建模技术在虚拟江南园林系统中应用探究.doc

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1、建模技术在虚拟江南园林系统中应用探究摘要：虚拟现实中的三维建模技术可分为几何建模、物理建模、运动建模和行为建模四个阶段，本文以“虚拟数字园林一一寄畅园”为例，对利用3dsmax软件进行几何建模阶段所运用的建模技术和模型优化技术进行了探讨和研究。AbstTact：Three一dimensionalmodelingofVirtualrealitycanbedividedintofourphases:geometricmodeling,physicalmodeling,motionmodelingandbehaviormodeling.Thispaperdescribesthegeomet

2、riemodelingstage,modelingtechniquesandmodeloptimizationtechnologyusedtocreatetheSouthernGardens・关键词：几何建模；模型优化；虚拟江南园林Keywords：geometriemodeling；modeloptimization；virtualJiangnangardens中图分类号：TP31文献标识码：A文章编号：1006—4311(2012)28—0229—021概述虚拟现实是近几年来迅速发展的信息技术之一，是一种创建和体验虚拟世界的计算机系统。虚拟现实技术在江南古园林漫游系统的应用主要有

3、两个方面，一种是"实物虚化”,另一种是“虚物实化”。1.1实物虚化江南古林在不损坏古园林建筑现状的条件下，对真实世界的古园林建筑进行“数字化”和“电子化”三维建模，一般采用两种方法，一是利用古园林建筑的图纸，包括建筑平面图、建筑立面图和建筑剖面图等。这些图纸可以很清楚地表示出建筑物内部的结构和构造形式、分层情况，说明建筑物的长、宽、高的尺寸，古建筑的梁、檐、屋顶、门、窗等的结构和装饰特征，根据这些特征在建模软件中进行几何建模，能真实地反映古园林建筑的建筑风格。但古园林建筑经过改朝换代的战火纷飞，只有很少的文字记载，图纸是缺失的，不存在的实物。1.2“虚物实化”江南古林第二种建模方法是

4、利用三维激光扫描技术对古园林建筑进行测量，三维激光扫描技术是将各种古建实体或实景的三维数据完整地采集到计算机中，复建出古建的三维模型及线、面、体等各种图件数据,这些数据被称为点云数据。点云数据包含了古建的空间尺寸信息和反射率信息，还包含古建筑对象物体的纹理、色彩信息等，将点云数据放置在给定的空间坐标系内，可以对古建筑物尺寸、角度、面积、体积等进行测量，直接在计算机中完成传统的数据测绘工作，利用CAD绘图软件能形成方法一中所需要的平面图、立面图和剖面图等，是古建筑物资料整理和数据保存复建的重要数据，实现”虚物实化”。把点云数据导入三维建模软件，构建mesh格网模型，通过纹理映射或是在三

5、维建模软件中进行纹理贴图，得到古建筑的数字化的模型。点云数据是海量的，不仅消耗巨大的系统资源，而且需要专用的数据处理和显示设备。为使虚拟现实技术普及和在通用计算机上运行，需要减少数据量和降低系统消耗。在实际应用时，采用下述几何建模方法和模型优化方法来达到目的。2几何建模技术2.1纹理映射技术纹理映射(TextureMapping)是一种将二维图像映射到一个几何模型上来产生特殊效果或真实感的技术，并不是创建真实的几何模型［2］。在三维建模过程中，不规则物体模型的创建经常会使用布尔、车削等工具帮助完成，但这些建模方法在提高场景逼真度的同时却要耗费大量的系统资源。采用纹理映射技术能够很好表

6、现物体的细节，同时降低模型的复杂度，减少系统资源消耗。纹理映射的原理可简单归纳为：用图像来模拟物体模型中的细节，提高模拟逼真度和显示速度。2.2透明纹理映射透明纹理映射技术大量用于表现各种植物模型。3dsMax拥有自带的植物模型库，库中的植物种类丰富、形象逼真，但是这类模型质量高，面数多。江南园林中的绿化植物种类多、数量大，如果在虚拟场景中大量使用这种高质量模型，将影响最终虚拟产品的漫游速度和实时显示速度，消耗大量系统资源。因此，在江南古园林漫游系统的制作中大量使用十字交叉树或Bill一Board树。虚拟场景中大量使用纹理映射技术表现复杂模型细节。用纹理材质代替模型纹理材质可以减少模

7、型面数，同时细腻逼真的表现细节。2.3纹理拼接纹理贴图的使用，可以简化场景建模工作量，同时也占用了大量的系统资源，如果过多地使用高分辨率的纹理贴图，会加大系统负担。通常在制作过程中采用纹理拼接技术来解决这类问题。首先使用Photoshop软件，将一幅大纹理贴图均匀拆分为若干个小纹理贴图，并对小纹理的边缘进行处理，使其在多次重复拼接后能够还原初始的纹理效果，图1所示是一张经过处理的小纹理贴图，在3dsmaX中配合UVW贴图工具，调整后得到的河流效果如图2所示