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1、Quest3D虚拟现实中贴图烘焙技术的研究杨立新，刘飞鸿，李毅林，刘尧（沈阳农业大学 林学院，沈阳 110866）摘要：本文介绍了Quest3D中的核心技术即贴图烘焙，通过层次分析法说明了贴图烘焙技术的重要性，并简洁的说明了贴图烘焙技术的实现方法。关键词：虚拟现实技术；Quest3D；贴图烘焙技术；层次分析法The study of map baking technology in Quest3D virtual realityYang Li-xin,Liu Fei-hong（College of Forestry,Shenyang Agriculture University,Shenyan
2、g 110866）Abstract: This paper introduces the core technologies of Quest3D named map baking.Through AHP illustrates the importance of texture roasted technique,and concise illustrates the realization method of map baking technology .Keywords: Virtual reality technology；Quest3D；Map baking technology；A
3、nalytic hierarchy processQuest3D作为当今一种主流的虚拟现实技术，在园林设计中的应用具有重要意义，其中实时光影渲染是决定其能否实现园林场景真实表现的一个重要方面，而通过贴图烘焙技术则可实现这种实时光影在计算机中的流畅表现。1. 贴图烘焙技术1.1贴图烘焙技术简介贴图烘焙技术也叫“Render To Textures”，简单地说就是一种把光照信息渲染成贴图的方式，而后把这个烘焙后的贴图再贴回到场景中去的技术。1.2贴图烘焙技术发展3Dmax中贴图焙技术最早在3Dmax5中出现，但还有一些不完善和缺陷，但相信在今后的版本中会慢慢完善的，在人们越来越追求真实光照的效果的
4、情况下这项新的技术一定前景广阔。2贴图烘焙技术实现意义贴图烘焙技术是Quest3D的核心技术，是把非实时渲染的效果带到实时场景中去。使其后期制作逼真的虚拟现实效果成为可能，它直接决定了虚拟园林制作的成功于否，是三维模型转换为虚拟漫游场景的连接环节。也为我们园林设计师在后期方案表现中制作大场景景观漫游动画的实现奠定了基础。3贴图烘焙技术实现方法在Quest3D中应用分析3.1应用层次分析法确立决定虚拟现实物体真实度的因素图1 三维电脑模型中决定物体真实度的关键因素层次结构Figure 1 Three-dimensional computer model of decision object re
5、alistic key factors hierarchy3.1.1研究层次的构建根据对研究目标对象的分析，将所包含的影响因素划分为3个层次，即目标层、准则层、方案层。具体分析如下：1) 目标（O）：建立三维电脑模型中决定物体真实度因素的综合评价模型（见图1）2) 准则（I）：综合各要素的影响程度，将评价准则确定为：固有因素和外部因素两种。3) 方案（A）：将影响其真实度的评价因子归纳为7个，分别为：形体、颜色、材料、纹理贴图（与材料区分，这里特指贴图的品质）、灯光（光照）、阴影、摄像机。3.1.2总排序，进行权重分析 依据经验分析各个指标的相对重要程序，根据层次分析法，分层构造判断矩阵，然后
6、计算各指标的相对权重进行排序（如表1）。表1 三维电脑模型中决定物体真实度的关键因素Table 1 Three-dimensional computer model of decision object realistic key factors因素相对权重总排序光照0.49491阴影0.15372纹理贴图0.11313形体0.07374材料0.06985颜色0.05276摄像机0.04227根据表1所示的各指标排序结果，可以看出各因素的相对重要性。即外部因素下光照与阴影是所占权重最大的因素。由此可以看出解决光影关系是保证虚拟现实物体真实度的关键因素，而贴图烘焙技术则是实现这一目标的有效手段。
7、3.2 Quest3D与3Dmax中贴图烘焙比较、分析在Quest3D与3Dmax中实现贴图烘焙有两种方式：一 直接在Quest3D中运用其自身程序对物体进行贴图烘焙。二 在3Dmax中通过“Render to tecture”命令进行贴图烘焙，完成后导入Quest3D中，实现贴图烘焙。通过对同一场景进行烘焙渲染，二者渲染结果如下图（图2、图3）所示：图3 通过Max中进行渲染烘焙Figure 3 through Max in rendering图2 通过Quest3D中进行渲染烘焙Figure 2 through Quest3D in rendering baking图2 Quest3D中直
8、接渲染烘焙Figure2 通过上图比较显示：Quest3D直接进行贴图烘焙效果不佳，由于其自身灯光系统不完善导致光影关系较弱，得不到最佳效果。而通过3Dmax中烘焙后导入Quest3D则完美的解决这一问题。3.3决定贴图烘焙技术的关键因素1.物体贴图坐标物体坐标的正确与否直接影响到后期的烘焙最佳效果，下面以立方体、圆柱体、球体为例进行比较说明，详细见表2表2 3DMax中立方体、圆柱体、球体贴图坐标参数调整Table 2 3DMax of cubes, cylinder, the sphere texture coordinate parameters adjustment基本几何体 坐标参数
9、实物样式调整前 调整后调整前 调整后立方体 U=1.0，V=1.0 U=1.0，V=1.0圆柱体 U=1.0，V=1.0 U=5.0，V=3.0球体 U=1.0，V=1.0 U=5.0，V=3.0如上表2所示：只有合适的贴图坐标才能满足物体的正确纹理显示，为后期烘焙做好准备。2.贴图坐标的制作与烘焙设置要想得到正确的烘焙贴图需要对其进行贴图坐标的制作，并存储为独立的通道，通过“Render To Texture”命令设置烘焙参数，详见表3。表3 3DMax中立方体、圆柱体、球体贴图烘焙参数调整Table 3 3DMax of cubes, cylinder, the sphere map ba
10、king parameters adjustment烘焙对象对象坐标纹理贴图坐标（使用现有通道）输出贴图大小烘焙图示Box通道=2LightingMap10241024Cone通道=2LightingMap10241024Sphere通道=2LightingMap10241024综上所述将烘焙出来的LightingMap贴图加载进Quest3D后即可实现贴图烘焙。4.结论与讨论4.1结论根据上述分析表明：贴图烘焙技术为Quest3D中核心技术，通过贴图烘焙技术，可以实现原始场景中光照信息的转换，将原始场景中的真实光照阴影模拟以贴图的形式进行存储。4.2讨论1.通过以上分析，说明贴图烘焙技术可将
11、模拟真实的自然光照投影信息转换为贴图形式实现Quest3D所要满足的真实模拟的效果。2.由于Quest3D自身软件的特点，其单纯依靠贴图烘焙技术并不能完全模拟所有特效，比如水的波动等，需加载其他模块进行模拟。参考文献1王栋.虚拟现实技术的发展演变及应用J.山东大学学报（理学版）,2006年7月,第41卷,第52期；58-59.2杨立新.园林设计演示动画技术的研究D.沈阳农业大学硕士学位论文：沈阳农业大学，2006年6月10日.3李聪.虚拟现实技术在园林中的应用D.沈阳农业大学硕士学位论文：沈阳农业大学，2007年5月8日.4苏同向.虚拟现实技术在风景园林设计中的应用D.南京林业大学硕士学位论文
12、：南京林业大学，2006年6月.5李国松，杨柳青论虚拟现实和园林艺术J中南林学院学报，2007，(2)：87896最好的虚拟现实开发工具EBOLhttp：blogcsdnnetzhuzhaoarchive200804022245501aspx20080402200810一147周慎.基于虚拟现实的汽车驾驶模拟器建模技术研究D.武汉：武汉理工大学，2005：29-47收稿日期：2010年12月1日第一作者：杨立新（1972年1月），男，副教授，硕士，从事园林规划设计研究及园林教学。电话：13842004811，E-mail：。第二作者：刘飞鸿（1985年7月），男，硕士研究生，从事园林规划设计研究。电话：13478314310，E-mail：lfh-。
