[摘 要]通過(guò)建立正確的模型來(lái)描述和表現(xiàn)事物的各種屬性，是現(xiàn)代科學(xué)探索事物本身發(fā)展、運(yùn)行規(guī)律的一個(gè)普遍而且重要的方法。不論是在應(yīng)用領(lǐng)域還是在科學(xué)領(lǐng)域，對(duì)整個(gè)世界進(jìn)行三維建模研究，都是一個(gè)不斷興起的領(lǐng)域。對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的建模和模擬，就是根據(jù)研究的目標(biāo)和重點(diǎn)，在數(shù)字空間中對(duì)其形狀、材質(zhì)、運(yùn)動(dòng)等屬性進(jìn)行數(shù)字化再現(xiàn)的過(guò)程。
　　[關(guān)鍵詞]三維建模；技術(shù)應(yīng)用
　　中圖分類號(hào)：S655 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）24-0203-01
　　隨著先進(jìn)的數(shù)字化儀器及設(shè)備不斷投入實(shí)際應(yīng)用，計(jì)算機(jī)輔助下的三維建模技術(shù)已經(jīng)從最初費(fèi)時(shí)費(fèi)力的基于幾何的手動(dòng)建模，發(fā)展到包括三維掃描儀、基于圖像的建模與繪制（IBMR）等多種方法在內(nèi)的三維建模。三維建模技術(shù)研究，應(yīng)該由現(xiàn)在不斷追求具有更高精度、看起來(lái)更加真實(shí)的靜態(tài)模型，發(fā)展向未來(lái)能夠模擬現(xiàn)實(shí)世界各個(gè)對(duì)象間相互作用的動(dòng)態(tài)模型，進(jìn)而更加有效地輔助人們探索事物發(fā)展規(guī)律的研究。
　　一、三維建模的含義
　　三維建模在現(xiàn)實(shí)中非常常見(jiàn)，雕刻、制作陶瓷藝術(shù)品等，都是三維建模的過(guò)程。人腦中的物體形貌在真實(shí)空間再現(xiàn)出來(lái)的過(guò)程，就是三維建模的過(guò)程。廣義地講，所有產(chǎn)品制造的過(guò)程，無(wú)論手工制作還是機(jī)器加工，都是將人們頭腦中設(shè)計(jì)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為真實(shí)產(chǎn)品的過(guò)程，都可稱為產(chǎn)品的三維建模過(guò)程。狹義地說(shuō)：三維建模是指在計(jì)算機(jī)上建立完整的產(chǎn)品三維數(shù)字幾何模型的過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，三維建模必須借助軟件來(lái)完成，這些軟件常被稱為三維建模系統(tǒng)。三維建模有以下特點(diǎn)：三維建模呈現(xiàn)立體感，具有動(dòng)畫(huà)演示產(chǎn)品的動(dòng)作過(guò)程，直觀、生動(dòng)、形象；三維建模的圖形、特征元素之間通過(guò)參數(shù)化技術(shù)保持?jǐn)?shù)據(jù)一致，尺寸和幾何關(guān)系可以隨時(shí)調(diào)整，更改方便；三維建模的造型方法多樣，較好的適應(yīng)工程需要，支持工程應(yīng)用，支持標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和設(shè)計(jì)重用，提供對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、并行工程等的支持。
　　二、三維建模的分類
　　三維建模方法從原理上可以分為幾何建模和特征建模兩大類，而幾何建模又可以分為線框建模、曲面建模和實(shí)體建模等幾種方法。
　�。ㄒ唬┤�維曲面建模
　　三維曲面建模是通過(guò)對(duì)物體的各個(gè)表面或曲面進(jìn)行描述而構(gòu)成曲面的一種建模方法。建模時(shí)，先將復(fù)雜的外表面分解成若干個(gè)組成面，這些組成面可以使構(gòu)成一個(gè)個(gè)基本的曲面元素。然后通過(guò)這些曲面元素的拼接，就構(gòu)成了所要的曲面。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，曲面建模的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只需要在線框建模的基礎(chǔ)上建立一個(gè)面表，即曲面是由哪些基本曲線構(gòu)成。一般常用的曲面生成方法：線性拉伸面、直紋面、旋轉(zhuǎn)面、掃描面等。
　　曲面模型主要適用于表面不能用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述的復(fù)雜物體型面，如汽車、飛機(jī)、傳播、水利機(jī)械等產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)以及地形、地貌、石油分布等資源描述中。三維曲面模型是將物體曲表面劃分為若干曲面片再進(jìn)行光順拼接。在曲面模型的構(gòu)建中，通常是采用曲面圖素來(lái)拼接，曲面圖素可以分為基本曲面、規(guī)則曲面、自由曲面和派生曲面等。
　�。�1）基本曲面是指構(gòu)成物體的最基本曲面，如圓柱面、球向等，要求具有典型性且數(shù)量最少。基本曲面也可以通過(guò)拉伸、回轉(zhuǎn)、掃描等造型方法生成。
　�。�2）規(guī)則曲面是指能按照一定規(guī)律生成的曲面，如直紋面、回轉(zhuǎn)面等。
　�。�3）自由曲面。常見(jiàn)的有Bezier曲面、B樣條曲面等
　　（4）派生曲面，是指在已存在的曲面或?qū)嶓w上生成的曲面，如圓角曲面、過(guò)渡曲面等。
　�。ǘ�）三維實(shí)體建模
　　三維實(shí)體建模信息豐富，除了能實(shí)現(xiàn)表面模型的功能外，還能滿足物理性能計(jì)算，如質(zhì)量和質(zhì)心的計(jì)算。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，三維實(shí)體建模技術(shù)更符合人們對(duì)真實(shí)產(chǎn)品的理解和習(xí)慣。
　　三維實(shí)體模型的構(gòu)型方法常用計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)的體素（Primitive），經(jīng)集合論中的并、交、差運(yùn)算構(gòu)成復(fù)雜形體。體素是一些簡(jiǎn)單的基本幾何體，如長(zhǎng)方體、圓柱、圓錐和球等。實(shí)體建模方法有三種方法：
　�。�1）構(gòu)造實(shí)體幾何法：如GSG法，即用體素拼合構(gòu)成物體的方法。
　　（2）邊界表示法也稱為B-Rep表示法
　�。�3）掃描表示法：基于一個(gè)基體沿某一路徑運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生形體。
　　三維實(shí)體建模的造型方法更適合于規(guī)則物體的處理。可運(yùn)用于在計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）中和在快速原型/零件制造技術(shù)（RPM）中等等。
　　三、三維建模的應(yīng)用
　�。ㄒ唬﹦�(dòng)畫(huà)與游戲領(lǐng)域的軟件角色建模
　　今游戲設(shè)計(jì)里，專業(yè)建模、制作動(dòng)畫(huà)的軟件中，三維中首選就是3dsmax軟件。它不僅提供了實(shí)時(shí)三維建模、渲染和動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)等功能，還被廣泛應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)、平面廣告、影視動(dòng)漫、工業(yè)設(shè)計(jì)、游戲產(chǎn)業(yè)、建筑漫游、多媒體制作以及工程可視化領(lǐng)域中。對(duì)于三維建模設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，運(yùn)用三維技術(shù)來(lái)完成模型是重中之重。正確的模型是任何三維造型的前提條件。角色建模思路如圖1所示。
　�。ǘ�）地質(zhì)探測(cè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)化建模
　　三維地質(zhì)模型建立一般選用廣義三棱柱體元模型作為三維地層建模的基本模型，從橫向可以把每一個(gè)地層看成無(wú)數(shù)小三棱柱的集合，解決了計(jì)算機(jī)描述連續(xù)體的問(wèn)題；從縱向可以把處于同一垂直方向的各個(gè)地層的三棱柱看成一個(gè)大的棱柱，有利于進(jìn)行縱向的地質(zhì)構(gòu)造觀察。建模數(shù)據(jù)具有離散、有限、稀疏、不規(guī)則等特點(diǎn)，建模前首先要進(jìn)行預(yù)處理，即進(jìn)行鉆孔內(nèi)地層的劃分、排序和統(tǒng)一編號(hào)等。
　　四、三維建模的意義
　　隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，3Dmax技術(shù)及其繪圖軟件日趨成熟和善及應(yīng)用。例如，MDT、AutoCAD、UG、CATIA、SolidWorks等許多三維軟件已得到廣泛應(yīng)用。三維設(shè)計(jì)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。三維的3Dmax正逐步取代傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方法。利用三維3Dmax軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)與建模，能夠體現(xiàn)出“設(shè)計(jì)從三維開(kāi)始”的設(shè)汁理念，符合當(dāng)前形勢(shì)發(fā)展的需要，跟上時(shí)代的步伐。而3Dmax是國(guó)內(nèi)用戶使用最多的一種軟件，它提供了大量的繪圖及編輯功能，能滿足用戶的不同需求。近年來(lái)，3dax技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)輻射到了各行各業(yè)。3Dmax技術(shù)的應(yīng)用已涉及機(jī)械、建筑、船舶、航空、航天、汽車、輕工、紡織等行業(yè)的設(shè)計(jì)工作。雖然目前二維圖形在工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造和技術(shù)交流中起著很重要的作用，但有很多場(chǎng)合，需要再通過(guò)實(shí)體造型來(lái)分析產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)特性，直觀地表達(dá)設(shè)計(jì)效果，構(gòu)造動(dòng)畫(huà)模型等。采用3Dmax技術(shù)后，工程師就可以直接在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行零件設(shè)計(jì)和產(chǎn)品的裝配；產(chǎn)品的制作過(guò)程幾乎與真實(shí)的產(chǎn)品制造沒(méi)有差別，計(jì)算機(jī)屏幕上的產(chǎn)品就是未來(lái)產(chǎn)品的三維圖像工程師還可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用三維3Dmax技術(shù)完成手工難以完成的和低效率的工作。
　　參考文獻(xiàn)
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　　作者簡(jiǎn)介
　　楊歡（1996.01）；性別：男，籍貫：上海，學(xué)歷：本科在讀于吉林動(dòng)畫(huà)學(xué)院。

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