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摘 要

本文讲解了如何实现从由V-Ray离线渲染器渲染的3d Max设计的.max类型文件向由Enscape实时渲染器渲染的SketchUp设计的.skp类型文件的参数化转化。使由离线渲染器离线渲染的三维模型可以在转化后进行实时渲染并进行最大程度的效果还原，以提高相关从业人员的工作效率。

本文的主要工作在于：

1. 对3d Max和SketchUp的3D模型文件结构进行了研究与分析，得出在mesh和组/组件结构方面两者的相似性，设计出了分外形、材质和组/组件结构三部分获取3d Max端的信息并转化，经过组合后通过输入SketchUp接口生成.skp文件的转化方法。
2. 对于材质的转化，将9种最主要的V-Ray材质进行解析，并建立了材质属性字典将16种主要的材质信息参数进行了获取，并将信息从V-Ray渲染器使用的V-Ray类型的材质向Enscape渲染器使用的类型的材质进行了对应，在程序上进行了实现。
3. 作为一款商用插件，在实现核心功能之余还要注重用户的体验，因此除了核心的转化的功能还进行了批量转化、人机交互界面以及配置文件等功能的开发，并在开发时利用多线程和Numpy的实时编译技术对程序进行了最大程度的加速，提高了程序运行速度。最大程度的提升了3D模型设计师等相关从业人员的用户体验和工作效率。

经过了详细的设计和严谨的开发以及测试，插件达到了预期的效果，可以被投入使用。

关键词：三维模型转化，渲染器，材质 ，3d Max ，SketchUp

ABSTRACT

This article explains how to make parameterization conversion from a. Max type file designed for 3d Max rendered by a v-ray offline renderer to a. SKP type file designed for SketchUp rendered by an Enscape real-time renderer. The 3d model rendered offline by the offline renderer can be rendered in real time and restored to the maximum extent after transformation, so as to improve the work efficiency of relevant practitioners.

The main work of this paper is:

1. The 3d model file structure of 3d Max and SketchUp was studied and analyzed, and the similarity between mesh and group/component structure was obtained. The 3d Max end information was obtained and transformed in three parts, including shape, material and group/component structure.

2. For the transformation of materials, 9 main v-ray materials were analyzed, and 16 main material information parameters were obtained by establishing the material attribute dictionary, and the information was corresponded from v-ray type materials used by v-ray renderer to PBR type materials used by Enscape renderer.

3. As a commercial plug-ins, in the implementation of core function but also pay attention to the user experience, so in addition to the core of transformation function also conducted batch conversion, man-machine interface and configuration files, and other functions of development, and in the development use multithreading and Numpy compilation techniques of real-time program for the maximum acceleration, raised the speed of the program is running. It maximizes the user experience and work efficiency of 3D model designers and other relevant practitioners.

After detailed design and rigorous development and testing, the plug-in has achieved the desired effect and can be put into use.

KEY WORDS：renderer，3d model conversion，material，3d Max，SketchUp

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1论文研究背景 1

1.2国内外动态 3

1.3研究的目的和意义 3

1.4本文的主要内容及组织结构 4

1.5本章小结 4

第二章 相关技术介绍 5

2.1离线渲染与实时渲染 5

2.2Python与C 的交互 5

2.2.1将写入SketchUp的部分封装为dll 5

2.2.2 Python调用C 封装的dll 6

2.2.3 Python调用dll时参数传递的类型问题 6

2.3三维场景中通过矩阵实现相对坐标与世界坐标的转化 7

2.4利用Numpy进行矩阵运算 8

2.5利用OpenCV通过反色处理无法获取的光泽度 9

2.6利用PySide进行插件图形化界面开发 10

2.6.1闭源商用协议问题 10

2.6.2插件界面启动的问题 10

2.6.3界面与功能接口链接问题 10

2.7利用Numba的及时编译将Python编译成JIT执行的机器码从而加速运行 11

2.8利用多线程技术加速C 程序运行 12

2.9本章小结 12

第三章 三维图像模型文件结构 13

3.1三维对象的Mesh结构 13

3.1.1 3d Max中对象的结构 13

3.1.2 3d Max中的mesh结构 13

3.1.3 SketchUp中的mesh结构 15

3.2三维对象的材质信息 15

3.2.1 3d Max中V-Ray渲染器的材质类型 15

3.2.2 SketchUp中Enscape渲染器的材质类型 19

3.3组/组件信息 21

3.4本章小结 22

第四章 三维模型转化插件的设计 23

4.1插件的总体架构 23

4.2插件的功能性需求分析 23

4.2.1 3d Max模型向SketchUp的模型外形的完整转化 23

4.2.2 3d Max模型向SketchUp的模型材质信息的完整转化 24

4.2.3 3d Max模型向SketchUp的模型组/组件嵌套结构完整转化 24

4.2.4 批量导出3d Max文件 24

4.2.5 人机交互界面 24

4.2.6 根据历史信息生成配置文件以填充导出默认原路径/目的路径 25

4.3插件的非功能性需求分析 25

4.3.1 未来功能扩展需求 25

4.3.2 易用性需求 25

4.3.3 转化速度需求 25

4.4插件的功能模块设计 26

4.4.1 3d Max端模型信息获取与转化 26

4.4.2 SketchUp端模型的重建 26

4.4.3 3d Max文件的批量导出 26

4.5本章小结 26

第五章 三维模型转化插件的实现 28

5.1 三维模型外形信息的转化 28

5.1.1 3d Max端实现外形信息的获取与存储 28

5.1.2 SketchUp端实现外形信息的绘制 29

5.2 三维模型材质信息的转化 29

5.2.1 3d Max端实现材质信息的获取、对应、存储与传递 29

5.2.2 SketchUp端实现材质信息的绘制 34

5.3 组/组件嵌套关系的转化 36

5.4 人机交互界面的实现 38

5.5 批量导出功能的实现 39

5.6 配置文件的生成与使用 40

5.7 本章小结 41

第六章 三维模型转化插件的测试 42

6.1测试环境 42

6.2测试方法 42

6.3测试结果 42

6.3.1 插件运行结果测试 42

6.3.2 插件性能测试 42

6.4本章小结 43

第七章 总结与展望 44

7.1论文总结 44

7.2展望 44

参考文献 46

致 谢 47

第一章 绪论

1.1论文研究背景

对于从事3D艺术设计、绘图的工作人员来说，3D Studio Max是最常用的3D模型软件之一，它简称为3d Max或3ds MAX，是一款基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。在经过多次更名后，目前全名为Autodesk 3ds Max，如图1-1所示。

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