三维可视化建模调研

三维可视化建模调研#

三维可视化建模这个任务拆分来看，包括以下几个部分：

  • 建模：用曲线或曲面造型技术和实体造型技术建立真实场景的几何表示，研究面的表示和处理的方法；

  • 渲染：计算在假想的光源、纹理、材质属性下的光照明效果，研究模拟光线传递和散射效果的算法；

  • 动画：使用运动捕捉、骨骼动画、动力学模拟等方法研究移动的表示和操作方法。

Note

我们希望用计算机来表现或处理图像数据，初衷是让人们更加容易地认识和理解多维数据，产生令人赏心悦目的真实感。

矢量图形和光栅图形

矢量图形格式与光栅图形是互补的，光栅图形由大量像素构成，通常的代表是摄影图像。 矢量图形使用形状和颜色的编码数据构成图像，在渲染方面可以更灵活。

集成软件套件 (IDE)#

Hint

上面提到的动画、建模、渲染、材质功能，现在很多三维计算机图形软件都能满足。因此，我们可以借助这些工具加速完成我们的创意。

但是，不可忽视的是，我们要清楚自己要建立的是什么模型？ 每一类的精度都有自己的要求，建模方式也不尽相同。 因此，我们在工具选型时要注意区分。

机械模型

  • SolidWorks：构造实体模型，广泛用于机械模型，强调物理尺度保真度；

建筑模型

  • Autodesk Revit：适合建筑师、景观设计师，结构工程师，给排水工程师、承包商；

电子/元件

  • Altium Designer

  • SolidWorks Electrical

  • Proteus

  • NI Multisim

影视/游戏

  • Blender：可提供动画、建模、渲染、材质功能，可与中高端收费套件竞争；

  • Wings 3D：比 Blender 更简单，但功能更少，适合初学者；

  • Autodesk Maya：许多电影特效均有这个软件制作；

  • Autodesk 3ds Max：电子游戏行业占主导地位的动画程序；

  • Cinema 4D：对艺术家友善的界面，以及低廉的价格；

仿真模型

  • Protein Structure Prediction

  • Nucleic Acid Simulations

  • Quantum Chemistry

  • Molecular Modeling

  • Monte Carlo Molecular Modeling

  • Molecular Design

  • Finite Element

  • Cosmological Simulation

虚拟现实

应用程序接口 (API)#

除了使用集成软件（IDE）辅助设计，我们也可以使用应用程序接口（API）处理三维模型。 这些API对于计算机图形硬件厂商也是极为重要的，因为他们提供给程序员一种使用硬件的抽象方式，而依然能够利用那个显卡的特定硬件的长处。

三维计算机图形的底层 API

  • OpenGL 和 OpenGL 着色语言

  • OpenGL ES 嵌入式设备的三维 API

  • Direct3D（DirectX 的子集）

  • RenderMan

  • RenderWare

高层 API 提供底层 API 的附加功能

  • QSDK

  • Quesa

  • Java 3D

  • JSR 184（M3G）

  • NVidia Scene Graph

  • OpenSceneGraph

  • OpenSG

  • OGRE

  • Irrlicht

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