都市建模方法及案例.docx
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都市建模方法及案例
三维都市建模方法及案例
一、总体原理
提供：
所建模型的各个角度的实景照片及信息。
要求：
按要求建模，要求尺寸准确，贴图美观。
三维建模的过程实质上就是以城市平面地图为基础，以城市中建筑实体为对象，通过现场拍摄、参照卫星地图的方式对其表面纹理进行详细记录，再据此利用3DS进行建模和贴图处理，达到与实物相仿的模型。
具体建模过程如下：
1、估算
考虑在真实环境中几何实体的尺寸，相互位置关系，参数的实况。
即根据实体的全貌图片或面的全局图片获得楼层数和长宽高的比例，进而获得其大概尺寸（注：
一般我们统一普通用途建筑层高为3米，商业用途建筑层高为4米，也可依据实际情况给予适当估算）。
区块里的照片一般以行走的顺序拍摄，因此其是顺序关联的，有的相邻实体的相对位置关系以及其与道路的相对位置也被记录下来，这对我们在建模时，确定其位置和尺寸也有一定意义，所以在阅读图片时，宜采用先位置后整体再局部的顺序。
在阅读完图片以后，要对实体的各面参数有一个较清晰的认识，包括其在环境中的方位、形状、各立面之间时如何转换的等等。
对于实体的顶面，一般我们利用普通的拍照方式是无法获取的，这里主要参考卫星地图。
目的只要做到协调充实即可，让顶面看起来不那么单调。
根据提供的照片，卫星图，确定最终模型在三维文件里的位置及大小。
仔细观看照片，把握建筑物的结构特征。
我们所建的建筑物模型一般层高为3米，特殊建筑物可根据情况调整。
2、构图
经过第一步的细致估算，已经对实体有一个较清晰的认识。
接下来就是考虑如何通过3D把它表现出来。
在3D中我们设置系统单位为米，模型尺寸以实际尺寸或估算尺寸为准。
三维都市具有内容多样、形体复杂、数据处理量大等特点。
这与我们普通只注重形似而在色彩方面一般不作过多要求，只要能看起来美观合理即可是有一定区别的。
先从“形”来说：
则阅读图片是关键。
先将图片与体的各个面对应起来，再根据各个面的图片了解它的“形”和尺寸，再在3D中表现出来。
具体来说，先建一个与实体尺寸相当的标准几何体，再在各面上依据实际情况，对其进行拆分（connect），获得新的面后再通过拉伸（extrude）、插入（inset）、切角（bevel）等方式获得你想要的细部形体。
有的一个建筑物的主体旁边还有一组辅体，同样也可通过以上方式获得。
这样的方法不仅效率高，而且面的信息少，这样我们才能在放到整体环境中进行鸟瞰渲染。
如果每个的单体的面过多，会让几百上千个单体汇集的鸟瞰图渲染无法进行，因此尽可能用最少的面去描述建筑是特别重要的！
3、贴图
精模的贴图一般直接在“f:
\新材质”里调用，也可根据需要自己来制作贴图，贴图要美观，干净，表现力好。
命名要符合规定，无尺寸要求，要把做好的贴图放到规定的文件夹里。
注意窗格是否对齐、层数是否一致、形体跟贴图是否吻合、整体色彩是否协调。
二、模型分类
我们所建的模型可分为精模和简模。
1、精模：
模型精确，细节详细。
如窗户凹进去的部分要用Extrude
（挤出）命令把面挤进去。
精模的面数比较多，面数一般不作限制。
2、简模：
面数较少，更多的用贴图来表现细节。
模型要求面数少，用较少的面来表现出模型，而细节要用高质量的贴图来表现。
三、建模前的准备
建模前的准备：
1、单位设置：
首次安装了3dsmax8，要把单位设置成m（米）。
执行：
2、调入快捷键文件，规定快捷键。
3、了解前期常见设置：
删除物体【DEL】；当前视图暂时失效【D】；专家模式【Ctrl】+【X】
显示统计【7】；撤消场景动作【Ctrl】+【Z】
每次文件完成后，要及时按Ctrl+S保存，并通过File---Archive进行压缩保存。
碰到意外情况：
（突然断电或程序破坏），在：
自动保存的文件在“F:
\SoftWare\3DMAX8英文免安装版\3dsMax8\Autoback”查找，打开文件查看，确定后另存。
四、精模制作
下面是一栋建筑物的照片，我们将用两种方式为其建模。
通过照片可知，该居民楼为七层，高度大概为21米。
材质有红瓦、白墙、红墙、窗户等，这些都要在纹理库里找到，也可在照片中直接扣出材质，总之，所有材质都要放到指定的文件夹里。
精确建模
启动3dsmax8软件，查看单位设置是否正确。
按“T”进入Top（顶）视图，{其他视图为：
B:
（Bottom）视图；C:
相机（Camera）视图；F:
前（Front）视图；U：
等大的用户（User）视图；P:
透视（Perspective）图；ALT+W:
单视图和四视图；Shift+Z:
切换撤消视图动作；I:
交互式平移视图；}
根据底图用box画出一个长方体，把Length设置为12，Width设置为18（此处为示例，正式的工作中长、宽依据卫星底图）；将高度设置为21（因是7层，每层3M高）；
1、点M键，调出材质编辑器。
选择一个材质球，点Standard，将材质类型设置为Muiti/sub-Objuct（多维—子材质）。
点SetNumber，将子材质数量设置为10。
注：
子材质的数量可根据情况设置，可通过上图的三个按钮自由设置。
2、打开贴图所在的文件夹，将贴图直接拖动到对应的子材质上。
3、设置好之后，选中模型，点材质器上的
，将材质赋给该模型。
按“Shift+D”,或选中模型，单击右键，执行Convertto→ConverttoEditablePoly，将模型转换为可编辑多边形。
按F键，进入前视图。
按Z键，将视图最大化。
｛Z:
最大化显示所选物体；F4:
显示几何体外框（开关）；F3:
线框显示；Shift+Ctrl+Z:
全部视图显示所有物体；Alt+Ctrl+Z:
缩放范围；Ctrl+W:
根据框选进行放大； ｝
按2键（不是小键盘的2键），进入边线模式，{数字键的1，2，3，4，5分别对应点、线、边线、面、体}选择垂直方向的边｛选择时按Ctrl，为选择多个｝，单击右键，在弹出的快捷菜单中单击Connect｛前面小方框可输入参数，直接点Connect则为上次操作过的参数｝前的小方框按钮，将数量设置为6（因是7层，故连6条线，将垂直方向分为7段）。
4、按4键，进入面模式。
框选最上两层的面，在修改器堆栈中将ID号设置为与其对应的子材质ID号。
此时，若不知道ID号对应哪个子材质，可按M键调出材质器，依次单击如图所示的按钮。
相同的道理，框选下面五层的面，将ID号设置好。
5、按2键，进入边模式，选择任一条水平的边，单击修改器里的Ring（环形），选中全部水平方向的边，右键鼠标，在弹出的菜单中将Connect数量设置为5。
效果如图所示：
6、按F键，进入前视图，在修改器中勾选IgnoreBackfacing（忽略背景），然后框选如图所示的面{框选时按Ctrl为加，Alt为减}，单击右键，在弹出的菜单中将Extrude设置为2。
在任何时候，都可以切换到用户视图（快捷键U）查看效果。
同时可以用F3（边线显示），F4（显示\隐藏边线），F9（快速渲染）来帮助建模、查看效果。
7、按L键，进入左视图。
按F3，线框显示。
取消IgnoreBackfacing（忽略背景），框选如图所示的面。
右击鼠标，在弹出的菜单中将Insert数量设置为0.7。
将其他三排伸出的单元格面也插入0.7。
{对面操作时，Group表示对面整体操作，ByPolygon表示面单独操作}
8、框选所有插入的面，按W键（选择并移动），将它们向上移动到合适的位置。
{F8:
在xy/yz/zx锁定中循环改变；F5：
约束到X轴；F6:
约束到Y轴；F7:
约束到Z轴}
10、单击右键，在弹出的快捷菜单中点选Extrude前的小方框按钮，将ExtrudeType设置为LocalNormal，将Height设置为-0.15。
在SetID中将ID号设置成窗户的ID号。
9、由于该模型是轴对称图形，所以只要做好一半就可以了，然后运用Symmetry（对称）。
下面我们来调整窗户的UV。
按L键，进入左视图，框选一排窗户。
按T键，进入顶视图，按Alt键减选左边的一单元窗户，此时的选择效果如图所示。
在修改器列表中选择UVWMap，将Mapping类型设置为Box，把Width数值设置好。
{加入UVW尺寸的常见规定}
按“Shift+D”执行ConverttoEditablePoly。
使用同样的方法，将右半边模型窗户的UV设置好。
10、选择如图所示的面，右击鼠标，在弹出的菜单中单击Insert前的小方框，把InsertType设置为ByPolygon，将Amount设置为0.5。
选择工具栏中的缩放（快捷键R）对这些面进行适当缩放。
{常见操作快捷键：
W:
移动；R:
缩放或切换缩放方式；E:
旋转或切换旋转方式；Ctrl+R:
旋转（Rotate）视图模式；F12:
精确输入转变量
}
右击鼠标，在弹出的菜单中单击Extrude前的小方框，将Height设置为-0.2。
在修改器堆栈中将ID号设置为窗户的ID号。
11、保持这些面的选择状态，在修改器列表中选择UVWMap，将Mapping设置为Face。
将该模型转换为可编辑多边形。
此时若发现有些窗户的贴图不正确，则要逐一运用UVWMap对其调整，此时的Mapping类型为Box。
12、使用同样方法在模型的右侧面也画出七个窗户。
此时的模型如图所示。
13、按T键，进入顶视图。
按2键，进入边模式，框选如图所示的边，单击右键，单击Remove（快捷键为退格键）将这些边移除。
14、按4键，进入面模式。
选择大的长方形面，插入一个面。
再运用缩放工具适当缩放，再用挤出工具挤出高度，效果如图所示。
15、按T键，进入顶视图。
将竖向的两条边连接一条边。
按L键，进入左视图，将刚才连接的边沿y轴向上移动到适当的位置，作为瓦顶。
16、按U键，进入用户视图。
旋转视图到如图位置。
按1键，进入点模式，选择如图所示的两个点，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择Connect。
17、按T键，进入顶视图，将瓦顶的点移动到适当的位置，使之与照片屋顶的形状相符。
按4键，进入面模式，选择瓦顶的面，把ID号设置为瓦的材质号。
此时的效果如图所示。
18、退出子层级，在修改器列表中选择Symmetry，然后将模型转换为可编辑多边形。
19、此时，瓦顶、红墙、白墙的UV都没有调整。
下面我们分别来调整它们的UV。
按4键，进入面模式，选择模型上任一个瓦材质的面，按下SelectID按钮，这样就选择了所有是瓦材质的面，调出UVWMap，将Mapping设置为Box，将UVW的数值分别设置为2，2，2。
然后将该模型转换为可编辑多边形。
20、此时可以看出，瓦顶侧面的贴图不正确。
进入面模式，选择侧面的瓦顶面，调出UVWMap，设置Mapping为Box，UVW分别为2、2、2，单击UVWMapping前的加号，在展卷栏里选中Gizmo，右击旋转工具，在弹出的窗口中把Z轴后的文本框的数值设置为90。
在把该模型转换为可编辑多边形。
21、使用同样的方法把其余的两个材质也设置好。
通过Render进行渲染，或直接Shift+Q进行快速（Quick）渲染。
{Alt+B:
视图背景（Background）；F9:
用前一次的参数进行渲染；F10:
渲染配置
}
最终的效果如图所示。
单体操作完成了，但实际制作中都是大范围的建筑群，因此一些选择的技巧要掌握。
{H:
根据名称选择物体；Ctrl+D:
隐藏未选择对象；Ctrl+F:
隐藏选择对象；Ctrl+Q:
全部取消隐藏；Alt+X:
半透明显示所选物体（开关）；Shitf+4:
改变到光线视图；F2:
半透明显示所选物体（开关）；Q:
锁定开头；G:
网格开关；
简单模型
1、简单模型要求面数少，更多靠贴图来表现。
在建模的过程中要尽可能删除多余的点，边和面。
下图为上面居民楼的简单模型。
2、贴图：
根据模型选择最恰当的贴图。
许多贴图可在我们的纹理库里找到，有些贴图可直接在照片里获取，一般用photoshop来处理。
贴图要求美观，干净，表现力好。
贴图的尺寸要求是2n,但最大不超过512，如128*256，512*512都是正常的尺寸。
命名要符合规矩，要把所有的贴图放到指定的统一文件夹里。
3、简单模型的创建一般是根据导入的CAD底图用捕捉工具来创建，高度则是根据白模来确定。
下面是该模型的CAD底图，我们用捕捉（Snaps）为其创建模型。
注意：
导入的CAD底图一般为冻结状态，这是为了防止在建模的过程中误改了底图。
（1）按T键，切换的顶视图。
单击工具栏里的二维捕捉工具（此时捕捉捕捉按钮如果是2.5捕捉或是三维捕捉，将鼠标指针移动到该按钮的右下角，按住鼠标左键不动，在弹出的列表中选中二维捕捉）。
选中的按钮为黄色显示。
然后选择捕捉到冻结物体和捕捉到顶点。
｛S:
打开/关闭捕捉（Snap）；Shift+Ctrl+P:
百分比（Percent）捕捉（开关）；｝
（2）选择创建二维对象面板里的Line工具，将鼠标指针移动到底图的一个顶点附近，当鼠标指针变为+时，单击鼠标左键，创建第一个点，再依次单击底图的顶点（每次都要等指针变为+时才可单击），最后单击第一个创建的点来闭合样条线。
（3）根据白模，将样条线挤出高度，然后再转换为可编辑多边形。
下图为建好的简模。
可以看出，该模型的面数比较少。
在建模的过程中主要是要把握住结构特征，并要知道需要那些贴图，在此基础上删除掉多余的点，边和面。
删除点和线要用Remove（快捷键为退格键），而删除线就可以直接减少面数。
贴图的制作
1、屋顶的贴图可直接在纹理库里找到，所以不需要制作，直接调用就行了。
2、阳台需要制作4张贴图。
下面我们用Photoshop软件来制作其中的一张，其余的贴图道理是一样的。
（1）启动Photoshop软件，打开一张白色墙面贴图和一张窗户贴图。
（2）选择墙面贴图，执行图像→图像大小，将宽度和高度都设置为512像素。
（3）双击图层面板里的背景层，将背景图层转换为普通图层。
（4）按下Ctrl+T组合键，在出现的调节框里把墙面调整到适当的位置。
（5）按回车键确认操作。
选择拖动工具，按住Alt键的拖动该图层，这样就复制了该图层，将它移动到合适的位置。
（6）选择窗户贴图，直接使用拖动工具将它拖动到墙面贴图上，使其成为墙面贴图的一层。
（7）确定窗户图层为选定状态，按住Alt键的同时拖动该图层，连续三次执行该操作，复制出三个窗户。
并调整好它们的位置。
（8）选择四个窗户图层，单击右键，在快捷菜单中选择合并图层。
（9）选择合并后的窗户图层，按Ctrl+T组合键，调整窗户。
调整好的贴图如图所示。
（10）最后执行文件→另存为，将文件的格式存储为JPEG，将位置放到规定的文件夹里。
（11）使用同样的方法把其余的贴图做好。
（12）把做好的贴图一一拖动到对应的子材质上，然后赋给模型，调整好UV。
最终的效果如图所示。
自定义快捷键
3DSmax中许多命令可以用快捷键，许多快捷键有默认的快捷键，但有些常用的命令没有被定义，这时我们自己来定义，以提高工作效率。
如，ConverttoEditablePoly是很常用的命令，但却没有默认的快捷键。
执行：
3dsmax常用快捷键
显示降级适配（开关）【O】
对齐【Alt】+【A】
角度捕捉（开关）【A】选择或切换选择方式【Q】
删除物体【DEL】
当前视图暂时失效【D】
专家模式【Ctrl】+【X】
显示/隐藏网格（Grids）【G】
法线（Normal）对齐【Alt】+【N】
打开一个MAX文件【Ctrl】+【O】
撤消场景动作【Ctrl】+【Z】
撤消视图动作【Shift】+【Z】
半透明显示所选物体（开关）【Alt】+【X】
根据名称选择物体【H】
选择锁定（开关）【Q】
减淡所选物体的面（开关）【F2】
百分比（Percent）捕捉（开关）【Shift】+【Ctrl】+【P】
打开/关闭捕捉（Snap）【S】
间隔放置物体【Shift】+【I】
改变到光线视图【Shift】+【4】
显示统计【7】
显示几何体外框（开关）【F4】
视图背景（Background）【Alt】+【B】
线框显示【F3】
全部视图显示所有物体【Shift】+【Ctrl】+【Z】
缩放范围【Alt】+【Ctrl】+【Z】
最大化显示所选物体【Z】
根据框选进行放大【Ctrl】+【w】
隐藏未选择对象【Ctrl】+【D】 自定义
隐藏选择对象【Ctrl】+【F】 自定义
全部取消隐藏【Ctrl】+【Q】自定义
编辑可编辑多边形
切割多边形【Alt】+【C】
挤出面【Alt】+【E】
封盖【Alt】+【P】
转换为可编辑多边形【Shift】+【A】自定义
连接边【Shift】+【C】自定义
插入面【Shift】+【F】自定义
移除【BackSpace】
Photoshop快捷键
工具箱（多种工具共用一个快捷键的可同时按【Shift】加此快捷键选取）
矩形、椭圆选框工具【M】
移动工具【V】
套索、多边形套索、磁性套索【L】
魔棒工具【W】
裁剪工具【C】
切片工具、切片选择工具【K】
喷枪工具【J】
画笔工具、铅笔工具【B】
像皮图章、图案图章【S】
历史画笔工具、艺术历史画笔【Y】
像皮擦、背景擦除、魔术像皮擦【E】
渐变工具、油漆桶工具【G】
模糊、锐化、涂抹工具【R】
减淡、加深、海棉工具【O】
路径选择工具、直接选取工具【A】
文字工具【T】
钢笔、自由钢笔【P】
矩形、圆边矩形、椭圆、多边形、直线【U】
写字板、声音注释【N】
吸管、颜色取样器、度量工具【I】
抓手工具【H】
缩放工具【Z】
默认前景色和背景色【D】
切换前景色和背景色【X】
切换标准模式和快速蒙板模式【Q】
标准屏幕模式、带有菜单栏的全屏模式、全屏模式【F】
跳到ImageReady3.0中【Ctrl】+【Shift】+【M】
临时使用移动工具【Ctrl】
临时使用吸色工具【Alt】
临时使用抓手工具【空格】
快速输入工具选项（当前工具选项面板中至少有一个可调节数字）【0】至【9】
循环选择画笔【[】或【]】
建立新渐变（在”渐变编辑器”中）【Ctrl】+【N】
文件操作
新建图形文件【Ctrl】+【N】
打开已有的图像【Ctrl】+【O】
打开为...【Ctrl】+【Alt】+【O】
关闭当前图像【Ctrl】+【W】
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另存为...【Ctrl】+【Shift】+【S】
存储为网页用图形【Ctrl】+【Alt】+【Shift】+【S】
页面设置【Ctrl】+【Shift】+【P】
打印预览【Ctrl】+【Alt】+【P】
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退出Photoshop【Ctrl】+【Q】
编辑操作
还原/重做前一步操作【Ctrl】+【Z】
一步一步向前还原【Ctrl】+【Alt】+【Z】
一步一步向后重做【Ctrl】+【Shift】+【Z】
淡入/淡出【Ctrl】+【Shift】+【F】
剪切选取的图像或路径【Ctrl】+【X】或【F2】
拷贝选取的图像或路径【Ctrl】+【C】
合并拷贝【Ctrl】+【Shift】+【C】
将剪贴板的内容粘到当前图形中【Ctrl】+【V】或【F4】
将剪贴板的内容粘到选框中【Ctrl】+【Shift】+【V】
自由变换【Ctrl】+【T】
应用自由变换（在自由变换模式下）【Enter】
从中心或对称点开始变换（在自由变换模式下）【Alt】
限制（在自由变换模式下）【Shift】
扭曲（在自由变换模式下）【Ctrl】
取消变形（在自由变换模式下）【Esc】
自由变换复制的象素数据【Ctrl】+【Shift】+【T】
再次变换复制的象素数据并建立一个副本【Ctrl】+【Shift】+【Alt】+【T】
删除选框中的图案或选取的路径【DEL】
用背景色填充所选区域或整个图层【Ctrl】+【BackSpace】或【Ctrl】+【Del】
用前景色填充所选区域或整个图层【Alt】+【BackSpace】或【Alt】+【Del】
弹出“填充”对话框【Shift】+【BackSpace】
从历史记录中填充【Alt】+【Ctrl】+【Backspace】
打开“颜色设置”对话框【Ctrl】+【Shift】+【K】
打开“预先调整管理器”对话框【Alt】+【E】放开后按【M】
预设画笔（在“预先调整管理器”对话框中）【Ctrl】+【1】
预设颜色样式（在“预先调整管理器”对话框中）【Ctrl】+【2】
预设渐变填充（在“预先调整管理器”对话框中）【Ctrl】+【3】
预设图层效果（在“预先调整管理器”对话框中）【Ctrl】+【4】
预设图案填充（在“预先调整管理器”对话框中）【Ctrl】+【5】
预设轮廓线（在“预先调整管理器”对话框中）【Ctrl】+【6】
预设定制矢量图形（在“预先调整管理器”对话框中）【Ctrl】+【7】
打开“预置”对话框【Ctrl】+【K】
显示最后一次显示的“预置”对话框【Alt】+【Ctrl】+【K】
设置“常规”选项（在预置对话框中）【Ctrl】+【1】
设置“存储文件”（在预置对话框中）【Ctrl】+【2】
设置“显示和光标”（在预置对话框中）【Ctrl】+【3】
设置“透明区域与色域”（在预置对话框中）【Ctrl】+【4】
设置“单位与标尺”（在预置对话框中）【Ctrl】+【5】
设置“参考线与网格”（在预置对话框中）【Ctrl】+【6】
设置“增效工具与暂存盘”（在预置对话框中）【Ctrl】+【7】
设置“内存与图像高速缓存”（在预置对话框中）【Ctrl】+【8】
图像调整
调整色阶【Ctrl】+【L】
自动调整色阶【Ctrl】+【Shift】+【L】
自动调整对比度【Ctrl】+【Alt】+【Shift】+【L】
打开曲线调整对话框【Ctrl】+【M】
在所选通道的曲线上添加新的点（‘曲线’对话框中）在图象中【Ctrl】加点按
在复合曲线以外的所有曲线上添加新的点（‘曲线’对话框中）【Ctrl】+【Shift】加点按移动所选点（‘曲线’对话框中）【↑】/【↓】/【←】/【→】
以10点为增幅移动所选点以10点为增幅（‘曲线’对话框中）【Shift】+【箭头】
选择多个控制点（‘曲线’对话框中）【Shift】加点按
前移控制点（‘曲线’对话框中）【Ctrl】+【Tab】
后移控制点（‘曲线’对话框中）【Ctrl】+【Shift】+【Tab】
添加新的点（‘曲线’对话框中）点按网格
删除点（‘曲线’对话框中）【Ctrl】加点按点
取消选择所选通道上的所有点（‘曲线’对话框中）【Ctrl】+【D】
使曲线网格更精细或更粗糙（‘曲线’对话框中）【Alt】加点按
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