虚拟现实技术课件

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1、虚拟现实技术第3章虚拟现实的相关技术及软件3.1三维建模技术及软件3.2视觉实时动态绘制技术3.3三维虚拟声音技术3.4人机自然交互技术3.5物理仿真技术3.6三维全景技术3.7虚拟现实开发软件工具集3.1三维建模技术及软件3.1.1几何建模技术3.1.2行为建模技术3.1.3虚拟现实的建模软件3.1三维建模技术及软件3.1.1几何建模技术1、技术指标几何建模技术的研究对象是对物体几何信息的表示与处理。评价一个虚拟环境建模技术水平的三个常用指标是：交互式显示能力、交互式操纵能力和易于构造的能力。图像必须

2、每秒更新20次以上才能使用户产生连续的视觉，因此模型的表示还必须便于快速构造和显示，这同时也是对行为建模技术的要求。3.1三维建模技术及软件3.1.1几何建模技术2、建模方法层次建模法利用树形结构来表示物体的各个组成部分，不仅提供了一种简便自然的分割复杂物体的方法，而且对模型的修改也十分有利。属主建模法让同一种对象拥有同一个属主，属主包含了该类对象的详细结构。当要建立某个属主的一个实例时，只要复制指向属主的指针即可。3.1三维建模技术及软件3.1.2行为建模技术1、运动学法通过几何变换如平移和旋转等来描

3、述运动。在运动控制中，无需知道物体的物理属性。在关键帧动画中，运动是通过显示指定几何变换来实施的，内插帧可用各种插值技术来完成，如线性插值、三次样条插值等。2、动力学仿真法运用物理定律而非几何变换来描述物体的运动，通过物体的质量和惯性、力和力矩以及其他物理作用计算出来。更适于物体间交互作用较多的虚拟环境建模。3.1三维建模技术及软件3.1.3虚拟现实的建模软件1、3dsMax美国Autodesk公司推出的功能强大的三维设计软件包，它集三维建模、材质制作、灯光设定、摄像机使用、动画设置及渲染输出于一身，提

4、供了三维动画及静态效果图全面完整的解决方案。2、MAYA也是由Autodesk公司出品的一款顶级建模、动画、特效和渲染软件，在电影、大型游戏、数字出版、广播电视节目制作等方面更胜一筹。3、CreatorMultiGen-Paradigm公司出品的交互式三维建模软件，拥有多边形建模、矢量建模、大面积地形精确生成等功能，不仅能够创建三维地形和模型，而且可以高效、最优化地生成实时三维数据库。3.2视觉实时动态绘制技术3.2.1实时动态绘制技术的基本原理3.2.2基于图形的实时动态绘制技术3.2.3基于图像的实

5、时动态绘制技术3.2视觉实时动态绘制技术3.2.1实时动态绘制技术的基本原理实时动态绘制技术是指利用计算机为用户提供一个能从任意视点及方向实时观察三维场景的手段，所期望的是图像帧速高而等待时间短。当生成虚拟环境的视图时，必须要设计出好的数据空间和视频图像，使计算机系统尽快运行，每秒生成足够数量的新帧，从而保证系统刷新频率不低于20～30帧/秒。等待时间是实时动态绘制技术的另一个关键指标，它指用户动作的开始与在显示器上出现对这一动作的响应反馈之间的时长。3.2视觉实时动态绘制技术3.2.2基于图形的实时动

6、态绘制技术1、场景分块（WorldSubdivision）指把一个复杂的场景划分为多个相互之间几乎或完全不可见的子场景。这样系统就能大量地减少在某一时刻需要显示的多边形数目，从而有效降低可视场景的复杂度。2、可见消隐（VisibilityCulling）基于给定的视点和视线方向，决定场景中哪些物体的表面是可见的，哪些是被遮挡而不可见的。使用此方法能使系统仅显示用户当前能“看见”的场景，与用户的视点关系密切。3、细节选择（LevelofDetail）为每个物体建立多个相似的模型，不同模型对物体的细节描述不

7、同。对物体细节的选择越精确，模型也就越复杂。3.2视觉实时动态绘制技术3.2.3基于图像的实时动态绘制技术用图像合成代替几何建模来创建复杂的场景，不但真实感强，而且整个过程都可以在二维空间中进行，其绘制时间不取决于场景的复杂度，而只与显示分辨率有关。制作全景图就是这样一种方法，将在3.6小节中详细介绍。3.3三维虚拟声音技术三维虚拟声音与人们熟悉的立体声音有所不同。所谓的立体声虽然有左右声道之分，但就整体效果而言，立体声来自听者面前的某个平面，而三维虚拟声音则是来自围绕听者双耳的一个球形中的任何地方，

8、即声音出现在头的上方、后方或前方。3.3三维虚拟声音技术3.3.1三维虚拟声音的特征3.3.2头部相关传递函数3.3.3语音合成技术3.3三维虚拟声音技术3.3.1三维虚拟声音的特征全向三维定位特性（3DSteering）指在三维虚拟环境中把实际声音信号定位到特定虚拟声源的能力。三维实时跟踪特性（3DReal-TimeLocalization）：指在三维虚拟环境中实时跟踪虚拟声源位置变化或虚拟影像变化的能力。只有声音效果与实时变化的视觉相一