3d虚拟摄像机设计和制作

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1、3D虚拟摄像机设计和制作　　摘要：摄像机是一种把景物光像信号转变为电信号的装置，是制作电视节目必不可少的设备，但摄像机的价格比较昂贵，教学过程中不能做到人手一台或是对摄像机进行任意拆装。在对虚拟现实的关键技术进行研究的基础上，利用3D建模技术和虚拟现实技术制作了3D摄像机虚拟软件，它能够实现虚拟操作、虚拟拆装、在线操作考核等功能，给教学带来了极大方便。关键词：人机交互；虚拟现实技术；3D技术；摄像机中图分类号：TP316文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2014）001009603作者简介作者简介：杨芳（1974-），女，硕士，天津职业技术师范大学信息技术工

2、程学院高级讲师，研究方向为职业教育信息化。0引言虚拟现实技术（VirtualReality，简称VR）又称灵境技术，是20世纪末兴起的一门崭新的综合性信息技术，其融合了数字图形图像处理技术、实时三维计算机图形技术、多媒体技术、广角（宽视野）立体显示技术、传感器技术等多个信息技术分支。虚拟现实技术为使用者提供了一个全方位、多感官、浸入式体验虚拟世界的机会。8教育技术学专业的教学中，有些课程需要利用摄像机进行教学和学习，然而专业摄像机的价格比较昂贵，可供实验的台数较少，往往十几个学生共用一台进行练习，不能做到人手一台，同时也不能对摄像机进行必要的拆装，因此对学习效果产生了一定的

3、影响。利用3D建模技术和虚拟现实技术制作出关于摄像机虚拟操作的软件，将为教师的教与学生的学带来极大方便，从而提高教学效率，实现教学效果最优化。1关键技术虚拟现实软件开发过程中使用到的主要技术有3D建模技术、VRay渲染技术、虚拟交互控制技术。1.13D建模技术3D建模技术是利用3D建模软件及相关插件制作出效果逼真的实物模型的一种技术。本课题中所用到的3D建模软件是3DStudioMax，常简称为3DMax，它是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。其广泛应用于广告、影视、工业设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。1.2VRay渲染技

4、术8VRay是由Chaosgroup和Asgvis公司出品的一款高质量渲染软件，是目前业界最受欢迎的渲染引擎。Vray渲染器提供了一种特殊的材质——VrayMtl。在场景中使用该材质能够获得更加准确的物理照明、更快的渲染，且反射和折射参数调节更加方便。1.3虚拟现实交互控制技术虚拟现实交互控制技术可以将现有常用的3D模型、2D图形或是音效等进行整合，构建虚拟现实场景，并可以由用户对场景中的3D对象进行交互控制。本课题使用VirtoolsDev完成交互控制功能，它是一套具备丰富互动行为模组的即时3D环境虚拟实境编辑软体，可以制作出许多不同用途的3D产品，如网际网路、电脑游戏、

5、多媒体、建筑设计、互动式电视、教育训练、模拟与产品展示等。2系统实现2.1软件功能需求设计本课题制作的虚拟摄像机型号为SONYDSR-250P，考虑实际教学中的需要，3D虚拟摄像机应具备以下功能：①通过使用这款软件，能够了解摄像机的相关配置信息；②能对虚拟摄像机进行任意放大、缩小、旋转等操作；③可以从多个视角观察摄像机的基本构造；④以自动、手动、快速、慢速拆装摄像机零部件；⑤对摄像机上的主要按钮进行操作，同时观察各按钮的相应功能；⑥根据语音提示了解摄像机的基本使用方法并做相应的练习。2.23D虚拟摄像机模型制作2.2.13D建模过程8本课题中采用的3D建模软件是3DStud

6、ioMax，3D虚拟摄像机的三维模型建立主要分为摄像机机身模型的建立，包括镜头、话筒模型、屏幕模型、电池模型的建立，以及其它零部件和按钮模型的建立。（1）摄像机模型建立。限于篇幅，本文只对机身建模过程作简要介绍：①参照摄像机的实物照片，用3Dmax中的样条线按比例制作出摄像机的机身轮廓，调整角点的圆滑程度，使其看上去更为美观；②使用修改器面板中的挤出命令，根据需要调整挤出数量为50mm，制作摄像机机身模型；③点击鼠标右键，将其转化成可编辑多边形，便于以后操作，如图1所示；④由于机身上有许多凹凸和按钮等细节部分，选择可编辑多边形中的多边形，利用修改器面板中的挤出和倒角命令，为

7、所选多边形制作凸凹等细节效果，如图2所示。图1机身模型图2机身模型细节部分（2）摄像机各部件整合与整体模型优化。摄像机各部分模型制作好后，需要将这些小模型根据实物进行组合，这一部分需要充分利用3DMax的4个界面视口切换使用以及平滑、高光和线框之间的切换。主要利用到了对齐、均匀缩放、移动等操作命令，再通过视角的转换进行细节调整，确保整个模型合为一体。8当摄像机模型整合好之后，需要对其进一步调整，使其整体效果更为真实。这部分主要运用边和面的倒角挤出命令和多边形的网格平滑命令。通过适当调整各个命令的相应参数，使摄像机整