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1、YCF（中职）虚拟现实技术与应用【03】第6章 VR-3D建模仿真电子课件虚拟现实技术概论INTRODUCTION TO VIRTUAL REALITY TECHNOLOG INTRODUCTION TO VIRTUAL REALITY TECHNOLOG第六章 VR-3D建模仿真3ds Max建模01 Maya建模02 VR-Blender3D建模技术03Blender3D几何建模技术04学习目标Blender3D网格建模设计05Blender3D虚拟仿真案例设计066.1 3ds Max建模6.1.1 3ds Max 建模简介6.1 3ds Max建模l 3D Studio Max，常简称
2、为3d Max或3ds MAX，是Discreet公司开发的基于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组合的出现降低了CG制作的门槛，首先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。6.1 3ds Max建模6.1.1 3ds Max 建模简介3Dmax制作的角色 3Dmax制作的场景6.1 3ds Max建模6.1.1 3ds Max 建模简介图影视片头包装 影视产品
3、广告电影电视特技游戏 卡通动画 汽车设计3dmax软件也被广泛应用于动画、游戏、广告、建筑装潢设计、影视、工业设计、多媒体制作、辅助教学以及工程可视化等领域。6.1 3ds Max建模6.1.1 3ds Max 建模简介三维效果海报6.1 3ds Max建模6.1.1 3ds Max 建模简介装修设计动画6.2.1 Maya 建模简介Autodesk Maya 软件6.2 Maya建模l Maya是美国Autodesk公司出品的世界顶级的三维动画软件，应用对象是专业的影视广告，角色动画，电影特技等。Maya功能完善，工作灵活，易学易用，制作效率极高，渲染真实感极强，是电影级别的高端制作软件。6
4、.2.1 Maya 建模简介6.2 Maya建模Maya 制作的动画影片6.2.1 Maya 建模简介6.2 Maya建模Maya 制作的动画影片6.2.2 Maya 建模应用Maya 影视动画设计效果 Maya 游戏角色设计Maya 室内与建筑设计Maya 虚拟场景设计6.2 Maya建模l Blender是最全面、最系统、开源的跨平台免费三维动画虚拟仿真开发平台，支持整个3D创作流程。可用于概念设计、动画电影制作、视觉效果、艺术创作、3D打印模型设计、交互式3D应用程序和视频游戏开发与设计。6.3 VR-Blender3D建模技术l Blender提供从建模设计、雕刻设计、材质纹理渲染设计
5、、2D/3D动画设计、VR/AR设计、音频处理和视频剪辑等一系列动画短片设计与制作。6.3 VR-Blender3D建模技术6.4 Blender3D几何建模技术l Blender游戏引擎界面由多个编辑器组成，Blender游戏引擎界面主要由1.标头、2.3D视图编辑器、3.场景大纲（视图）、4.场景属性编辑器、5.动画时间线等功能模块构成。6.4 Blender3D几何建模技术l 6.4.1 Blender 游戏引擎物体定位设计6.4 Blender3D几何建模技术Blender游戏引擎物体坐标定位、旋转以及缩放等功能设置l 6.4.2 Blender 游戏引擎几何建模设计6.4 Blend
6、er3D几何建模技术Blender提供了十分丰富的基本物体造型，有基本的几何物体包括球体、立方体、圆锥体以及圆柱体等，还有网格物体包含平面、圆环、棱角球、环体、栅格以及猴头等。在工具架中，选择“创建”“添加网格”，添加基本物体造型。也可以在3D视图标题栏2中，选择“添加”“网格”，找到所有基本物体的分类添加菜单。还可以使用快捷键“Shift+A”，弹出添加物体的快捷菜单。l 6.4.3 Blender 游戏引擎基本几何模型设计6.4 Blender3D几何建模技术图6-23 Blender 基本网格物体造型6.5 Blender3D网格建模设计网格物体结构设计涵盖顶点绘制、线段绘制以及面设计过
7、程。l 6.5.1 Blender 游戏引擎网格点、线、面建模设计6.5 Blender3D网格建模设计网格物体“点”绘制过程：启动Blender游戏引擎集成开发环境，按“Tab”键切换至网格编辑模式，然后删除默认物体（按“Delete”删除默认物体）。在编辑模式下，按“Ctrl+鼠标右键”创建一个新的顶点“A”点。再创建一个顶点“B”点。在“A”和“B”之间添加一个新的线段。按“Tab”键返回网格物体状态，添加并创建两个顶点“A”和“B”形成线段。添加并创建两个顶点“A”和“B”形成线段6.5 Blender3D网格建模设计网格物体“边线”绘制过程：启动Blender游戏引擎集成开发环境，按
8、“Tab”键切换至网格编辑模式，然后删除默认物体（按“Delete”删除默认物体）。在3D视图窗口中，按“Ctrl+鼠标左键”创建一个新的顶点“A”点。再创建一个顶点“B”和“C”点。在“A”、“B”和“C”之间形成三条线段。接着，按“Ctrl+鼠标左键”创建另一个新的顶点“D”按，实现“A”到“D”线段的连接，以及“D”到“B”和“D”到“C”的线段连接。形成一个四面体框线设计。按“Tab”键返回网格物体模式，创建一个四面体框线设计利用添加边线创建一个四面体框线设计效果6.5 Blender3D网格建模设计网格物体“面”绘制过程：启动Blender游戏引擎集成开发环境，按“Tab”键切换至网
9、格编辑模式，然后删除默认物体。在3D视图窗口中，在网格编辑模式下，按“Ctrl+鼠标左键”或“Ctrl+Shift+鼠标左键”创建一个新的网格三角面物体造型。按快捷键“A”，选中三角形线框造型。按快捷键“F”填充三角面，创建网格面物体造型。利用网格物体“面”创建3D 模型设计过程：启动Blender游戏引擎集成开发环境，按“Tab”键切换至网格编辑模式，然后删除默认物体（按“Delete”删除默认物体）。在标题栏2中，选择“添加”“网格”“圆环”。在3D视图窗口中，按“Ctrl+鼠标左键”创建一个新的网格物体造型。接着，在三维空间中，点按“Ctrl+鼠标左键”随着路径的不同，创建出3D网格物体
10、造型。按“Tab”键返回网格物体模式6.5 Blender3D网格建模设计l 6.5.2 Blender 游戏引擎选择设计6.5 Blender3D网格建模设计Blender游戏引擎选择设计有很多方法来选择网格3D物体，选择工具有多种形式，可以菜单选择和快捷键方式等。在编辑模式下，选择“3D视图菜单”“选择模式”，来选择网格物体选择模式的点、线、面等功能，或点击快捷键“Ctrl+Tab”同样用来选择网格物体的点、线、面。l 多个模式的选择：6.5 Blender3D网格建模设计 启动Blender游戏引擎集成开发环境，按“Tab”键切换至网格编辑模式。按快捷键“Z”将实体模型转换为框线模型。分
11、别在网格选择模式下，选择“顶点、边、面”功能。分别在“顶点、边、面”功能模式下，按快捷键“Shift+鼠标右键”进行多个模式选择。l Blender 游戏引擎框选择设计6.5 Blender3D网格建模设计 启动Blender游戏引擎集成开发环境，按快捷键“X”删除默认物体模型。选择“工具架”“创建”“经纬球体”，创建一个经纬球体造型。按“Tab”键切换至网格编辑模式，按快捷键“A”取消系统默认选择。按快捷键“B”进入矩形区域边界选择功能。按“鼠标左键”拖拽十字线，将要选择的区域选中，对经纬球体进行矩形区域边界选择。l Blender 游戏引擎刷选择设计6.5 Blender3D网格建模设计
12、启动Blender游戏引擎集成开发环境，按快捷键“X”删除默认物体模型。选择“工具架”“创建”“经纬球体”，创建一个经纬球体造型。按“Tab”键切换至网格编辑模式，按快捷键“A”取消系统默认选择。按快捷键“B”进入矩形区域边界选择功能。按“鼠标左键”拖拽十字线，将要选择的区域选中，对经纬球体进行矩形区域边界选择。l Blender 游戏引擎套索选择设计6.5 Blender3D网格建模设计 启动Blender游戏引擎集成开发环境。选择“工具架”“创建”“菱形球体”，创建一个菱形球体造型。按“Tab”键切换至网格编辑模式，按快捷键“A”取消系统默认选择。按快捷键“Ctrl+鼠标左键”进入套索区域
13、边界选择功能。按“Ctrl”键并拖拽“鼠标左键”，将要选择的区域选中，对经菱形球体造型进行套索区域边界选择。6.5.3 Blender 游戏引擎顶点工具菜单设计6.5 Blender3D网格建模设计 网格物体顶点工具菜单设计，包含合并、断离、补隙断离、扩展顶点、分割、分离、滑动、倒角、凸壳、平滑顶点、移除重叠点、从形变混合、顶点组以及挂钩等功能菜单。这些工具主要工作在顶点选择和设计上，也可以使用在边缘或面的选择与设计中。网格物体顶点工具菜单设计6.5 Blender3D网格建模设计合并顶点：启动Blender游戏引擎集成开发环境。在物体模式中，按“X”键删除默认物体。在物体模式中，创建一个棱角
14、球，选择“添加”“网格”“凌角球”。切换到编辑模式中，按“Tab”键，取消全选，按快捷键“A”。在编辑模式中，选择要合并的顶点。按快捷键“Ctrl+鼠标左键”利用套索区域选择对要合并的顶点进行选择。选择“网格”“顶点”“合并”或按快捷键为“Alt+M”，进行网格物体顶点合并。6.5 Blender3D网格建模设计 断离（将点从所处位置的相邻两个边之间分离开来）：启动Blender游戏引擎集成开发环境。在物体模式中，对默认的立方网格物体进行剥离设计。切换到编辑模式中，按“Tab”键，取消全选，按快捷键“A”。在编辑模式中，利用套索区域选择立方体中一个顶点，按快捷键“Ctrl+鼠标左键”。选择“网
15、格”-“顶点”-“断离/剥离”或按快捷键为“V”，按“鼠标右键”进行网格物体顶点剥离，按“鼠标左键”对顶点剥离定位。6.5 Blender3D网格建模设计分割（是将点从所在位置分离出来）：启动Blender游戏引擎集成开发环境。在物体模式中，对默认的立方网格物体进行分割设计。切换到编辑模式中，按“Tab”键，取消全选，按快捷键“A”。在编辑模式中，利用矩形区域边界选择立方体中一个面，按快捷键“B”并按“Ctrl+鼠标左键”拖动选取。选择“网格”“顶点”“分割”或快捷键“Y”，按“鼠标右键”对所选面进行分割处理，按“鼠标左键”对分割面进行定位。6.5 Blender3D网格建模设计连接顶点路径：
16、启动Blender游戏引擎集成开发环境。按快捷键“Tab”，进入编辑模式。按“X”键删除默认物体。在物体模式中，创建一个经纬球，选择“添加”“网格”“经纬球”。切换到编辑模式中，按“Tab”键，取消全选，按快捷键“A”。在编辑模式中，选择要连接顶点路径。按快捷键“Ctrl(SHIFT)+鼠标左键”利用套索区域选择两个顶点A和B。选择“网格”-“顶点”-“连接顶点路径）”或按快捷键为“J”，进行网格物体顶点路径连接处理。6.5 Blender3D网格建模设计倒角:启动Blender游戏引擎集成开发环境。按快捷键“Tab”，进入编辑模式。按“X”键删除默认物体。在物体模式中，创建一个经纬球，选择“
17、添加”“网格”“经纬球”。切换到编辑模式中，按“Tab”键，取消全选，按快捷键“A”。在编辑模式中，选择要连接顶点路径。按快捷键“Ctrl(SHIFT)+鼠标左键”利用套索区域选择两个顶点A和B。选择“网格”-“顶点”-“连接顶点路径）”或按快捷键为“J”，进行网格物体顶点路径连接处理。6.5.4 Blender 游戏引擎边线工具菜单设计6.5 Blender3D网格建模设计网格物体边缘线工具菜单，它将创建一个边或一些面，使用边/面设计3D模型。选择“网格”“边”“边/面”创建3D造型，或快捷键为“F”。网格物体边缘线工具菜单包含：创建边/面、细分、反细分、边线折痕、倒角边权重、标记缝合边、清
18、除缝合边、标记锐边、清除锐边、标记Freestyle边、清除Freestyle边、顺时针旋转边、逆时针旋转边、倒角、拆边、桥接多组循环边、滑动边线、循环边、并排边、选择循环线内侧区域以及选择区域轮廓线等。网格物体边缘线工具菜单设计6.5 Blender3D网格建模设计创建边/面：启动Blender游戏引擎集成开发环境。在物体模式中，按“X”键删除默认物体。在物体模式中，创建一个棱角球，选择“添加”-“网格”-“凌角球”。切换到编辑模式中，按“Tab”键，取消全选，按快捷键“A”。在编辑模式中，按快捷键“Ctrl+鼠标左键”利用套索区域选择相应的边/面进行设计。选择“网格”-“边”-“边/面”或
19、按快捷键为“F”，进行网格物体边/面设计。6.5 Blender3D网格建模设计细分：表示细分所选边线 启动Blender游戏引擎集成开发环境。在物体模式中，对默认的立方网格物体进行细分设计。切换到编辑模式中，按“Tab”键，取消全选，按快捷键“A”。在编辑模式中，选择“网格”“边”“细分”。6.5 Blender3D网格建模设计倒角：启动Blender游戏引擎集成开发环境。在物体模式中，对默认的立方网格物体进行倒角设计。切换到编辑模式中，按“Tab”键。选择全选，按快捷键“A”。在编辑模式中，选择“网格”“边”“倒角”，或快捷键为“Ctrl+B”。按住“鼠标”左右移动，这时会显示网格物体的边
20、线被倒角处理。6.5 Blender3D网格建模设计 桥接创建空洞多组循环边：启动Blender游戏引擎集成开发环境。按快捷键“Tab”，进入编辑模式。按“X”键删除默认物体。在物体模式中，创建一个经纬球，选择“添加”“网格”“经纬球”。切换到编辑模式中，按“Tab”键，取消全选。在编辑模式中，利用套索区域在经纬球的中心选择一个线段，按快捷键“Ctrl+鼠标左键”。选择“网格”-“边”-“循环边”。按快捷键“Del”，选择“删除顶点”，将经纬球分成两半。移动上、下两个半球，并选中两个半球的极点区域。在编辑模式中，按“G”移动半球。利用套索区域在球体的中部，选择一段顶点边线。选择“网格”“边”“
21、循环边”。最后，选择“网格”“边”“选择循环线内侧区域”。按“Alt+M”或删除键进行相应操作。6.5 Blender3D网格建模设计6.5 Blender3D网格建模设计滑动边线：启动Blender游戏引擎集成开发环境。在物体模式中，按“X”键删除默认物体。在物体模式中，创建一个栅格平面，选择“添加”-“网格”-“栅格”。切换到编辑模式中，按“Tab”键，取消全选。在编辑模式中，利用套索区域选择相应的边，按快捷键“Ctrl+鼠标左键”。选择“网格”-“边”-“滑移边线”，左右晃动鼠标，对栅格物体的边线进行滑动设计。6.5.5 Blender 游戏引擎面工具菜单设计6.5 Blender3D网
22、格建模设计网格物体面工具菜单，利用面工具菜单功能将创建一个边缘或一些由面构成的3D模型，使用一个封闭的边缘线创建面，再由多个面构造三维模型。在编辑模式中，选择“网格”“面”“边/面”，或按快捷键“Ctrl+F”。面工具菜单包括翻转法线、创建边/面、填充、栅格填充、完美建面、内插面、倒角、生成厚度、交集、线框、标记Freestyle 面、清除Freestyle 面、尖分面、三角化、三角面转四边面、Split by Edges、光滑着色、平直着色、顺时针旋转边、旋转UV、移除UV、旋转顶点颜色、反向颜色等。网格物体面工具菜单功能设计创建边/面：根据所选对象创建一条边或一个面6.5 Blender3
23、D网格建模设计 启动Blender游戏引擎集成开发环境。按快捷键“Tab”，进入编辑模式。按“X”键删除默认物体。按“数字键1”进入前视图编辑状态，按“Ctrl+鼠标左键”创建连续的折线段进行绘制。按快捷键“A”全选。然后，再按快捷键“F”进行填充，完成整个折线段构建不规则平面设计。利用网格几何物体立方体造型设计一个内插面6.5 Blender3D网格建模设计 启动Blender游戏引擎集成开发环境。在物体模式中，对默认的立方体网格物体进行内插面设计。切换到编辑模式中，按“Tab”键。取消全选，按快捷键“A”。在编辑模式中，按快捷键“B”框选立方体的一个面。再按快捷键“Z”。选择“网格”-“面
24、”-“内插面”或快捷键“I”。左右移动“鼠标”则创建一个内插面。生成厚度：通过挤压创建出实体外壳6.5 Blender3D网格建模设计 启动Blender游戏引擎集成开发环境。在物体模式中，按“X”键删除默认物体。在物体模式中，创建一个圆柱体，选择“添加”“网格”“圆柱体”。切换到编辑模式中，按“Tab”键，取消全选，按快捷键“A”。在编辑模式中，按快捷键“B”，利用框选区域选择相应的边/面进行设计。按快捷键“Del”，选择“删除顶点”功能。选中剩余网格物体模型，按“A”全选。选择“网格”“面”“生成厚度”，厚度参数设置为0.1000或0.5000。进行网格物体面设计。生成厚度：通过挤压创建出
25、实体外壳6.5 Blender3D网格建模设计6.5 Blender3D网格建模设计 启动Blender游戏引擎集成开发环境。在物体模式中，按“X”键删除默认物体。在物体模式中，创建一个棱角球，选择“添加”-“网格”-“凌角球”。切换到编辑模式中，按“Tab”键，取消全选，按快捷键“A”。在编辑模式中，按快捷键“Ctrl+鼠标左键”利用套索区域选择相应的边/面进行设计，选择五条边线。按快捷键“Shift+G”，选择“选择相似”-“连接边数量”。选择“网格”-“面”-“生成厚度”或按快捷键“Ctrl+F”，厚度参数设置为0.1000。进行网格物体面设计。利用边线和生成面的厚度设计复杂网格物体造型
26、：6.5 Blender3D网格建模设计 启动Blender游戏引擎集成开发环境。在物体模式中，默认物体为立方体。切换到编辑模式中，按“Tab”键，全选，按快捷键“A”。选择“网格”-“面”-“尖分面”功能设计。尖分面：是指将面拆分为三角扇面6.5 Blender3D网格建模设计 启动Blender游戏引擎集成开发环境。按快捷键“Tab”，进入编辑模式。按“X”键删除默认物体。在物体模式中，创建一个经纬球，选择“添加”-“网格”-“经纬球”。切换到编辑模式中，按“Tab”键，取消全选，按快捷键“A”。在编辑模式中，选择“网格”-“面”-“光滑着色”，将网格几何球体转换为光滑网格几何球体。光滑着
27、色：平滑多边形表面，使物体显示为光滑表面。6.5 Blender3D网格建模设计1.启动Blender游戏引擎集成开发环境。在物体模式中，默认物体为立方体模型。或选择“添加”-“网格”-“立方体”创建一个立方体网格物体模型。2.切换到编辑模式中，按“Tab”键，按快捷键“A”全选。利用快捷键“S”缩小立方体造型。3.按组合键“Ctrl+Tab”调出网格选择模式菜单，选择“面”模式，然后用“鼠标右”键，选择立方体的上面。按快捷键“数字键1”切换至前视图。按快捷键“G+Z”沿Z轴上方移动一段距离。4.按组合键“Ctrl+Tab”显示网格选择模式菜单，选择“点”模式。按“Ctrl+R”在长方体水平面
28、上拉出一个环切线，单击一次鼠标左键后，滑动鼠标移至Z轴上方。利用网格物体和编辑工具设计一个三维锤子造型：6.5 Blender3D网格建模设计5.接着重新回到“面”模式，分别使用“鼠标右键”选择侧面的两个面，单击“E”后松开鼠标，然后再单击“S+Y”向Y轴负、正方向水平缩放操作。6.选中锤头的一个面，选择“网格”-“变换”-“旋转”沿X轴旋转，或按快捷键“R+X”。一个锤子造型被创建完成。利用网格物体和编辑工具设计一个三维锤子造型：l Blender3D 虚拟仿真案例设计6.5 Blender3D网格建模设计l Blender虚拟仿真开发平台提供了完整、全面的、系统的集成的3D创作工具，包括建
29、模、UV映射、贴图、绑定、蒙皮、动画、粒子和其它系统的物理学模拟、脚本控制、渲染、运动跟踪、合成、后期处理（Post-production）以及虚拟仿真场景开发与设计制作。l 利用Blender虚拟仿真开发平台创建三维模型、动画设计以及渲染和后期制作平台，从基础的建模入手，逐步构建复杂模型、人体模型、仿真自然景观设计以及VR/AR眼镜-头盔、全景技术的开发与设计。由浅入深、循序渐进的理解并掌握3D建模、雕刻、渲染、动画设计以及物理引擎开发设计。将Blender3D模型直接导入X3D-VR/AR虚拟/增强现实技术项目开发与设计平台中，现实X3D+Blender-VR/AR集成开发环境构建。本章小结