目前，许多成熟的计算机软件都可用于虚拟环境模型的建立，如VRML、OpenGL、MultiGen Creator、AutoCAD、Maya、Soft Image 3D和3ds Max等等。

1）基于3dsMax三维建模方式

（1）3D Studio MAX 简介

3D Studio MAX是Kinetix 公司推出的一套强大的三维建模软件，是目前个人PC上比较流行的三维建模软件。随着新版本的不断推出，更是巩固了它在个人PC平台上的地位。

①工作流模式使得工作组的协调更容易，效率更高。3dsMax引入了工作流模式，在具体的实现上从外部参考体系、示意视图（Schematic View）的引入以及现在3dsMax可以使用其他程序从外部加以控制，而不必激活它的工作界面。

②易用性的改进。操作界面的改进是新版本的显著的变化，除了外观的变化之外，新版本还增加了诸如用户自定义界面、宏记录、插件代码、变换Gizmo、轨迹条等功能，同时还具有友好的艺术性界面及完全的用户定制。

③渲染的改进。Autodesk公司在收购了以渲染和视频技术闻名的Discreet Logic公司后，吸收了该公司的先进技术，3ds Max对其渲染器几乎做了重新设计，不断连接并集成高级渲染器，比如Mental Ray，Render mall和Ughts cape，不仅增加了渲染的速度，而且能产生更好的渲染效果（如全景照明、聚焦及分布式渲染）。

④建模技术的增强。建模技术的增强是3ds Max比较重要、比较突出的改进，这也是在虚拟现实系统构建中应用它的一个有力的原因。主要的改进包括：

·细分曲面技术（Subdivision Surface）。3ds Max包含T细分曲面技术，细分曲面技术是近几年以来业界流行的建模技术，大有赶超NURBS技术之势，它可以使模型建立更容易，而且效果更好。

·曲面工具和改进的NURBS技术。使用曲面工具可以产生很复杂的“面片”模型，这亦是一种重要的建模方法，新版本中的NURBS技术不但速度加快，而且增加了一系列方便、易用的功能。

·新增强的多边形几何建模、新的角色装配等功能。3ds Max不但改进了原有灯光的效果，还增加了线光源、面光源。灯光不但更好地支持光线跟踪，而且支持高级的辐射度，从而很容易创建好的灯光效果。

⑤显著增强了动画功能。

内置了制作角色动画的功能，拥有大量第三方的内置程序。Discreet 开发的 Character Studio 是一个提供高级角色动画及群组动画的理想扩展方案。3ds Max 同时与discreet的新3D合成软件Combustion结合，从而提供了理想的视觉效果、动画及3D合成方案。

⑥在骨骼IK系统中，它可以轻易地控制角色骨骼的运动，并非常简单地将皮肤赋予骨骼。

⑦在视图显示上，MAX支持新的Direct3D，可以实时地显示对象的贴图、透明、凹凸、反射及折射效果。

（2）基于3ds Max构建三维模型的基本方法。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IBR（基于图像的绘制）方法两种。这两种方法都可以在3dsMax中加以实现和验证，下面具体展开加以说明。

基于模型的构造方法。3dsMax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。多边形建模技术是比较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，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。

②NURBS建模。NURBS 是 Non-Uniform Rational e-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 建模技术是近几年来三维动画主要的建模方法之一，特别适合于创建光滑的、复杂的模型，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。

有了以上3dsMax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：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，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。

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）来完成不同视点的场景画而，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。

由于每一帧场景画面都只描述了给定视点沿某一特定视线方向观察场景的结果，并不是从图像中恢复几何或光学景象模型，为了摆脱单帧画面视域的局限性，我们可在一给定视点处拍摄或通过计算得到其沿所有方向的图像，并将它们拼接成一张全景图像。为使用户能在场景中漫游，需要建立场景在不同位置处的全景图，继而通过视图插值或变形来获得临近视点的对应的视图。IBR技术是新兴的研究领域，它将改变人们对计算机图形学的传统认识，从而使计算机图形学获得更加广泛的应用。

3ds Max在IBR中的应用是自然的，3dsMax的出色的纹理贴图，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3dsMax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。事实上，目前已经有一些全景图生成和校正的插件。

在用3dsMax为VR系统创作好模型后，结合VR系统的要求，看是否需要采用诸如Level of Detail模型，如果需要可利用3ds Max自带的LOD插件直接生成对象的LOD模型，后根据VR系统的编辑环境将模型输出为编辑环境所能接收的文件类型，如VRML97或DXF等格式的文件。

以上主要介绍了3dsMax制作VR模型，下面再简单介绍一些3dsMax的其他应用。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3dsMax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。

3ds Max 是用C＋＋语言和Open GL编写的应用软件，而且它提供的MaxSDK也是采用C＋＋编写的代码，可以用C＋＋和Open GL结合Max SDK实现图形学算法，再把算法作为插件嵌入3ds Max环境中，而不用考虑物体模型的生成和处理的复杂代码，利用3ds Max的渲染计时器可以方便地检验算法的效率和效果。

（3）基于3dsMax的VRP。VRP（vrplantform）为基于3dsMax的、国产免费虚拟现实三维场景开发工具，其主要特点如下。

①简单易用、快捷高效。VRP具有合理的框架，高度可视化的编辑环境，可调整的参数也非常丰富，用的人几乎不用学习，不用看帮助，马上就能上手。与其他VR软件不同的是，VRP直接面向的就是美工，使用者不需要任何程序方面的知识，使得CG公司应用VR项目的制作门槛和制作成本大大降低。使用VRP，将不再纠缠于各种实现方法的技术细节，而可以将精力完全投入到效果制作上来。

②类CG品质的高真实感实时画质。

VRP是对烘焙贴图有非常好的支持，支持的渲染器包括：scanline， radiosity， lighttracer，finalrender，vray，导出流程也异常简单。这些都为制作高画质的实时演示打下了良好的基础。VRP具有强大的贴图控制能力，可以方便地实现对贴图的压缩、总量控制、批量转格式、内部色彩调整等。

③具有高效渲染引擎。用VRP制作的场景，在大规模数据的处理能力上明显优于某些同类软件，经过试验，某些VR软件需要更高硬件平台才能运行的场景，用VRP只需要普通硬件即可流畅地运行。而且VRP在CPU占用率上进行了优化，当你在运行VRP演示时，仍然可以在计算机上做其他事情，不会导致机器响应缓慢。

④ 良好的硬件兼容性。用VRP制作的演示可以广泛地运行在各种档次的硬件平台，尤其适用于NVIDIA Geforce和ATI Radeon以上显卡，也可在大量配备了GeforceGo和Radeon显卡的普通笔记本上运行，实现“移动”VR（VRP所有范例均可在一台配备了ATI9200显 卡的万元笔记本上，流畅运行）。

⑤ 良好的交互特性。用VRP制作的演示，可以实现与FPS游戏一样的行走和物理碰撞。VRP自己带有界面编辑器，用户可方便地制作各式各样的演示界面。

⑥良好的接口。VRP具有ActiveX插件，可以无缝嵌入包括IE、Director、Flash、Authorware-VC、VB、Word、PowerPoint等所有支持ActiveX的地方。针对高端客户，VRP可以提供C＋＋源码级的SDK，用户在此基础之上可以开发出自己所需要的高效仿真软件。利用VRP软件开发小规模场景漫游，模型构建更精确，纹理渲染更生动、逼真。

注：本文出自《多媒体应用设计师教程》，清华大学出版社出版，李振华主编。我在这里分享是因为它深深触动了我，并希望更多人能够受益于它的智慧和启发。请尊重原创者的知识产权并前往原文阅读完整内容。如有侵权，联系删除！