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轻量化模型在工业设计真实感表达中的应用

时间:2022-03-25 08:40:51 浏览次数:

观看,用六边形代替就可以了,如果再远甚至可以用一个方形来替代。

(6)二维图形转三维模型的面数精简。

◎二维图形经过放样产生的三维模型面数精简。

由二维图形经过放样产生三维模型的轻量化过程,需从放样的路径及截面着手进行,在保证视觉效果不受太大影响的情况下,适度减小放样物体的形状步幅和路径步幅参数,以达到精简放样物体面数的目的。

◎地面创建及精简。

制作室外地面时,建议不要用二维的Line画一个封闭的区域,然后通过Extrude为0得到一个地面。可以对封闭的二维曲线直接添加UVW Mapping编辑器,得到的模型面数比直接添加Extrude编辑器并设置Amount为0得到的模型面数少的多。所以在建模时,要注意选择恰当的建模方式。

3.使用贴图替代三维建模

(1)占画面比例相对较小的物体用贴图来表现。

在3ds Max场景中建立模型时,类似于窗框、栏杆和栅栏等这些细长的物体,以及距离主体对象较远的物体,占画面的比例相对较小,将其建模只会增加当前场景文件的模型数量,因此对于类似这些细长条型的物体以及远方的物体可以利用贴图来表现。这样不仅减少了数据计算量,同时其效果也较细腻,真实感也较强。例如,为了表现场景远方的一座高楼大厦,用两个互相垂直的矩形加上贴图就可以达到比较理想的效果了。如果要求更高,可以用三个面按三棱柱的形状来排列,再为每个面贴上纹理贴图,这样的视觉效果对于要求不高的仿真模型而言,是可以满足逼真度的。

(2)复杂造型用贴图来代替。

在3ds Max场景建立模型的过程中,遇到类似于植物、装饰物以及浮雕效果等造型复杂的物体时,有效使用贴图来代替其三维建模可以节约场景模型面数,提高计算机运行速度。对于这些复杂造型的物体,可以用面片来代替其三维建模,然后用贴图来表现其复杂造型结构。如表现大量的环境绿化问题,如果每棵树、每朵花和每颗草都用模型来表现的话,场景里的模型面数将会是一个极其庞大的数字,可以利用贴图贴在面片模型的方法来解决这个问题。

以草坪贴图代替草坪三维建模为例,在用Plane命令创建好平面对象后,打开材质编辑器,选择一个材质球,将草坪贴图赋予材质球后,调整好相关参数,再将材质球指定给建好的平面对象,最后渲染,效果如图3所示。三维模型在3ds Max中的轻量化流程图如图4所示。

五、应用实例

1.轻量化前

以SolidWorks软件中某大型机械设备的转臂系统为例,先将其在软件中直接另存为stp格式文件,然后将其导入Rhino中,再转存为3ds格式文件,最后导入3ds Max中,测得其三角面数为2 831 391,初始载入时间为55s,场景变化随着鼠标移动滞后4s。效果如图5所示。

2.轻量化后

先在SolidWorks软件中,对其内部不可见的零部件、涉及到技术保密的零部件和表面极其微小的螺钉等零部件进行压缩、简化配置等相关操作,对模型进行第一次轻量化。将模型文件另存为stp格式文件,然后将其导入Rhino中,再转存为3ds格式文件,最后导入3ds Max中。

对于导入3ds Max后的模型文件,首先对具有相同材质的模型进行合并,比如处于转臂支撑系统上的较大的螺母螺钉等。然后运用批处理ProOptimizer对臂架等相关零部件进行减面操作,再对较简单的蒙皮主件等模型进行重建简模等相关操作。得到轻量化后的模型,对其进行测试,测得其三角面数为614940,初始载入时间减少为10s且场景变化不会滞后鼠标移动,效果如图6所示。轻量化前后数据对比如表3所示。

六、结语

以三款常用的参数化软件SolidWorks、Inventor和Pro/ENGINEER为例,主要从基于减少模型个数和简化零部件两个角度出发,提出了在三款软件中进行第一次轻量化的方法。通过实验分析出,三款软件各自以不同的中性文件格式导入3ds Max方法的特点,对于SolidWorks和Pro/ENGINEER中的三维模型,使用第三方软件Rhino存为3ds格式导入3ds Max,效率和质量更高。对于经过第一次轻量化后导入3dsMax中的模型,从精简模型个数、精简模型面数以及使用纹理贴图代替三维建模三个角度出发,运用相关的方法对模型进行第二次轻量化,得到相对精简的模型,从而减少了计算机的数据计算量,提高了在三维造型软件中进行工业设计的效率。

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