基于SketchUp和3Dmax的三維道路建模性能分析

北京大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于SketchUp和3Dmax的三維道路建模性能分析學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：專(zhuān)業(yè)班級(jí)：指導(dǎo)教師：2016年6月16日摘要隨著三維建模理論的日趨成熟，出現(xiàn)了許多優(yōu)秀的建模技術(shù)與軟件，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛；盡管現(xiàn)有多種建模軟件，但其效率的高低尚難定論，鑒于此，本文以復(fù)雜立交橋?yàn)檠芯繉?duì)象，研究?jī)煞N常用的三維建模工具——3Dmax和SketchUp——的建模效率。在.net和ArcEngine的平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了道路的三維建模，通過(guò)對(duì)放大縮小、飛行、漫游、紋理這四個(gè)方面來(lái)操作性能比較，并得出SketchUp在以上四個(gè)項(xiàng)目上的性能都優(yōu)于3Dmax的結(jié)論關(guān)鍵詞：三維建模；地圖基本操作；紋理ABSTRACTThree-dimensionalmodelingtheorymaturesalotofgoodmodelingtechniquesandsoftware,itsapplicationsareincreasinglybeingused;Despitetheexistingvarietyofmodelingsoftware,butitslevelofefficiencystillremainquestionable,giventhecomplicatedoverpassforthestudy,thestudyoftwocommonlyusedthree-dimensionalmodelingtool-3DmaxandSketchUpmodelingefficiency.Platform.NetandonArcEngine,three-dimensionalmodelingoftheroad,onthezoomflight,roaming,textureofthesefourareastocomparetheperformance,andconcluded,andconcludedthattheproblemsofthetwomodels,andputforwardathenextstepoftheresearchdirectionKeywords:Three-dimensionalmodeling;Mapthebasicoperation;Grain目錄TOC\o"1-3"\h\u19433第一章緒論 1200431.1研究背景 1217791.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 295071.3研究目的和意義 374691.4研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線 4317541.4.1研究?jī)?nèi)容 4193131.4.2技術(shù)路線圖 45748第二章基于SketchUp和3Dmax的立交橋三維建模 5210452.1三維建模概述 5121002.2基于SketchUp的立交橋三維模型構(gòu)建 5294572.3基于3Dmax立交橋三維模型構(gòu)建 713039第三章三維模型構(gòu)建性能比較 10156063.1模型性能比較概述 10162943.2地圖基本操作流暢度比較 1072243.2.1放大縮小流暢度比較 10173593.2.2漫游流暢度比較 1150113.3飛行流暢度比較 1254683.4紋理效果比較 1311956第四章結(jié)論與展望 14288634.1結(jié)論 144754.2展望 151157致謝 1626491參考文獻(xiàn) 17第一章緒論1.1研究背景三維模型已經(jīng)用于各種不同的領(lǐng)域。在醫(yī)療行業(yè)使用它們制作器官的精確模型；電影行業(yè)將它們用于活動(dòng)的人物、物體以及現(xiàn)實(shí)電影；視頻游戲產(chǎn)業(yè)將它們作為計(jì)算機(jī)與視頻游戲中的資源；在科學(xué)領(lǐng)域?qū)⑺鼈冏鳛榛衔锏木_模型；建筑業(yè)將它們用來(lái)展示提議的建筑物或者風(fēng)景表現(xiàn)；工程界將它們用于設(shè)計(jì)新設(shè)備、交通工具、結(jié)構(gòu)以及其它應(yīng)用領(lǐng)域；在最近幾十年，地球科學(xué)領(lǐng)域開(kāi)始構(gòu)建三維地質(zhì)模型。隨著地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)空間地理信息的需求越來(lái)越多且復(fù)雜，各種導(dǎo)航軟件、游戲、電影以及政府的決策都需要用到空間地理信息，為了更好的呈現(xiàn)這些地理信息需要用到三維建模，目前最主要的三維建模軟件有3Dmax和SketchUp，本文對(duì)兩種建模軟件建立的模型的性能進(jìn)行對(duì)比，為今后的研究拋磚引玉。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外關(guān)于三維建模這方面的研究大致可以分為以下四類(lèi)：（1）基于二維GIS向三維GIS擴(kuò)展在二維GIS數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建三維GIS是目前三維建模的重要途徑之一。這種方法的優(yōu)點(diǎn)省略了數(shù)據(jù)采集的步驟，建模速度比較快；缺點(diǎn)是由于二維GIS數(shù)據(jù)中信息缺失，如缺少房屋建筑物的高樓信息，只能依據(jù)層數(shù)推測(cè)房屋建筑物的高度，這種方法由于缺乏準(zhǔn)確的第三維數(shù)據(jù)以及空間關(guān)系的表達(dá)，所能表達(dá)的信息較少、精度較低，進(jìn)行空間分析能力有限。（2）三維建模工具采用三維建模軟件，目前較為常用的是Autodesk公司的3Dmax和Maya、Multigen公司的Creator、Google公司的SketchUp、Microsoft旗下Caligari公司的TrueSpacd等，利用采集的空間三維信息構(gòu)建立體模型的轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出并制作的三維地物模型外觀精細(xì)、美觀；缺點(diǎn)是適合小范圍內(nèi)的三維重建，大范圍的三維重建不僅工作量大而且地物與地形的集成匹配較為繁瑣。（3）數(shù)字地形圖DEM與航空航天遙感影像疊加起來(lái)構(gòu)建三維立體模型。如LotharKoppers借助VRML語(yǔ)言將影像和高程網(wǎng)格疊加在一起，實(shí)現(xiàn)了可以任意漫游的三維景觀模型,TsuyshiHonjio借助CAD系統(tǒng)將影像疊加到DEM上，在此基礎(chǔ)上添加地物模型生成地形景觀模型。這種建模技術(shù)較適合大范圍區(qū)域內(nèi)三維地形瀏覽，但是空間對(duì)象的編輯、查詢(xún)和空間分析的功能比較弱。（4）真三維空間數(shù)據(jù)模型隨著三維數(shù)據(jù)獲取技術(shù)（數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)，高分辨率衛(wèi)星影像與航空立體像對(duì)獲取技術(shù)，激光掃描技術(shù)等直接獲取或自動(dòng)、半自動(dòng)提取地物的真三維信息）的快速發(fā)展和計(jì)算機(jī)性能的提高，獲取大面積精細(xì)、完整的三維信息（包括形狀、高度）相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)，迫切需要一個(gè)真三維的空間數(shù)據(jù)模型來(lái)組織和管理三維數(shù)據(jù)。國(guó)內(nèi)外許多專(zhuān)家進(jìn)行了大量的探索和研究，目前將三維空間模型大致分為三類(lèi)基于矢量結(jié)構(gòu)的、基于柵格結(jié)構(gòu)的和失柵混合結(jié)構(gòu)的。國(guó)內(nèi)外一些著名的公司與研究機(jī)構(gòu)也已經(jīng)相繼堆出了比較有代表性的三維軟件系統(tǒng)，2003年ESRI公司推出了ArcGIS9.0并出現(xiàn)ArcScene和ArcGlobe模塊，Autodesk公司在原先AutoCAD平面信息基礎(chǔ)上拓展了三維功能等。美國(guó)的ERDAS公司開(kāi)發(fā)研制的IMAGINEVirtualGIS。此系統(tǒng)為三維環(huán)境下的可視化分析表達(dá)提供了地理信息系統(tǒng)的功能，用戶(hù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)三維景觀進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢(xún)與交互式操作。主要功能有三維可視化，交互式操作、實(shí)時(shí)貫穿飛行以及目標(biāo)對(duì)象的集成鏈接，同時(shí)能夠建立虛擬現(xiàn)實(shí)的世界。美國(guó)的Skyline軟件。Skyline軟件是融合了GIS，RS，GPS和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VR的三維可視化GIS。利用數(shù)字正射影像、數(shù)字高程模型、矢量數(shù)據(jù)、三維模型和屬性數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)源，建立交互式三維可視化的場(chǎng)景，能夠快速創(chuàng)建、編輯、瀏覽、管理和分析大區(qū)域范圍的三維景觀，而且能夠支持大型數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)的信息通訊技術(shù)。國(guó)內(nèi)適普軟件有限公司的IMAGISClassic。該系統(tǒng)是一套綜合了數(shù)字正射影像（DOM）、數(shù)字地面模型（DEM）數(shù)字線化圖（DLG）和數(shù)字柵格圖（DRG）四類(lèi)對(duì)像的虛擬現(xiàn)實(shí)管理的地理信息系統(tǒng)。此系統(tǒng)結(jié)合了3D可視化技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VR，完全可以真實(shí)重現(xiàn)特定環(huán)境下的三維場(chǎng)景，把所有管理對(duì)象都置于同一個(gè)真實(shí)的三維可視化世界中。國(guó)內(nèi)靈圖的VRmap能夠支持DIrectX和OpenGL兩種國(guó)際上主流的圖形軟件，可以充分利用目前計(jì)算機(jī)軟件性能和不斷發(fā)展的數(shù)字地形學(xué)理論和技術(shù)，而且其具備較為完整的空間數(shù)據(jù)體系，強(qiáng)大的三維空間數(shù)據(jù)處理和分析功能，海量空間數(shù)據(jù)的管理水平，支持大規(guī)模場(chǎng)景的可視化，較高的數(shù)據(jù)共享與互操作性，并且具有包括VBA、插件和控件的開(kāi)發(fā)功能，適合用于開(kāi)發(fā)三維可視化應(yīng)用系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)外對(duì)三維模型的研究成果已經(jīng)非常多，但是對(duì)各種模型之間性能的比較研究很有限，1.3研究目的和意義隨著時(shí)代的發(fā)展，各種各樣的游戲和程序都用得到三維模型，三維是未來(lái)的趨勢(shì)，編游戲和程序需要在創(chuàng)建三維模型軟件中建立相應(yīng)的模型再導(dǎo)入到程序中，在導(dǎo)入以后我們需要對(duì)模型有最快的響應(yīng)速度和內(nèi)存的最少占用，所以基于以上目的本文比較兩種最常用的三維建模軟件建立的模型導(dǎo)入到程序中的性能。研究對(duì)當(dāng)前社會(huì)中的各種需要用到三維模型的編程有一定的指導(dǎo)意義，能從論文中得出哪些模型在程序中有最佳的表現(xiàn)1.4研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線1.4.1研究?jī)?nèi)容(1)學(xué)習(xí)使用SketchUp、3Dmax建模軟件，并建立復(fù)雜三維立交橋模型(2)ArcEngine、.net編程二次開(kāi)發(fā)(3)比較兩種三維模型的漫游、放大縮小、飛行、紋理在程序中的性能1.4.2技術(shù)路線圖紋理比較飛行、漫游性能比較放大縮小性能比較紋理比較飛行、漫游性能比較放大縮小性能比較第二章基于SketchUp和3Dmax的立交橋三維建模2.1三維建模概述三維模型是物體的三維多邊形表示，通常用計(jì)算機(jī)或者其它視頻設(shè)備進(jìn)行顯示。顯示的物體是可以是現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體，也可以是虛構(gòu)的東西，既可以小到原子，也可以大到很大的尺寸。任何物理自然界存在的東西都可以用三維模型表示。三維模型已經(jīng)用于各種不同的領(lǐng)域。電影行業(yè)將它們用于活動(dòng)的人物、物體以及現(xiàn)實(shí)電影；視頻游戲產(chǎn)業(yè)將它們作為計(jì)算機(jī)與視頻游戲中的資源；在科學(xué)領(lǐng)域?qū)⑺鼈冏鳛榛衔锏木_模型；建筑業(yè)將它們用來(lái)展示提議的建筑物或者風(fēng)景表現(xiàn)；工程界將它們用于設(shè)計(jì)新設(shè)備、交通工具、結(jié)構(gòu)以及其它應(yīng)用領(lǐng)域；在最近幾十年，地球科學(xué)領(lǐng)域開(kāi)始構(gòu)建三維地質(zhì)模型。三維模型本身是不可見(jiàn)的，可以根據(jù)簡(jiǎn)單的線框在不同細(xì)節(jié)層次渲染的或者用不同方法進(jìn)行明暗描繪。但是，許多三維模型使用紋理進(jìn)行覆蓋，將紋理排列放到三維模型上的過(guò)程稱(chēng)作紋理映射。紋理就是一個(gè)圖像，但是它可以讓模型更加細(xì)致并且看起來(lái)更加真實(shí)。例如，一個(gè)人的三維模型如果帶有皮膚與服裝的紋理那么看起來(lái)就比簡(jiǎn)單的單色模型或者是線框模型更加真實(shí)。三維模型由網(wǎng)格和紋理構(gòu)成，網(wǎng)格是由物體的眾多點(diǎn)云組成的，通過(guò)點(diǎn)云形成三維模型網(wǎng)格。這些網(wǎng)格通常由三角形、四邊形或者其它的簡(jiǎn)單凸多邊形組成。紋理既包括通常意義上物體表面的紋理即使物體表面呈現(xiàn)凹凸不平的溝紋,同時(shí)也包括在物體的光滑表面上的彩色圖案，當(dāng)把紋理按照特定的方式映射到物體表面上的時(shí)候能使物體看上去更真實(shí)。在各個(gè)網(wǎng)格上的紋理映射，最終形成三維模型。2.2基于SketchUp的立交橋三維模型構(gòu)建GoogleSketchUp是一套直接面向設(shè)計(jì)方案創(chuàng)作過(guò)程的3D設(shè)計(jì)軟件，其創(chuàng)作過(guò)程不僅能夠充分表達(dá)設(shè)計(jì)師的思想而且完全滿(mǎn)足與客戶(hù)即時(shí)交流的需要，它使得設(shè)計(jì)師可以直接在電腦上進(jìn)行十分直觀的構(gòu)思，是三維建筑設(shè)計(jì)方案創(chuàng)作的優(yōu)秀工具，獨(dú)特簡(jiǎn)潔的界面，可以讓設(shè)計(jì)師短期內(nèi)掌握，適用范圍廣闊，可以應(yīng)用在建筑，規(guī)劃，園林，景觀，室內(nèi)以及工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域.方便的推拉功能，設(shè)計(jì)師通過(guò)一個(gè)圖形就可以方便的生成3D幾何體，無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的三維建模并且自帶大量門(mén)，窗，柱，家具等組件庫(kù)和建筑肌理邊線需要的材質(zhì)庫(kù)。具有草稿，線稿，透視，渲染等不同顯示模式同時(shí)與AutoCAD，Revit,3Dmax，PIRANESI等軟件結(jié)合使用，快速導(dǎo)入和導(dǎo)出DWG,DXF,JPG,3DS格式文件，實(shí)現(xiàn)方案構(gòu)思，效果圖與施工圖繪制的完美結(jié)合，同時(shí)提供與AutoCAD和ARCHICAD等設(shè)計(jì)工具的插件。采用SketchUp進(jìn)行三維立交橋建模的制作流程分為三個(gè)步驟1、建立立交橋三維立體模型利用SketchUp中的“推拉”工具，建立立交橋三維模型。對(duì)頂?shù)酌鎭?lái)說(shuō)，單擊面后再移動(dòng)鼠標(biāo)即可升降該面。對(duì)前后面來(lái)說(shuō)，單擊后再移動(dòng)鼠標(biāo)即可拉縮該面。還可配合畫(huà)線或畫(huà)弧工具，還具有切割效果，可升降或拉縮指定的面。除了畫(huà)線畫(huà)弧工具以外，其他的畫(huà)圖工具，如畫(huà)矩形、畫(huà)圓、畫(huà)多邊形和徒手畫(huà)等工具。這樣使建筑物的立體模型于真實(shí)更貼近?？梢允褂肧ketchUp中的測(cè)量工具對(duì)建筑物的高度等進(jìn)行測(cè)量。2、橋墩等配套設(shè)施的建立SketchUp本身提供了許多現(xiàn)成的圖塊庫(kù)，可以在軟件操作中直接選取這些組件。如果軟件本身有這類(lèi)小部件則直接使用，沒(méi)有則需要自己構(gòu)建。包括橋墩、橋身、欄桿、路燈、草地、墻面等等。3、紋理映射三維立交橋的基本模型建成后，對(duì)立交橋進(jìn)行紋理映射，即在模型表面貼圖，使生成的三維立交橋更加逼真生動(dòng)。紋理數(shù)據(jù)主要從照片或圖片中獲取。由于現(xiàn)有的照片取景的視角，距離各不相同往往造成這些照片比例失調(diào)，不能直接用于立交橋的紋理提取，而必須用平面處理軟件進(jìn)行處理,使之正立形成規(guī)則的矩形。(1)去除雜景處理在數(shù)碼相片拍攝時(shí)，應(yīng)盡量爭(zhēng)取獲得純景物的圖片，但在實(shí)際操作中難以避免會(huì)出現(xiàn)行人或車(chē)輛等的遮擋，這時(shí)就需要對(duì)照片進(jìn)行去雜景處理。在具體去除雜景處理時(shí)，可借助PhotoShop軟件平臺(tái)，通常采用選區(qū)拷貝方法和“仿制圖章工具”方法等，使能獲得所需的圖片(2)獲取需要的貼圖用PhotoShop處理圖像，最終將所有得到的紋理數(shù)據(jù)保存為jpg格式并整理到一個(gè)紋理庫(kù)中，以便統(tǒng)一對(duì)立交橋進(jìn)行紋理映射，提高貼紋理的效率。調(diào)整色調(diào)受拍攝數(shù)碼照片的時(shí)間、角度、光線等因素影響，很難保證每張照片都能保持有一致的色調(diào)。因此需要用PhotoShop對(duì)圖片的色調(diào)等方面進(jìn)行調(diào)校。(4)拉伸變形處理由于拍攝位置的限制只能得到由透視角度成像的照片，這樣就需要進(jìn)行變形處理如圖1是用SketchUp建模的整體圖,如圖2是用SketchUp建立的模型的細(xì)節(jié)圖圖1SketchUp三維建模最終效果圖圖2SketchUp三維建模細(xì)節(jié)效果圖2.3基于3Dmax立交橋三維模型構(gòu)建3DStudioMax，常簡(jiǎn)稱(chēng)為3dsMax或MAX，是Autodesk公司開(kāi)發(fā)的基于PC系統(tǒng)的三維動(dòng)畫(huà)渲染和制作軟件。其前身是基于DOS操作系統(tǒng)的3DStudio系列軟件在應(yīng)用范圍方面，廣泛應(yīng)用于廣告、影視、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、多媒體制作、游戲、輔助教學(xué)以及工程可視化等領(lǐng)域。擁有強(qiáng)大功能的3DSMAX被廣泛地應(yīng)用于電視及娛樂(lè)業(yè)中，比如片頭動(dòng)畫(huà)和視頻游戲的制作，深深扎根于玩家心中的勞拉角色形象就是3DSMAX的杰作。在影視特效方面也有一定的應(yīng)用。而在國(guó)內(nèi)發(fā)展的相對(duì)比較成熟的建筑效果圖和建筑動(dòng)畫(huà)制作中，3DSMAX的使用率更是占據(jù)了絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)不同行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)對(duì)3DSMAX的掌握程度也有不同的要求，建筑方面的應(yīng)用相對(duì)來(lái)說(shuō)要局限性大一些，它只要求單幀的渲染效果和環(huán)境效果，只涉及到比較簡(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)；片頭動(dòng)畫(huà)和視頻游戲應(yīng)用中動(dòng)畫(huà)占的比例很大，特別是視頻游戲?qū)巧珓?dòng)畫(huà)的要求要高一些；影視特效方面的應(yīng)用則把3DSMAX的功能發(fā)揮到了極致。3Dmax軟件由國(guó)際著名的Autodesk公司的子公司Discreet公司制作開(kāi)發(fā)的，它是集造型、渲染和制作動(dòng)畫(huà)于一身的三維制作軟件。從它出現(xiàn)的那一天起，即受到了全世界無(wú)數(shù)三維動(dòng)畫(huà)制作愛(ài)好者的熱情贊譽(yù)，max也不負(fù)眾望，屢屢在國(guó)際上獲得大獎(jiǎng)。當(dāng)前，它已逐步成為在個(gè)人PC機(jī)上最優(yōu)秀的三維動(dòng)畫(huà)制作軟件。3Dmax立交橋三維模型實(shí)體建模環(huán)節(jié)在虛擬環(huán)境的建設(shè)中最為煩瑣的就是虛擬環(huán)境的建模問(wèn)題。在建模過(guò)程中，應(yīng)該依據(jù)不同的事物區(qū)別對(duì)待，建模具體實(shí)施起來(lái)，可以按以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行：建模的原則：①在保證立交橋真實(shí)性和可塑性的基礎(chǔ)上，盡量使模型所含的面數(shù)最少，只有在必要的時(shí)候才將模型用細(xì)化工具加以細(xì)化。②在合理的情況下盡量壓縮紋理，紋理的像素大小應(yīng)處理成2的N次冪。以利于紋理的正確顯示。③精心構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)庫(kù)。保證了這三點(diǎn)數(shù)據(jù)文件就會(huì)最小，從而保證實(shí)時(shí)渲染時(shí)跳幀率程度較低，圖像的連續(xù)性最高。建模的內(nèi)容包括：橋體的建模，環(huán)境小品的建模等。1、橋體的建?？墒褂肕ultiGenCreator軟件為主，3Dmax為輔的建模方法對(duì)重點(diǎn)和較有特色的建筑在3Dmax中建模，再將3D文件轉(zhuǎn)入MultiGen中，通過(guò)編輯減少不需要的多邊形、面來(lái)精簡(jiǎn)模型。對(duì)于一般建筑物，直接在MultiGenCreator中建模，表現(xiàn)出模型的基本輪廓和結(jié)構(gòu)，調(diào)整所建模型的參數(shù)以獲得不同分辨率的模型，以適應(yīng)虛擬場(chǎng)景實(shí)時(shí)顯示的需要。2、環(huán)境小品的建模環(huán)境小品通常指橋墩、橋面、路燈等等都有一些共同的特點(diǎn)，重復(fù)性高的物體。在三維模型中，它們應(yīng)該使用盡可能少的面。所以這類(lèi)模型在建立時(shí)主要用2維的模型結(jié)合透明貼圖來(lái)創(chuàng)造出3維的模型效果，即用貼圖來(lái)代替細(xì)節(jié)模型，并把模型的屬性設(shè)置為繞視點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，這樣無(wú)論從哪個(gè)角度瀏覽，都可以看到整個(gè)物體，從而達(dá)到效果逼真的目的。3、運(yùn)動(dòng)物體(人、車(chē)等)的建模在虛擬場(chǎng)景中，虛擬環(huán)境中的人物和車(chē)輛應(yīng)當(dāng)具有運(yùn)動(dòng)的能力，這樣可以使場(chǎng)景更加生動(dòng)，富有動(dòng)感，所以在虛擬環(huán)境中，人物、車(chē)輛等就不應(yīng)采用簡(jiǎn)單的貼圖，而應(yīng)該是可以運(yùn)動(dòng)的這可通過(guò)DOF(自由度)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。如下圖3和圖4是3Dmax三維立交橋模型圖33Dmax三維建模細(xì)節(jié)效果圖一圖43Dmax三維建模細(xì)節(jié)效果圖二

第三章三維模型構(gòu)建性能比較3.1模型性能比較概述性能比較是在基于.net平臺(tái)開(kāi)發(fā)的C#程序中進(jìn)行比較，模型的性能比較主要包括：地圖基本操作流暢度比較、飛行流暢度比較、紋理效果比較這三大類(lèi)，其中地圖基本操作流暢度比較又包含：放大縮小流暢度比較以及漫游流暢度比較。測(cè)試機(jī)配置：品牌：Dell系列電腦系統(tǒng)：WindowsXpCPU：Pentium(R)Dual-CoreCPUE5200主頻：2.5GHz內(nèi)存：2G監(jiān)測(cè)軟件：系統(tǒng)自帶任務(wù)管理器、360安全衛(wèi)士進(jìn)程管理器146913.2地圖基本操作流暢度比較地圖基本操作性能比較又包含：放大縮小性能比較以及漫游性能比較。3.2.1放大縮小性能比較3Dmax三維模型SketchUp三維模型CPU占用度內(nèi)存占用度流暢度CPU占用度內(nèi)存占用度流暢度打開(kāi)程序打開(kāi)文件模型放大縮小0%0%38%35.97M71.46M72.23M非常流暢非常流暢非常流暢0%0%33%34.97M57.80M58.91M非常流暢非常流暢非常流暢表1放大縮小性能對(duì)比表(取值為觀察到的最高值)從表格可看出在剛剛打開(kāi)程序界面時(shí)的CPU占用率都是0%，所以在這個(gè)角度來(lái)講兩種模型效率一樣，但是內(nèi)存占用度有一定差距，3Dmax三維模型程序和SketchUp三維模型程序的內(nèi)存占用度分別為：35.97M、34.97M，流暢度一樣。打開(kāi)文件時(shí)兩種模型CPU占用率都是0%.但是內(nèi)存的占用度差距非常大，3Dmax三維模型程序和SketchUp三維模型程序的內(nèi)存占用度分別是71.46M、57.80M，兩者相差13.66M，流暢度一樣。用放大縮小工具來(lái)操作模型時(shí)的CPU占用度幾乎一樣，3Dmax三維模型程序和SketchUp三維模型程序分別是：38%、33%，3Dmax三維模型程序和SketchUp三維模型程序的內(nèi)存占用度分別為：72.23M、58.91M，流暢度一樣。打開(kāi)文件時(shí)的內(nèi)存占用度減去打開(kāi)程序時(shí)的內(nèi)存占用度即可得到三維模型所占用的內(nèi)存：3Dmax三維模型占用的內(nèi)存：71.46M-35.97M=.35.49MSketchUp三維模型占用的內(nèi)存：57.80M-34.97M=22.83M放大縮小時(shí)3Dmax三維模型所占用的內(nèi)存：72.23M-35.97M=36.26M放大縮小時(shí)SketchUp三維模型占用的內(nèi)存：58.91M-34.97M=23.94M觀察以上數(shù)據(jù)可以得出：不管是在打開(kāi)程序還是打開(kāi)文件還是模型放大縮小中，SketchUp三維模型占用的內(nèi)存和CPU都明顯小于3Dmax三維模型所占用的。所以在放大縮小流暢度的比較中SketchUp三維模型更勝一籌。3.2.2漫游性能比較 3Dmax三維模型SketchUp三維模型CPU占用度內(nèi)存占用度流暢度CPU占用度內(nèi)存占用度流暢度打開(kāi)程序打開(kāi)文件漫游0%0%49%35.87M71.91M72.26M非常流暢非常流暢非常流暢0%0%49%35.59M58.13M59.05M非常流暢非常流暢非常流暢表2漫游性能對(duì)比表(取值為觀察到的最高值)從表格可看出在剛剛打開(kāi)程序界面時(shí)的CPU占用率都是0%，所以在這個(gè)角度來(lái)講兩種模型效率一樣，內(nèi)存占用度也幾乎一樣，3Dmax三維模型程序和SketchUp三維模型程序的內(nèi)存占用度分別為：35.97M、34.97M，流暢度一樣。打開(kāi)文件時(shí)兩種模型CPU占用率都是0%.但是內(nèi)存的占用度差距非常大，3Dmax三維模型程序和SketchUp三維模型程序的內(nèi)存占用度分別是71.91M、58.13M，兩者相差13.78M，流暢度一樣。用放大縮小工具來(lái)操作模型時(shí)的CPU占用度完全一樣，3Dmax三維模型程序和SketchUp三維模型程序都是：49%，3Dmax三維模型程序和SketchUp三維模型程序的內(nèi)存占用度分別為：72.26M、59.05M，流暢度一樣。打開(kāi)文件時(shí)的內(nèi)存占用度減去打開(kāi)程序時(shí)的內(nèi)存占用度即可得到三維模型所占用的內(nèi)存：3Dmax三維模型占用的內(nèi)存：71.91M-35.87M=.36.04MSketchUp三維模型占用的內(nèi)存：58.13M-35.59M=22.54M放大縮小時(shí)3Dmax三維模型所占用的內(nèi)存：72.26M-35.87M=36.39M放大縮小時(shí)SketchUp三維模型占用的內(nèi)存：59.05M-35.59M=23.46M觀察以上數(shù)據(jù)可以得出：不管是在打開(kāi)程序還是打開(kāi)文件還是模型放大縮小中，SketchUp三維模型占用的內(nèi)存和CPU都明顯小于3Dmax三維模型所占用的。所以在放大縮小流暢度的比較中也是SketchUp三維模型性能更佳。3.3飛行性能比較3Dmax三維模型SketchUp三維模型CPU占用度內(nèi)存占用度流暢度CPU占用度內(nèi)存占用度流暢度打開(kāi)程序打開(kāi)文件飛行0%0%50%35.17M70.82M71.04M非常流暢非常流暢非常流暢0%0%50%35.11M57.89M59.36M非常流暢非常流暢非常流暢表3飛行性能對(duì)比表(取值為觀察到的最高值)從表格可看出在剛剛打開(kāi)程序界面時(shí)的CPU占用率都是0%，所以在這個(gè)角度來(lái)講兩種模型效率一樣，內(nèi)存占用度也幾乎一樣，3Dmax三維模型程序和SketchUp三維模型程序的內(nèi)存占用度分別為：35.17M、35.11M，流暢度一樣。打開(kāi)文件時(shí)兩種模型CPU占用率都是0%.但是內(nèi)存的占用度差距非常大，3Dmax三維模型程序和SketchUp三維模型程序的內(nèi)存占用度分別是70.82M、57.89M，兩者相差12.93M，流暢度一樣。用放大縮小工具來(lái)操作模型時(shí)的CPU占用度一樣，3Dmax三維模型程序和SketchUp三維模型程序都是：50%，3Dmax三維模型程序和SketchUp三維模型程序的內(nèi)存占用度分別為：71.04M、59.36M，流暢度一樣。打開(kāi)文件時(shí)的內(nèi)存占用度減去打開(kāi)程序時(shí)的內(nèi)存占用度即可得到三維模型所占用的內(nèi)存：3Dmax三維模型占用的內(nèi)存：70.82M-35.17M=.35.65MSketchUp三維模型占用的內(nèi)存：57.89M-35.11M=22.78M放大縮小時(shí)3Dmax三維模型所占用的內(nèi)存：71.04M-35.17M=35.87M放大縮小時(shí)SketchUp三維模型占用的內(nèi)存：59.36M-35.11M=24.25M觀察以上數(shù)據(jù)可以得出：不管是在打開(kāi)程序還是打開(kāi)文件還是模型放大縮小中，SketchUp三維模型占用的內(nèi)存和CPU都明顯小于3Dmax三維模型所占用的。所以在放大縮小流暢度的比較中SketchUp三維模型表現(xiàn)更好。3.4紋理效果比較紋理既包括通常意義上物體表面的紋理即使物體表面呈現(xiàn)凹凸不平的溝紋，同時(shí)也包括在物體的光滑表面上的彩色圖案，通常我們更多地稱(chēng)之為花紋。對(duì)于花紋而言，就是在物體表面繪出彩色花紋或圖案，產(chǎn)生了紋理后的物體表面依然光滑如故。對(duì)于溝紋而言，實(shí)際上也是要在表面繪出彩色花紋或圖案，同時(shí)要求視覺(jué)上給人以凹凸不平感即可。凹凸不平的圖案一般是不規(guī)則的。在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，這兩種類(lèi)型的紋理的生成方法完全一致，所以紋理映射就是在物體的表面上繪制彩色的圖案。本文中用到的兩個(gè)三維模型都非常流暢且完美的呈現(xiàn)了原圖的紋理效果，所以不用管是3Dmax還是SketchUp在紋理顯示這一項(xiàng)都有完美的表現(xiàn)。總結(jié)：綜上所述3Dmax三維模型和SketchUp三維模型在漫游、飛行、放大縮小、紋理四個(gè)最常用的操作上的性能比較中，SketchUp三維模型的表現(xiàn)更佳，在數(shù)據(jù)量小的情況下，兩者的區(qū)別不大。當(dāng)數(shù)據(jù)量巨大時(shí)3Dmax三維模型的效率不如SketchUp三維模型。第四章7469結(jié)論與展望4.1結(jié)論本文探討了SketchUp和3Dmax的三維立交橋建模，分別在SketchUp和3Dmax中建立相同立交橋三維模型，導(dǎo)入程序比較性能，本文著重比較了SketchUp和3Dmax的三維立交橋在程序中的性能并得出以下結(jié)論：剛開(kāi)程序時(shí)由于沒(méi)有導(dǎo)入三維模型所以各種情況的CPU占用度都一樣為0%，內(nèi)存占用幾乎一樣為35M左右。程序打開(kāi)時(shí)3Dmax三維模型和SketchUp三維模型的差別則很大，這是由兩種三維模型本身性質(zhì)決定，可以得出同一立交橋模型3Dmax占用的空間明顯大于SketchUp，尤其在模型數(shù)據(jù)非常巨大的情況下3Dmax的劣勢(shì)會(huì)更加的突出。模型放大縮小時(shí)兩種三維模型的CPU占用率明顯提升，從0%一直升到38%和33%。CPU需處理的數(shù)據(jù)很多導(dǎo)致CPU占用度迅速提升，從CPU占用度可以得出這一項(xiàng)的比較中SketchUp略勝一籌且內(nèi)存占用度也少很多，3Dmax的此種劣勢(shì)在數(shù)據(jù)量巨大時(shí)會(huì)更加的凸顯。模型漫游和飛行時(shí)的CPU和內(nèi)存的占用率相差無(wú)幾，但從絕對(duì)值來(lái)說(shuō)3Dmax的占用度高于SketchUp。在紋理和模型的流暢度方面，紋理都能完美的呈現(xiàn)在程序中，對(duì)模型的操作也都非常流暢不存在斷斷續(xù)續(xù)的情況。前人在三維建模上的研究已經(jīng)很全面，無(wú)數(shù)的研究成果，本文也借鑒了很多優(yōu)秀的論文，但是前人未曾比較過(guò)不同模型在程序中的性能，基于此本文用對(duì)比法對(duì)性能比較做了深入的研究。4.2展望利用儀器設(shè)備建模和根據(jù)圖像或視頻建模是未來(lái)的趨勢(shì)。儀器設(shè)備建模：三維掃描儀是當(dāng)前使用的對(duì)實(shí)際物體三維建模的重要工具之一。它能快速方便的將真實(shí)世界的立體彩色信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能直接處理的數(shù)字信號(hào)，為實(shí)物數(shù)字化提供了有效的手段圖像或視頻建模：基于圖像的建模和繪制是當(dāng)前計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基于圖像建模界一個(gè)極其活躍的研究領(lǐng)域。同傳統(tǒng)的基于幾何的建模和繪制相比，IBMR技術(shù)具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。基于圖像的建模和繪制技術(shù)給我們提供了獲得照片真實(shí)感的一種最自然的方式采用IBMR技術(shù)，建模變得更快、更方便，可以獲得很高的繪制速度和高度的真實(shí)感3Dmax的易用性和平面圖領(lǐng)域還有待加強(qiáng)，SketchUp在曲面上的處理和燈光材質(zhì)上處理有待加強(qiáng)致謝在這里首先要感謝老師。在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱