【正文】 機(jī)器人的設(shè)計(jì)與控制 —— 設(shè)計(jì)建模部分 35 第五章 Java在 Cult 3D中的運(yùn)用 Java 在 cult3d 中有著廣泛的應(yīng)用，通過 Java 程 序可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人交互設(shè)計(jì)中的高層次復(fù)雜動作。 如圖所示： 機(jī)器人的設(shè)計(jì)與控制 —— 設(shè)計(jì)建模部分 34 三、機(jī)器人在 Cult 3D中的預(yù)覽 機(jī)器人的交互設(shè)計(jì)中簡單的交互設(shè)計(jì)在 cult 3d 中就能實(shí)現(xiàn)，而一些復(fù)雜的的高級交互則通過 Java 程序來實(shí)現(xiàn)。 機(jī)器人的設(shè)計(jì)與控制 —— 設(shè)計(jì)建模部分 33 二、機(jī)器人交互動作設(shè)計(jì) 所有的交互 (interactions)和行為 (actions)都以事件的形式呈現(xiàn)出來，一個事件可能是一次 按鍵、一個定時(shí)觸發(fā)、一次鼠標(biāo)單擊等等。對于一般的瀏覽器只需安裝一個插件，即可瀏覽。 Cult3D 對硬件要求相對較低，即使是低配置的桌面或筆記本電腦用戶也能流暢瀏覽 Cult3D 作 品。你甚至可以編寫ＪＡＶＡ代碼以實(shí)現(xiàn)更多更復(fù)雜的動畫。 一旦你完成并滿意你作品，你就可以把它輸出到一個能被 Cult3D 動畫播放插件演示的［ *.co］文件，想獲取更多相關(guān)信息，請參閱 “使用 Cult3D 開發(fā) ”一節(jié)所有的交互 (interactions)和行為 (actions)都以事件的形式呈現(xiàn)出來，一個事件可能是一次按鍵、一個定時(shí)觸發(fā)、一次鼠標(biāo)單擊等等。 你可以在模型的基礎(chǔ)上增加動畫、聲音、連接、ＪＡＶＡ代碼、可點(diǎn)擊的區(qū)域和可控制的移動。 Cult3D 是一種嶄新 3D 網(wǎng)技術(shù)，它讓你把圖象質(zhì)量高和速度快的交互的實(shí)時(shí)的物體送到所有的因特網(wǎng)用戶手上。 機(jī)器人的設(shè)計(jì)與控制 —— 設(shè)計(jì)建模部分 32 第四章 機(jī)器人在 Cult 3D中的交互設(shè)計(jì) 使用 3ds max 軟件實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的建模后，接下來就是運(yùn)用 cult 3d 來完成機(jī)器人的交互設(shè)計(jì)。如圖所示。在彈出的對話框中保存類型選擇為 *.c3d。如圖所示。執(zhí)行 Rendering—Environment 命令，在彈出的對話框單擊Background 項(xiàng)中的 Color 色塊，在彈出的 Color Select： Background Color 對話框中選擇一適當(dāng)?shù)念伾? （ Environment） 用于設(shè)置三維環(huán)境中的大氣效果和背景效果 ,使用環(huán)境功能可以執(zhí)行以下操作：設(shè)置背景顏色和設(shè)置背景顏色動畫 ,在渲染場景（屏幕環(huán)境）的背景中使用圖像，或者使用紋理貼圖作為球形環(huán)境、柱形環(huán)境或收縮包裹環(huán)境 ,設(shè)置環(huán)境光和設(shè)置環(huán)境光動畫 ,在場景中使用大氣插件（例如體積光） ,最后是將曝光控制應(yīng)用于渲染。 （ Effects） 使用“渲染效果（ Effects）”，通過添加后期生成效果查看渲染結(jié)果，而不必去再渲染場景。預(yù)覽命令位于“動畫（ Animation）”菜單上 ,主要分為：生成預(yù)覽（ Make Preview）、查看預(yù)覽（ View Preview）、重命名預(yù)覽（ Rename Preview） (Net Render) 網(wǎng)絡(luò)渲染是大量處理渲染任務(wù)或作業(yè)的方式。 （ Make Preview） 預(yù)覽是一種 AVI 文件，可幫助您預(yù)覽場景中的動畫。 渲染場景 /快速渲染（產(chǎn)品級） /快速渲染 (ActiveShade) ActiveShade 提供預(yù)覽渲染，可幫助您查看場景中更改照明或材質(zhì)的效果。 在 3dsmax 中渲染的功能包括一下幾個 環(huán)節(jié)： （ Render） 機(jī)器人的設(shè)計(jì)與控制 —— 設(shè)計(jì)建模部分 30 用于渲染的主命令位于主工具欄上。 3ds Max 不可以將任何顏色空間信息附加到渲染輸出上。 （五） 背景及渲染 在 3dsmax 中渲染將色彩以及材質(zhì)、物體陰影、照明效果等等加入到幾何體的屬性中，從而可以使用所設(shè)置的燈光、所應(yīng)用的材質(zhì)及環(huán)境設(shè)置（如背景和大氣）為場景的幾何體著色。利用 Dolly Camera， Orbit Camera 和 Truck Camera 等視圖工具，調(diào)整視圖。單擊名字旁邊的顏色塊在彈出的 Object Color 對話框中選擇不同的顏色。 機(jī)器人的設(shè)計(jì)與控制 —— 設(shè)計(jì)建模部分 29 調(diào)整視圖，賦予材質(zhì)。 (Shellac) 通過將“蟲漆”材質(zhì)應(yīng)用到另一種材質(zhì)，將兩種材質(zhì)混合起來。 (Raytrace) 支持和標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)同種類型的漫反射貼圖，同時(shí)還提供完全光線跟蹤反射和折射，以及其它效果（如熒光）。 (Morpher) 可用于使用變形器修改器在材質(zhì)之間變形。這是一種特殊用途材質(zhì)。 6． Lightscape 支持導(dǎo)入數(shù)據(jù)以及從 Lightscape 產(chǎn)品導(dǎo)出數(shù)據(jù)。 5．卡通 (Ink 39。 3．合成 (Composite) 混合多達(dá) 10 種材質(zhì)。 2．混合 (Blend) 將兩種其它材質(zhì)混合在一起。 (Advanced Lighting Override) 機(jī)器人的設(shè)計(jì)與控制 —— 設(shè)計(jì)建模部分 28 主要用于微調(diào)材質(zhì)在 高級照明上的效果，包括光跟蹤和光能傳遞解決方案。某些其它材質(zhì)也有這些特征。 （四） 材質(zhì)的配置 在 3dsmax 中，每種材質(zhì)都屬于一種類型 , 標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)用于設(shè)置組件顏色、 光澤度和不透明度等屬性。在 Create—Lights 命令面板中，單擊 Omni 按鈕，在視圖中加入泛光燈，擺在造型的前面，調(diào)整燈光位置。 加入攝像機(jī)與燈光。設(shè)置它們的分布、強(qiáng)度、色溫和其他真實(shí)世界燈光的特性。與光度學(xué)燈光不同，標(biāo)準(zhǔn)燈光不具有基于物理的強(qiáng)度值。 3dsmax 里的標(biāo)準(zhǔn)燈 光是基于計(jì)算機(jī)的模擬燈光對象，比如家用或辦公室的燈、舞臺和電影工作時(shí)使用的燈光設(shè)備和太陽光本身。所有類型在視口中顯示為燈光對象。默認(rèn)照明包含兩個不可見的燈光：一個燈光位于場景的左上方，而另一個位于場景的右下方。一旦創(chuàng)建了一個燈光，那么默認(rèn)的照明就會被禁用。照明增強(qiáng)了場景的清晰度和三維效果。 當(dāng) 3dsmax 里的場景中沒有 燈光時(shí)， 3dsmax 會使用默認(rèn)的照明著色或渲染場景。 3dsmax 里的燈光是模擬實(shí)際燈光（例如家庭或辦公室的燈、舞臺和電影工作中的照明設(shè)備以及太陽本身）的對象。 （三） 攝像機(jī)與燈光的配置 在 3dsmax 中燈光和攝影機(jī)是模擬真實(shí)世界中等同于它們的場景對象。 機(jī)器人的設(shè)計(jì)與控制 —— 設(shè)計(jì)建模部分 26 4. 組合機(jī)器人各部分 。創(chuàng)建一個長方體模型，增加多邊形個數(shù)，轉(zhuǎn)換成可編輯多邊形，刪掉一部分面，再通過微調(diào)多邊形上的點(diǎn)將其拖拉成腿的樣子，如圖所示； （ 4）組合腿部。如圖所示； （ 2）制作小腿。 機(jī)器人的腿部由腳趾、腳掌、小腿和大腿組成。如圖所示。新建一個管狀體，轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形，利用 Select and Nonuniform Scale， Select and Rotate 和 Select and Move 工具， 將上部變彎曲，并利用 Select and Nonuniform Scale 工具將上部放大，如圖所示； 機(jī)器人的設(shè)計(jì)與控制 —— 設(shè)計(jì)建模部分 23 （ 3） 制作上臂。 （ 1） 首先創(chuàng)建手。 新建長方體模型，轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形，制作出胸的樣子，如圖所示； 機(jī)器人的設(shè)計(jì)與控制 —— 設(shè)計(jì)建模部分 21 2. 制作手臂 。 機(jī)器人的設(shè)計(jì)與控制 —— 設(shè)計(jì)建模部分 18 五、 機(jī)器人模型的詳細(xì)設(shè)計(jì) 機(jī)器人建模的流程圖如下所示： 機(jī)器人的設(shè)計(jì)與控制 —— 設(shè)計(jì)建模部分 19 （一） 機(jī)器人的頭部建模 1. 在 3dsmax 2022 中創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)基本體“球體”，大致拖拉成頭的大小，選中該模型，右鍵單擊選擇“轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形”，則該模型被轉(zhuǎn)換為“可編輯多邊形”了，即可對其進(jìn)行“ Polygon 建?！保? 2. 選擇右側(cè)菜單的修改，在棧列表中選擇“可編輯多邊形 多邊形”，選擇一半的面將其刪除，制作成為頭部的樣子； 3. 通過使用“擠出”命令，擠出需要擠出的面，形成大致形狀； 4. 在進(jìn)行多邊形操作的時(shí)候最好能夠先做好基礎(chǔ)樣子，再對細(xì)節(jié)部分進(jìn)行處理，而且不要盲目的添加不需要的線，最好能夠在需要使用時(shí)再通過“連接”命令增加線，這樣會大大減少無用的線，使模型在導(dǎo)入其他程序時(shí)減少 cpu 與顯卡的負(fù)擔(dān)； 5. 檢查擠出之后的模型是否出現(xiàn)面重疊的狀態(tài)，和點(diǎn)線互相分離的狀態(tài)，刪除重疊的面，并通過 “塌陷”或者“焊接” /“目標(biāo)焊接”將分離的點(diǎn)或線合并在一起，如圖所示； 塌陷選擇 焊接頂點(diǎn) 6. 觀察機(jī)器人的 面部細(xì)節(jié)部分，制作細(xì)節(jié)，面狀態(tài)下使用“插入”命令在一塊面上增加小面，在小面中使用 Ctrl+C 切割面將其切割成改圖的樣子，最后使用“擠出”命令將一部分?jǐn)D入模型內(nèi)部，因?yàn)槟Ｐ蛢?nèi)部是無法觀察到的地方，因此內(nèi)部不需要進(jìn)行加工處理，如圖所示； 機(jī)器人的設(shè)計(jì)與控制 —— 設(shè)計(jì)建模部分 20 擠出命令 7. 調(diào)整“頂點(diǎn)”、“邊”、“多邊形”的位置調(diào)整模型比例，如圖所示。 9 NURBS 建模 機(jī)器人的設(shè)計(jì)與控制 —— 設(shè)計(jì)建模部分 17 NURBS 建模方法是當(dāng)前最為流行的建模方法之一，也是許多高級三維軟件首選的建模方法， NURBS 建模方法是用點(diǎn)頂點(diǎn)和 CV 頂點(diǎn)來控制 NURBS 曲線和 NURBS 表面，并可以使用 NURBS 浮動工具面板，來輔助創(chuàng)建和編輯 NURBS對象。 8 面片建模 面片建模能夠基于 Bezier 曲線創(chuàng)建平滑的曲面，這樣就可以使用較少的面實(shí)現(xiàn)面的光滑效果，相對于多邊形 建模和網(wǎng)格建模，面片建模能夠創(chuàng)建更為復(fù)雜的模型，并且更易于控制。 7 多邊形建模 多邊形建模與網(wǎng)格建模的方法較為類似，但多邊形建模以多邊形來定義面，并且增加了邊界次對象，能夠選擇只有一則與其他邊界或面相連的邊界，大大方便了建模工作。 6 網(wǎng)格建模 網(wǎng)格建模能夠進(jìn)入到次對象模式，對小到一個點(diǎn)，達(dá)到整個形體的任意部分，進(jìn)行編輯和修改，最終達(dá)到創(chuàng)建形體的目的，其過程很像用橡皮泥塑造形體的過程。另一個形則用來作放樣的截面，稱為“圖形”或是“橫截面”。 機(jī)器人的設(shè)計(jì)與控制 —— 設(shè)計(jì)建模部分 16 5 放樣建模 放樣建模是 3ds max 中一種較為簡單，較易掌握的建模方法，這種建模方法屬于組合對象建模的一種，放樣對象由界面和路徑兩部分組成，通過將截面放置于路徑的方法完成模型的創(chuàng)建。 3ds max 中包括了 10 種組合對象的類型，其中大部分是針對于對象外形編輯的。 在 3ds max 中提供的二維形創(chuàng)建工具，能夠創(chuàng)建規(guī)則形體和不規(guī)則形體兩種類型的二維形，另外還包括“螺旋線”和“橫截面”兩種特殊的二維形創(chuàng)建工具，“螺旋線”能夠創(chuàng)建三維形式的螺旋線，“橫截面”能夠捕捉對象的截面，并將其轉(zhuǎn)化為二維形，合理的利用這些工具，能夠創(chuàng)建較為復(fù)雜的對象。 編輯修改器只是能夠輔助對象，而不能創(chuàng)建對象，使用編輯修改器對模型及進(jìn)行編輯，可以創(chuàng)建一些 僅靠編輯基礎(chǔ)形體難以完成的對象。 基礎(chǔ)形體分為標(biāo)準(zhǔn)三維體和擴(kuò)展單位形體，用戶只需單擊“創(chuàng)建”命令按鈕，然后在場景視圖內(nèi)單擊并拖動鼠標(biāo)，即可直接生成相應(yīng)的三維體，并可以在“修改”命令面板對其參數(shù)進(jìn)行編輯，基礎(chǔ)形體可編輯的參數(shù)包括長，寬，高，分段數(shù)等，一些基礎(chǔ)形體還可以設(shè)置光滑和切片參數(shù)。 機(jī)器人的設(shè)計(jì)與控制 —— 設(shè)計(jì)建模部分 15 四、 3ds max建模方法 在 3ds max 中，包含多種類型的建模方法，這些建模方式可以適用于用戶對軟件的不同需求。 空間扭曲類似于生活中的風(fēng)等動力的模擬，在圍繞其他對象的空間中產(chǎn)生各種不同的扭曲效果，一些空間扭曲專用于粒子系統(tǒng)的演算模擬。 攝影機(jī)類似與生活中的照相機(jī)和攝影機(jī)，給操作者提供場景的視圖，并且可以對攝影機(jī)位置等參數(shù)設(shè)置動畫。 燈光類似于生活的燈光及陽光，功能是可以照亮場景及物體，并且可以增加真實(shí)感。 “創(chuàng)建”面板提供的對象類別如下： 機(jī)器人的設(shè)計(jì)與控制 —— 設(shè)計(jì)建模部分 14 幾何體是指 3dsmax 中默認(rèn)的可渲染標(biāo)準(zhǔn)長方體、球體、錐體這樣的幾何基本體，以及像布爾運(yùn)算、樓體以及粒子系統(tǒng)等這樣的更加高級的幾何體形式?！皠?chuàng)建” (Greate)面板分為 7 個建立類別。 “創(chuàng)建” (Greate)面板位于整個視圖的右側(cè)，提供用于創(chuàng)建對象的控件?？梢允褂密浖?nèi)部建模工具和各種外掛插件建立這些模型。一些按鈕針對攝影機(jī)和燈光視口而進(jìn)行更改。 正交視口是指用戶視圖及頂視圖、前視圖等。 9. 視口導(dǎo)航控制區(qū) 在 3DSMAX9 視圖里的右下角，主要進(jìn)行控制視窗顯示和導(dǎo)航的按鈕組合區(qū)域，導(dǎo)航控件取決于活動視口。 7. 動畫關(guān)鍵點(diǎn)控制區(qū)域 在 3DSMAX