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飞行仿真-1.三维建模篇

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写在开头:本科的时候学的机械,喜欢画图,尤其爱好三维建模,慢慢学习到了3dsMax。当时穷书生一个,眼界也不够开阔,只会傻傻的上图书馆借书借光盘学习。后来阴差阳错去了一所航空院校读研,当时老师有两个方向:机械设计和飞行仿真。机械早已不陌生,老师的飞行仿真方向主要是编程,因为『出身问题』,很自然我就选择了机械方向。大约过了几个月,发现老师的机械课题很一般,也不是老师的重点,对飞行仿真也有了点了解,需要三维建模+编程,心中的那点小火苗早就按捺不住,遂开始了近三年的编程生涯。一个非科班出生的去编程一般人看来是个难事,幸赖本科时有较好的C语言基础和三维建模经历,三年下来在旋翼机的飞行仿真方面也算渐入佳境,与飞行仿真结下了不解之缘。个人原因,对于工作方向我毅然决然的放弃了继续从事编程的工作,每及于此,老师都频频叹息。想起当日所学只能尘封与一块硬盘之中,不免生出悲凉太息。还是分享与人,虽然不能够『为往盛继绝学,为万世开太平』,能惠及一二就知足了。今天开始,系列推出飞行仿真(旋翼类)相关文章,以飨大家。

1.关于软件。巧妇难为无米之炊。对于开发3D等虚拟现实程序无不需要三维模型作为素材,飞行仿真也不例外,大量的气动计算数据最终就是为驱动这些三维模型而存在的。好的三维模型能增加用户的沉浸感,给人以视觉的享受。当前三维软件层出不穷,既有商业级的3ds MAX、MAYA、Creator,也有免费使用的Blender、MilkShape。个人觉得还是3ds MAX专业,后期数据导出接口也比较完善,主要简介基于3ds MAX的飞机建模方法,触类旁通。

2.关于蓝图。用再多的语言文字描述3D模型的原理或方法都显得力不从心,这方面专业的教材和视频不可胜数,此不赘述,在此简要介绍飞行器的建模方法。飞行仿真的三维模型主要有飞行器、机场建筑等。和大多数虚拟现实中使用的模型一样,并不需要CAD级别的精度,一般是下载一些图片或飞机整体蓝图作为蓝本,采用多边形建模的方法分部建模。蓝图下载网址首推:

www.the-blueprints.com/

这里免费提供各种汽车、国内外飞机、船舶的三视图图纸下载。

3.多边形建模。采用下载的蓝图,作为贴图放置在相应的投影平面上,然后采用多边形建模的方法画出各部分细节。多边形建模的思想就是采用一个诸如一个最接近的多边形,进行点线面的操作就可以绘制出复杂的飞机外形。第一次看到这种操作时真是震惊了,这在我之前学过的所有课本里都没有介绍过。多边形建模从最基本的外形开始变形,可以从点线面及整体四个级别的操作,在越需要突出外形细节处用越多的点,通过建立网格模型,然后使用网格平滑功能生成平滑的曲面模型。建模时不能有重复的点线面等几何体,否则即使表面上已经贴好了材质,但载入程序后,往往会因为Z向深度冲突的原因产生闪烁效果。其细节取决于您的需求,需要花费大量的时间。这在市场上称之为『美工』,但在学校有学生似乎就够了。

4.贴图。真实世界的模型带有各种彩色并具有光泽度。完成了几何体的建模对于一个模型来说只完成了一小半工作,还需要给模型添加材质。与一般的模型不同,飞行器出于气动设计的考虑,其表面模型一般成流线型的曲面,且部件组成复杂,界线较难区分,即使是UVW贴图也难以胜任。因此,对飞行器的贴图主要采用3ds MAX的UVW展开贴图技术贴图。一个模型最好只有一个贴图,因为贴图数目过多零散会影响计算机载入三维模型时间和效率。因此,一般将整个模型各个部件组合为一个多边形,各部件为元素,待完成UVW贴图后再分离成单独的部件。UVW展开贴图有多重形式,如长方体展开(即按六个视图投影)、平面展开等,按需选择。在一张贴图上展开整个模型的UV坐标显然是有限的,需要根据现实精度调整各个部分的贴图大小。保存这些展开的贴图坐标并渲染输出UV模板图像文件。UV模板图像其实就是整个模型的贴图的界线图像,通过Photoshop等图像处理软件处理,采用尽可能真实的图像放置在对应的区域。最后将材质赋给对象即完成贴图渲染。关于贴图,推荐观看国外Boeing 727 的贴图教程:www.pxleyes.com/tutorial/3ds-max/2677/How-To-Model-and-Texture-a-Boeing-727-Airline.html

5.数据导出。直接采用3ds MAX绘制的三维模型当然是*.max格式,它不能为外界程序读取。这时就需要根据自己的开发环境选择导出的数据格式,比如用开源的OSG做仿真开发,就需要OSGExp插件的支持,导成*.ive、*.osg、*.osgb等格式即可。但无论导出何种格式,切记保证模型质心与建模的原点不能相差不远,还要注意光照、贴图格式以及单位问题。

如果您确实对飞行器的三维建模感兴趣,强烈推荐到如下网址观看视屏教程,是国外一个CG大师(个人觉得)创作的:一个是Mig-29的详细建模教程,一个直升机的详细建模教程

http://www.pxleyes.com/tutorial/3ds-max/2662/How-To-Model-a-Mig-29-UB-Fighter-Jet.html

http://www.pxleyes.com/tutorial/3ds-max/2649/How-To-Model-a-Eurocopter-Helicopter.html

  • 发表于:
  • 原文链接http://kuaibao.qq.com/s/20180314G1LFM200?refer=cp_1026
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