基于Sketchup的建筑物三维建模

摘 要 ：Sketchup（建筑草图大师）是一个方便实用的建筑物三维建模软件,本文介绍了基于该软件的三维建模技术路线,同时就建筑物三维建模方法,纹理映射等一系列问题进行了探讨,并阐述了在建模过程中应注意的问题.

关 键 词 ：Sketchup 三维建模 纹理映射

中图分类号：P323 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）11-0057-02

1.前言

与二维相比,三维对客观世界的表达能给人以更真实的感受,它以立体造型技术向用户展现地理空间现象,不仅能够表达空间对象间的平面关系,而且能描述和表达它们之间的垂向关系,并能对空间对象进行三维空间分析和操作.因此,对现实世界的事物进行建模和模拟,就是根据研究的目标和重点,在三维空间中对其形状、色彩、材质、光照、运动等属性进行研究,以达到3D再现的过程.因而,对三维实体的图形图像处理及其模型建模研究显得尤为必要.Sketchup是一套直接面向设计方案创作过程的设计工具集合,该软件基于易学易用的设计思想,能创造所见即所得的直观效果,使得设计师能够享受到与自己、与伙伴、与客户直接交流的乐趣.该软件简单易学,避免了其它设计软件的复杂性；可以直接为表面赋予材质、贴图,使得设计过程的交流完全可行,不仅适合于专业地理信息技术人员的使用和操作,而且对于一般的非专业人员,经过简短的学习训练以后也可以完成三维建模的工作[1].

2.Sketchup三维建模

要建立真实的三维场景,准确的几何建模是必不可少的.Sketchup可以通过用户交互地设置和输入数值,很好地控制几何精度,这一点非常关键[2].

（1）资料收集整合：在建模前,要分析讨论建模所需要的资料,如CAD　技术图纸、建筑物周围环境、建模所需的贴图材质等.最后将已有资料进行整理,收集所缺资料,获取建筑物的外立面门窗尺寸,层高等数据,补充立面信息.

（2）分析建筑物功能分区,分步建模：由于建筑物一般为对称的平面形式,立面门窗也比较统一,类型简易,外墙饰面材质变化较少,可将建筑物拆分为几个部分进行建模：

1）准备工作：在DWG文件中根据实际情况把不需要的线条、图层全部清除掉.

2）DWG文件的导入：选择菜单中的“文件”选项,点击其中的“导入”命令,在其子菜单中选择“导入DWG/DXF”选项.之后系统会自动跳出一个对话框,点击右下角“选项”,弹出一个新的对话框,在此对话框中选择“单位”为mm,以保证导入Sketchup的CAD图与CAD中的图形比例保持1：1,从而保证在由平面生成立体的时候,高度按照实际尺寸拉伸.选择要导入的DWG文件然后点击“导入”命令即可.

3）模型的建立：处理导入的CAD图,建造模型,包括有墙体制作、窗户制作、玻璃制作、台阶制作、添加阳台（阳台制作的深度按实际情况需要进行）、室外楼梯等外部构件、材质的贴制,从而完成小单体模型体块.

（3）拼装整合模型,效果设置：各部分初步建模完成后,进行拼装,把这几个部分整合起来,组成建筑物.然后是阴影、角度、明暗关系等常规效果设置及调试,使模型更加真实化.

2.4　纹理映射

纹理映射技术在建模过程中起着十分重要的作用,一方面能增强模型的逼真度,同时也有利于模型的简化和减少多边形面.Sketchup提供了强大的纹理映射功能.按照使用需要,贴图分为三种：普通贴图、包裹贴图、投影贴图.普通贴图是最普遍的,即为平面赋予材质,贴图单元在此平面上可以重复多次,也可以比平面大,主要通过调整贴图坐标来实现；包裹贴图类似于一个盒子进行外包装,需要先给一个平面赋予贴图,用贴图坐标将大小位置调整好,再用吸管将此材质赋予其它面,实现贴图的无缝拼接；投影贴图主要用于对曲面进行纹理映射,如起伏的地形或弧形的建筑物及其细部等,实现贴近真实和过度自然的效果[3].Sketchup支持的纹理图片格式包括JPG、BMP、TIF、PNG等.为减小数据量,图片一般保存为jpg格式,并且最大不超过100KB.

3.建模过程中注意的问题

（1）尽量将模型控制在简单状态,需要更改模型的时候,越简单的模型越容易.

（2）CAD图纸,实际上包含了大量建模时不用的信息,在导入过程中都应清理掉.一层一层地导入将会非常有用[4].

（3）图片的采集是一种十分麻烦且工作量大的工作,必须要明确我们所感兴趣的地方在哪,我们需要哪些角度的图片,同时要兼顾地把局部和整体的图片采集下来,以减少后序图片的处理工作量.照片应该涵盖建筑物的每一面,要避免拍到外来物体（树木、车辆、行人等）.

（4）所处理的图像（贴图）大小不能超过1M/张,且在多个人进行工作的情况下,要统一图片的亮度/对比度标准,以避免出现不同面不同色调.

（5）尽量使用纹理.由于使用贴照片的方法所得到的模型数据量会较大,而在最终效果和模型这两者之间还存在着此消彼长的作用,所以最好能够用纹理来对模型进行贴图,以降低模型的数据量,同时达到最好的分辨率显示效果.

（6）建模时,关键是在于线条的处理,要十分注重线条是否连接、垂直和闭合的情况,这样能避免当模型复杂的情况下因为线条的混乱所造成的模型无法进一步的优化和修改的情况.因此,在勾画建筑物的模型时要时刻注意线条连接时在交点处的系统提示,当遇到交点时,系统会提示出现多种不同的点的颜色等提示信息,以此来判断线条是否平行、相交等[5].

4.结语

上述研究只是三维建模领域的一部分,三维建模涉及的领域还有很多方面,随着应用的深入还有很多问题需要解决.基于Sketchup构建模型具有效率高、效果好、成本低且能共享等优势,相信Sketchup将会被越来越多的建模爱好者接受.