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