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在计算机中重建三维世界

Microsoft 2023/4/26 微软（亚洲）互联网工程院 · AI智汇学院

在流浪地球中大火的“数字生命计划”，也让更多人关注 3D 重建方面的知识，今天微软 ATP 与大家分享的内容将围绕“计算机三维重建”来展开。

一、虚拟世界的本质

虚拟世界的本质是什么呢？我们可以认为虚拟世界的本质就是“套娃”。人在形成意识之前，先要有物质载体，那虚拟世界我们想生成一个生命，也需要有些物质载体，那这个载体可以是三维模型。

二、3D模型的应用

那在我们日常生活中，3D 模型有哪些应用呢？游戏算一个非常典型的应用，游戏中的酷炫场景、精美人物模型都运用了丰富的三维建模技术。当然在建筑、工程、自动驾驶等领域，三维模型也有大量的运用。

三维模型是计算机图形学中的一种重要的概念，用于描述在三维空间中的物体或场景。它由三个基本要素组成：位置、纹理和材质。

上述三个基本要素可以帮助创建三维模型，使其看起来更加逼真。在计算机图形学中，三维模型通常由多边形网格构成，并通过渲染引擎呈现出来。

位置是指模型在三维空间中的位置和方向，通常由三个坐标轴表示，即 X、Y和Z。通过这三个坐标轴可以确定物体在空间中的位置和姿态。例如，一个球体的位置可以由其中心点的坐标表示。
纹理是指模型表面的外观，包括颜色、图案、质地等，它可以使模型更加逼真。纹理可以是由图像或其他图形素材生成的，例如石头、木头等。纹理可以被应用在模型的表面上，使其看起来更加真实。
材质是指模型的物理属性，例如表面反射率、光泽度、透明度等。材质属性可以影响模型的外观，例如，如果一个模型的材质为金属，那么它的表面会反射光线。

三维建模有多种方式，其中通过点云、体素和 Polygon Mesh 是比较常见的三种建模方式。

点云建模是通过获取三维点云数据来构建模型的方法。点云是一组由点组成的数据，每个点都有自己的坐标。例如，通过激光雷达扫描一个物体，就可以得到该物体的点云数据。然后可以通过点云数据重建物体的三维模型。当一个建筑师想要建立一个建筑的三维模型。就可以使用点云建模，通过激光扫描获得建筑的点云数据，并使用这些数据构建建筑的三维模型。
体素建模是通过将三维空间划分为小立方体单元（称为体素）来构建模型的方法。每个体素可以包含颜色、纹理和其他属性。通过组合这些体素可以创建一个完整的三维模型。
Polygon Mesh 建模是将三维物体表示为由三角形、四边形或多边形等基本形状组成的网格。这些基本形状称为面片，Polygon Mesh 一般通过手工建模或使用计算机辅助设计软件进行。

三、ATP推荐：3D建模软件

Maya :

Blender ：

SketchUp :

3ds Max ：

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直播回放地址：

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