三维游戏毕业论文

智能三维虚拟试衣模特仿真系统设计* 摘要:针对服装物理仿真通常计算量庞大、在低端硬件平台或交互式环境进行高质量模拟的挑战,将人工生 命思想引入服装纹理生成,基于混合虚拟现实技术研究开发了智能三维虚拟试衣模特仿真系统。通过在三维空 间中构建与真实人体类似的三维虚拟模特作为消费者的试穿替身,同时设计实现了场景屏风功能,这样不但便 于根据着装场合自由切换服装纹理,而且可以让消费者通过这一虚拟平台更为直观、自由地观察着装效果为了 使三维试衣系统更为智能化,还建立了服装搭配合适度智能评价系统。 关键词:虚拟试衣模特;人工生命;混合虚拟现实技术 引言 近几年,虚拟服装是虚拟现实和计算机图形学领域的研究 热点之一,国外的服装电子商务发展较早,不少服装网站已能 提供产品的三维视图、购买历史记录、虚拟试衣间及配套设施 等多种服务。例如著名的试衣网站MyVirtuaMl odel就提供了 进行人体测量的网上试衣服务[1];德国弗劳恩霍夫学会的科 学家与其他科研小组共同开发出一套试衣系统[2]。 相对于国外试衣系统,国内相关研究也取得了一定的进 展。近期代表性的研究包括:文献[3]介绍了虚拟服装的发展 历史和现状,并着重了介绍当前各个研究机构的研究工作;文 献[4]通过分析服装虚拟仿真的基本步骤,给出了改进的质 点—弹簧模型和服装真实感模拟方程,并对动态系统进行了求 解;文献[5]对虚拟人动画中的三维服装仿真技术进行了研 究,包括虚拟人体建模、角色动画、布料物理模拟以及可变形体 碰撞检测与响应,总体目标是构建一个完整的三维服装仿真环 境,并且围绕系统实时性能完成高效算法的开发。纵观虚拟服装的研究现状,主要集中在四个方面: a)参数 化人体形态建模问题; b)三维服装动态展示提供角色动画持问题; c)布料物理建模的计算效率和真实感问题; d)实时交 互性问题。服装物理仿真通常计算量庞大,如何在低端硬件平 台或交互式环境(如普通PC或视频游戏)进行高质量模拟是 一个新的挑战[6]。本文将人工生命思想引入进服装纹理生 成,基于混合虚拟现实技术研究开发了智能三维虚拟试衣模特 仿真系统,通过在三维空间中构建与真实人体类似的三维虚拟 模特作为消费者的试穿替身,同时设计实现了场景屏风功能, 可让消费者通过这一虚拟平台更为直观、自由地观察着装 效果。 1 系统总体设计 1·1 系统框架结构 网络虚拟服装协同设计系统的总体框架结构如图1所示。 整个系统包括模型生成、场景设置、人工纹理、3D渲染四个部 分。其中,模型生成包括三维建模、模型参数选择、导入模型三 个部分;场景设置包括场景导入和光照选择两个部分。系统首 先进行三维人体的建模,并根据模型特征的不同保存多个副 本;然后根据用户的参数选择从中选择合适的模型导入系统 中;之后系统根据用户的选择设置好场景;最后, 3D渲染将人 体模型和试衣场景显示在屏幕上。 系统流程 根据系统框架,程序被分成三个模块来实现。模型导入模 块首先接收用户输入控制模块传来的选择参数,然后根据选择 参数分析并导入Maya生成相应的模型文件(. x文件),在系统 中创建相应的模型对象。场景生成模块首先接收用户输入控 制模块传来的参数,之后生成特定的场景图片。最后,系统将 模型导入模块生成的模型对象和场景生成模块生成的场景对 象一起显示出来。系统设计流程如图2所示。

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3D软件的发展 三维软件是利用电脑制作几何模型的软件。最先只能在专业图形工作站上使用，随着PC机的飞速发展和普及，三维动画软件也纷纷被移植到PC机上。在DOS时代，美国Autodesk公司的3DS三维动画软件几乎垄断了PC机三维动画的市场。1994年Mi�crosoft用1．3亿美元收购Softimage公司，1995年推出基于NT平台的SOFTIMAGE3D3．0版本，激荡了三维动画领域。迫于压力，为了维护3DS在三维动画领域的霸主地位，1996年（一说1997年8月4日），Kinetix公司推出3DS的WindowsNT版本3DSMAX1．0。这个版本在操作界面、组织结构和功能上都有质的飞跃，获得了巨大的成功。1998年，Maya、Alias、Houdini相继在NT平台上出现。同年，Autodesk公司奋起迎击，推出偏重于建筑设计的3DSMAXVIZ版本，该版本实际是在3DSMAX的基础上进行一些增减，增加一些与建筑有关的模块，删去一些动画功能。随着三维软件应用的迅速普及，小型三维软件也如雨后春笋般涌现出来。 3D软件的分类 3D动画软件可以按软件功能的复杂程度分为小型、中型、大型三类。 1、小型软件 整体功能较弱，或偏重某些功能，学习相对容易。小型软件很多，常见的、有特殊功能的软件如下： Poser：快速制作各种人体模型。通过拖动鼠标可以迅速改变人体的姿势，还可以生成简单的动画。 Rhino：三维造型软件，长于NURBS曲面造型，能以三维轮廓线建立模型。 Cool3D：专用于立体文字制作的软件，可提供很多背景图和动态，很容易上手。 LightScape：渲染专用软件，只能对输入的模型进行渲染，能进行材质灯光的设定，采用光能传递算法，是最好的渲染器。多用于室内外效果图的渲染。目前为3．2版本。 Bryce3D：长于自然景观如山、水、天空的建造，效果很好。 2、中型软件 3DSMAX：功能强大、开放性好，集建立模型、材质设置、摄影灯光、场景设计、动画制作、影片剪辑于一体。 LightWave3D：功能强大、质感细腻、界面简捷明快、易学易用、渲染质感非常优秀。目前版本为5．6c。 3、大型软件 SOFTIMAGE 3D：功能极其强大、长于卡通造型和角色动画、渲染效果极好，是电影制作不可缺少的工具，国内许多电视广告公司都使用它制作电视片头和广告。 MAYA：功能比SOFTIMAGE 3D更强大，但更难掌握。 HOUDINI：将平面图像处理、三维动画和视频合成有机结合起来。 三维动画软件呈现一片百花齐放、百家争鸣的繁荣景象，很多都是功能强大的精品。这使我们在琳琅满目的三维软件面前有充分的选择余地；但是在纷纷登场的三维软件面前又有些晕头转向。其实只要先学好一个软件就可以了，有了这个基础，再学其他三维动画软件就容易多了。选择3DSMAX。理由有三： 第一、有很多一流的三维动画软件对硬件的要求很高，如Sumatra，显示器分辨率必须达到1280×1024；Maya则要求内存至少有256MB。3DSMAX对硬件的要求相对较低，多数三维动画迷都有能力配置；第二、由于3DS的缘故，现在3DSMAX的使用者也最多，教材和其他学习资料多如牛毛，有利于自学；第三、3DSMAX除渲染质感较差外，功能强大、插件众多，可以制作广播级的动画效果，对一般的广告、电视栏目、游戏的制作已完全可以胜任。 3D软件的应用 1、机械制造：利用三维动画研究机械零配件的造型，模拟它们运行时的工作情况。 2、建筑装潢设计：以三维的形式展现建筑物和室内外装潢的效果。不仅快捷方便，还能完整预览建筑物的各个角度的效果，且透视十分精确。 3、商业产品造型和包装设计：比如瓶子、盒子、玩具等的设计，可以对包装品的外观形态、色彩图案等进行设计。 4、影视和商业广告：很多电视栏目的片头是用3DSMAX制作的，更多的产品广告、房地产广告等都可以用3DSMAX来制作。 5、电脑游戏和娱乐：优美的动画画面和游戏程序同样重要。 其他：生物化学中用于生物分子之间的结构组成的研究，军事科技中可用于飞行员的模拟飞行、导弹飞行的动态研究，在医学中可以形象地演示人体内部组织等等，在此无法一一列举。 3D软件的硬件配置 一个入门级配置。CPU：CeleronⅡ600，主板：联想QDISX2E，内存：128MB，硬盘：Maxtor30GB，显卡：MatroxG450，显示器：Acer77C，刻录机：HP8250I。 和其他软件配合使用 1、和Photoshop的联合使用：用3DSMAX制作完成后，整个场景仍然需要补充配景。特别是室外建筑效果图，如果没有树木、花草和人物作陪衬，只有一座大厦的模型孤零零地站立在那儿，这张效果图可能就没人要。加入人物花草在3DSMAX中比较困难，增长渲染时间，这时用Photoshop就方便多了。图中的人就是后来在Photoshop中添加的。 2、和其他多媒体软件配合使用：主要用在片头制作中，比如几个动画频繁交叉切换，给人以眼花缭乱的感觉。这就要用到视频合成软件，如Premiere。这类软件可以把几段影片和动画以不同的方式剪接在一起，还可以加入各种出入场的特技和变形处理。 一个制作例子 下面我们设计一个“护手霜”和一个“宝宝霜”来说明3DSMAX的制作过程。 1、在Front视图中用Shape／Line分别勾画“宝宝霜”的瓶子和盖子剖面的1／2。打开Modify／EditSpline，并进入Sub－Object的Vertex层级，对不满意的点进行修改。按〔Lathe〕按钮，将剖面作旋转处理。设Segments为30，Align下点按〔Min〕。这样“宝宝霜”的包装瓶就完成了。 2、在Top视图里用Shape／Circle画个圆圈作为Shape（截面图形），用Shape／Line画一根直线作Path。打开Geometry／CompoundObject／Loft，如果这时截面图形是被选中的，那么点按〔GetPath〕按钮，用鼠标点按直线，完成Loft放样工作。但这时还只是个圆棒。切换到Modify，在它最下边是〔Deformations〕按钮，它包括5种变形控制。我们用Scale来把这个圆棒X剖面和Y剖面分别进行缩放，于是圆棒像泥一样被捏成护手霜壳。 3、再打开Create／Geometry／Extend�edPrimitives用ChamferCyl拉出一个带倒角的圆台做“护手霜”瓶盖。 4、按〔M〕键打开材质编辑器，选择一个样本球，设为蓝灰色，SpecularLev�el设为150；Glossiness设为50，将其赋予护手霜瓶盖。选择另一个样本球，把事先用Photoshop中制作的蘑菇图片赋给宝宝霜瓶盖。 5、用BOX工具拉出一张桌子，给它一点反光。 6、设置灯光和摄影机。点按透视图后按〔C〕键，使透视图转换为摄影机视图。 7、渲染摄影机视图（如图）。 通过以上制作，我们知道了3DSMAX的制作一个产品造型的基本流程是：建立模型，在3DSMAX中“创建”和“修改”几乎是不可分割的，可以用二维图形经过旋转、放样、挤压等修改命令来使之转换成三维模型，直接拉出几何体后一般也要用修改工具进行修改才能完成建模工作；设置材质并赋给模型；设置灯光和摄影机；将透视图转换为摄影机视图后渲染摄影机视图。

交互性的动漫设计理念探析我国动漫设计的瓶颈以及发展对策动漫产业的衍生产品研究