【正文】 ............................................................................. 27 （五） 背景及渲染 ........................................................................................ 29 （六） 文件格式的轉(zhuǎn)化 ................................................................................. 31 第四章 機器人在 Cult 3D中的交互設(shè)計 ......................................................................... 32 一、 Cult 3D簡介 ................................................................................................... 32 二、機器人交互動作設(shè)計 ........................................................................................ 33 三、機器人在 Cult 3D中的預(yù)覽 ............................................................................... 34 第五章 Java 在 Cult 3D中的運用 .............................................................................. 35 一、 Java 語言簡介 ............................................................................................ 35 二、 Java 在 Cult 3D中的開發(fā)環(huán)境 .................................................................... 35 三、 Java 程序?qū)崿F(xiàn)機器人交互設(shè)計 ................................................................... 36 （一）控制機器人運動的 Java 程序 .................................................................. 36 （二） 實現(xiàn)改變材質(zhì)的 Java 程序 .................................................................. 39 第六章 總結(jié) ............................................................................................................. 42 致謝 ............................................................................................................................... 43 附錄 ............................................................................................................................... 44 參考文獻(xiàn)： ............................................................................................................. 44 機器人的設(shè)計與控制 —— 設(shè)計建模部分 1 第一章 緒論 一、 項目背景 通過建立正確的模型來描述和表現(xiàn)事物的各種屬性，是 現(xiàn)代科學(xué)探索事物本身發(fā)展、運行規(guī)律的一個普遍而且重要的方法。 誕生于 90 年代的 三維交互 多媒體 技術(shù) 是計算機技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，她是一種將文字與漂亮可人的畫面、生動的二、三維動畫、優(yōu)美的配音配樂、影視視頻、計算機編程等技術(shù)融于一體的傳播媒體 技術(shù) 。 它利用計算機技術(shù)生成一個逼真的、具有視、聽、觸等多種感知的虛擬環(huán)境，用戶通過使用各種交互設(shè)備，同 三維交互 環(huán)境中的實體相互作用，使之產(chǎn)生身臨其境 的 感覺的交互式視景仿真和信息交流，是一種先進的數(shù)字化人機接口技術(shù)。通過參與者與仿真環(huán)境的相互作用，并借助人本身對所接觸事物的感知和認(rèn)知能力，幫助啟發(fā)參與者的思維，以全方位地獲取虛擬環(huán)境所蘊涵的各種空間信息和邏輯信息。 比如在 機械制造 領(lǐng)域 ：利用三維動畫研究機械零配件的造型，模擬它們運行時的工作情況。不僅快捷方便，還能完整預(yù)覽建筑物的各個角度的效果，且透視十分精確。影視和商業(yè)廣告：很多電視欄目的片頭是用 3DSMAX 制作的，更多的產(chǎn)品廣告、房地產(chǎn)廣告等都可以用 3DSMAX 來制作。其他：生物化學(xué)中用于生物分子之間的結(jié)構(gòu)組成的研究，軍事科技中可用于飛行員的模擬飛行、導(dǎo)彈飛行的動態(tài)研究，在醫(yī)學(xué)中可以形象地演示人體內(nèi)部組織等等，在此無法一一列舉。虛擬現(xiàn)實是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。的任意角度觀察產(chǎn)品 ,具有全方位、互動式、兩維與三維結(jié)合的特點。 企業(yè)要宣傳自己的產(chǎn)品必然要有宣傳的手段和渠道，而多媒體行業(yè)就是利用電子的方法來進行。在電腦普及化程度很高的今天，只要有一臺配置不是很高電腦就可以從網(wǎng)絡(luò)、多媒體光碟中瀏覽到企業(yè)想要宣傳的資料！ 電視臺、網(wǎng)站、個人電腦會是以后人們獲得信息最多的渠道！而現(xiàn)在的多媒體行為就是建立在這三點的平臺上。而在實際上不可能把整部汽車?yán)矫恳粋€可能會買車的客戶面前去把汽車解體，然后把各部分的零件都給客戶講解！ 而 三維交互 多媒體軟件就可以做到。 而在電視臺上，多媒體技術(shù)又可以制作出驚人效果的汽車廣告！三維 交互 模擬現(xiàn)實技術(shù)可以說是一種新型的影像表達(dá)技術(shù)，它打破了以往平面的框框，對視覺印象的影響遠(yuǎn)勝于平面！可以制作出一只奔跑中的老虎變成汽車的效果來突出汽車的性能等！這樣的效果比單單是放一個明星在車上說話要好得多！而且成本 機器人的設(shè)計與控制 —— 設(shè)計建模部分 3 會比請明星要低得多！這樣對于整間的企業(yè)來說，他們的成本會降低很多，這是傳統(tǒng)的宣傳方法無法比擬的！ 在網(wǎng)絡(luò)上， web 3D 技術(shù)現(xiàn)在正在開始發(fā)展，企業(yè)的網(wǎng)站會是以后宣傳的一個重點。 在汽車企業(yè)的 數(shù)據(jù) 流技術(shù)的 3D 汽車模型來 模擬 真實的情況，可以給客戶一個對于這類型汽車的總體印象。 三維 交互 虛擬技術(shù)可以說是一種新型的影像表達(dá)技術(shù)，它打破了以往平面的框框，對視覺印象的影響遠(yuǎn)勝于平面 ！三維技術(shù)在外國已經(jīng)成熟，我們可以從外國的電影中看到，但在中國，它還處于成長期。 我們項目設(shè)計的機器人在市場上已有具體的應(yīng)用例子， 兩年前索尼 公司 推出了 AIBO 機器人到 現(xiàn)在依然受歡迎。那就會運用到使用 3D 技術(shù)來實現(xiàn)的交互式機器人模型產(chǎn)品。此畢業(yè)設(shè)計是由本人和其他同學(xué)合作完成的。 機器人的設(shè)計與控制 —— 設(shè)計建模部分 4 第二章 項目平臺的技術(shù)框架及流程設(shè)計 本課題綜合運用建模技術(shù)和交互技術(shù)，實現(xiàn)機器人的設(shè)計與控制， 創(chuàng)建出 來的 三維虛擬模型 ，能夠 呈現(xiàn)出逼真豐富的交互視覺效果 。 三維動畫軟件創(chuàng)建了一個模擬的三維空間，設(shè)置有各種工具，用這些工具可以在這個軟件平 臺上制作各種立體模型。無論材質(zhì)的變化還是物體位置的變化或造型的變化都能被錄制為動畫。最先只能在專業(yè)圖形工作站上使用，隨著 PC 機的飛速發(fā)展和普及，三維動畫軟件也紛紛被移植到 PC 機上。 1994 年 用 1． 3 億美元收購 Softimage 公司， 1995 年推出基于 NT 平臺的 SOFTIMAGE3D3． 0 版本，激蕩了三維動 畫領(lǐng)域。這個版本在操作界面、組織結(jié)構(gòu)和功能上都有質(zhì)的飛躍，獲得了巨大的成功。同年， Autodesk 公司奮起迎擊，推出偏重于建筑設(shè)計的3DSMAXVIZ 版本，該版本實際是在 3DSMAX 的基礎(chǔ)上進行一些增減，增加一些與建筑有關(guān)的模塊，刪去一些動畫功能。 （二） 3D軟件的分類 3D 動畫軟件可以按軟件功能的復(fù)雜程度分為小型、中型、大型三類。小型軟件很多，常見的、有特殊功能的軟件如下： 機器人的設(shè)計與控制 —— 設(shè)計建模部分 5 Poser：快速制作各種人體模型。 Rhino：三維造型軟件，長于 NURBS 曲面造型，能以三維輪廓線建立模型。 LightScape：渲染專用軟件，只能對輸入的模 型進行渲染，能進行材質(zhì)燈光的設(shè)定，采用光能傳遞算法，是最好的渲染器。目前為 3． 2 版本。 中型軟件 3DSMAX：功能強大、開放性好，集建立模型、材質(zhì)設(shè)置、攝影燈光、場景設(shè)計、動畫制作、影片剪輯于一體。目前版本為 5． 6c。 MAYA：功能比 SOFTIMAGE 3D 更強大，但更難掌握。 三維動畫軟件呈現(xiàn)一片百花齊放、百家爭鳴的繁榮景象，很多都是功能強大的精品。 建筑裝潢設(shè)計：以三維的形式展現(xiàn)建筑物和室內(nèi)外裝潢的效果。 機器人的設(shè)計與控制 —— 設(shè)計建模部分 6 商業(yè)產(chǎn)品造型和包裝設(shè)計 ：比如瓶子、盒子、玩具等的設(shè)計，可以對包裝品的外觀形態(tài)、色彩圖案等進行設(shè)計。 電腦游戲和娛樂：優(yōu)美的動畫畫面和游戲程序同樣重要。 其中， 3DSMAX 是一款 功能強大、開放性好 的 3D 軟件。 二、 交互軟件介紹 本課題使用 cult3d 軟件實現(xiàn)機器人的交互控制。本課題使用 cult 3d 軟件完成機器人的交互設(shè)計。對于協(xié)助電子商務(wù)提高銷量，增強銷售時的產(chǎn)品描述效果以及做好售后服務(wù)都是很有幫助的。 僅通過使用鼠標(biāo)，用戶就可以旋轉(zhuǎn)和縮放產(chǎn)品的 Cult3D 模型并從可從任意角度觀察；通過點擊模型的功能按鈕就可以開啟產(chǎn)品的部件，移動部件，在顯示 /菜 單系統(tǒng)中漫步，也可以傾聽優(yōu)美的音樂和清晰的解說。通過使用 Cult3D，客戶可以允許自主的組合部件，選擇顏色和添加可選件 ,并可獲得迅速的視覺反饋。 機器人的設(shè)計與控制 —— 設(shè)計建模部分 7 2021 年 2 月 15, 2021 Cycore,公司發(fā)布了 Cult3d 的 版本提了一系列更方便的交互特性，制作更容易，下載速度更快 。 新的 Cult Objects (.CO) 允許開發(fā)者導(dǎo)入和合并獨立的 .CO 文件到 別的 .CO文件中 . 這意味著擁有多物體 (.CO)的 3D 環(huán)境可以打散成為多個獨立文件 這樣可以帶來更小的文件尺寸和下載速度。現(xiàn)在 ,房間和里面 的每件家具都可以有自己的 Co 文件并且元素可以在用戶動作比如鼠標(biāo)單擊之類調(diào)用他的時候才裝入。 同時新版 Cult3D 對 Intel Pentium 4 進行了優(yōu)化 . 借助 Intel 處理器的強大處理能力，可以加速多邊形的渲染，同 樣加快 Cult3D 模型更快出現(xiàn)，圖像質(zhì)量也更高。可以在 Cult3D 對象和 JavaScript之間進行通信。同樣的 , Cult3D 對象可以被設(shè)定為接受JavaScript 事件，例如當(dāng)一個對象的某些部分被用戶單擊的時候觸發(fā)動作。 同時 Cult3D 支持世界上的主流三維建模工具例如： Discreet 公司的 3ds Max, Alias|Wavefront公司的 Maya, Realviz 公司專為 Cult3D開發(fā)的 Image Modeler等； 使用 Cult3D 的設(shè)計工具，復(fù)雜的產(chǎn)品動作和用戶交互可以輕松的添加； Cult3D 的內(nèi)建產(chǎn)品配置特征能夠用于開發(fā)用戶自主的三維產(chǎn)品配置解決方案，例如：用戶可以選擇一間房間，然后往里面添置家具并可以瀏覽三維的最終效果； Cult3D 支持標(biāo)準(zhǔn)的后端系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫界面，允許產(chǎn)品配置人員在線實施并和現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫連接 。 Cult3D 的技術(shù)優(yōu)勢 ： Cult3D 支持世界上的主流三維建模工具例如： Discreet 公司的 3ds Max, Alias（ Wavefront）公司的 Maya, Realviz 公司專為 Cult3D 開發(fā)的Image Modeler 等； Cult3D 支持標(biāo)準(zhǔn)的后端系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫界面，允許產(chǎn)品配置人員在線實施并和現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫連接。 機器人的設(shè)計與控制 —— 設(shè)計建模部分 9 三、 項目設(shè)計的流程圖 本項目先使用 3ds max 軟件實現(xiàn)機器人的建模，再使用 cult 3d 來實現(xiàn)機器人的交互設(shè)計，其中部分交互設(shè)計的動作會通過 Java 語言來實 現(xiàn) 。 一、 3ds max軟件簡介 （一） 3ds max軟件發(fā)展歷程 Autodesk 出品的一款著名 3D 動畫軟件，是著名軟件