钮，然后再它上面单击鼠标右键，勾选【边线段】 。激活左视图，在【修改】命令面板中展开【编辑几何体】展卷栏。单击【剪切】按钮，捕捉边界，在一条边界上单击鼠标左键，然后把鼠标移动到另一条边界上再次单击鼠标左键，最后单击鼠标右键，结束剪切命令，产生一条新边。用同样
49、的方法，再剪切出其他 4 条边界。单击鼠标右键，关闭【剪贴】命令，再单击工具栏上的捕捉开关按钮，关闭捕捉开关按钮。进入【顶点】次级模式，选择剪切产生两个.顶点。在【编辑几何体】展卷栏中单击【塌陷】按钮，将选中的两个顶点塌陷合成一个公共顶点。用同样方法，选择其他两个对应的切割点，再将它们塌陷成一个公共顶点。利用移动工具，调整公共顶点的位置，并使边界形成有弧度的曲线。进入修改器堆栈中的【顶点】次级模式，激活透视图，结合 CTRL 键选择中间的线段。在【编辑几何体】展卷栏中，设置【切角】按钮的值为 0.3mm，然后回车。进入【多边形】次级模式，结合键盘上的 Ctrl 键，选择经过【切角】操作生产的斜面。在【编辑几何体】展卷栏的【法线】区域中选择【局部】选项，设置【挤出】的值为-4mm。回到【顶点】次级模式，选择挤压产生的顶点，并调整它的位置，使他与未挤压时的位置对称平行。用同样的方法，调整挤压产生的其他顶点。在【创建】【几何体】命令面板中单击【圆柱体】按钮，在前视图中创建一个圆柱体，设置半径为 1.5mm，高度为 10mm，边数为 20。配合移动工具，调整圆柱体的位置。对鼠标不同颜色的部分设置不同的 ID，然后分别设置【曲面属性】的【平滑组】的值，给选择的表面指定一个平滑组，设置不同的【自
