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1、2002年6月重庆大学学报(自然科学版)Vol.25No.6第25卷第6期JournalofChongqingUniversity(NaturalScienceEdition)Jun.2002文章编号:1000-582X(2002)06-0032-03虚拟环境建模方法及应用112李琳,张子逊,何玉林(1重庆工学院,重庆400000;2重庆大学机械工程学院,重庆400044)摘要:在系统研究虚拟现实技术的基本理论和核心技术的基础上,就虚拟现实技术中重要而不可或缺的组成部分虚拟环境及虚拟环境建模方法做了深入细致的研究与探讨。
2、以室内虚拟环境建模为例,系统地论述了建立室内虚拟环境模型的总体设计目标、设计思想、设计准则及建模所采用的关键技术。采用面向对象和面向智能体的建模方法,使建模对象为可重用的、可交互的。对实际场景进行了层次结构划分,以便于场景的有效管理,并加速显示。该系统在一定程度上具有沉浸感、交互性和构想的特性。关键词:虚拟现实;虚拟环境;建模中图分类号:TP391文献标识码:A虚拟环境建模作为虚拟现实技术的一个重要研究领域,国内外都在这方面投入了大量的人力物力,而且取得了显著的经济效益和社会效益。虚拟环境建模可用于建筑浏览、家具展示、制作电影场景、模拟生产工
3、作环境如大型水电站、生产车间、手术室等,还可用于市政规划、道路建设的模拟等方面。1虚拟环境的概念、特征及设计方法虚拟环境(Virtualenvironment)是由计算机生成的,通过视、听、触觉等作用于用户,使之产生身临其境的感图1虚拟环境基本特征3I图觉的交互式视境仿真。虚拟环境是虚拟现实技术最重要的研究领域之一,是虚拟现实软件重要的和不可或缺发处理、对象间的多维信息通信、对象间的竞争与合作的组成部分。虚拟环境有三个最突出的特征:交互性等方面的困难,为此,人们对面向对象技术提出了改(Interaction)、沉浸感(Immersion)和想
4、象(Imagination)。进,改进后的方法称为面向智能体技术(agentoriented(如图1所示)也是人们熟称的3I特性。technology),它可以在对象的多维信息描述、对象的实虚拟环境是一个相当复杂的系统,它的设计和实时处理、对象的并发处理、对象间的多维信息通信、对现的困难程度绝非一个简单的应用程序开发所能比象间的竞争与合作等方面满足虚拟环境系统的特殊要拟。面向对象技术(objectorientedtechnology)在虚拟环求。面向智能体技术不仅是虚拟环境设计的方法论,境建模和仿真中得到重视和应用,越是大型的、复杂的也是系统
5、实现过程中项目组织实施的方法论。系统建模和仿真,越能体现出面向对象方法的优越性。以下就以一个室内虚拟环境的建模为例,来说明因而,面向对象技术很自然的就成为了研制虚拟环境虚拟环境建模的方法及实现的有效途径。系统的基本方法。与其他软件开发方法相比,面向对2总体设计目标象方法有一定的优势,但在应用于虚拟环境设计时,会遇到对象的多维信息描述、对象的实时处理、对象的并基于虚拟现实的特点和室内设计的要求,这类系收稿日期:2002-04-30作者简介:李琳(1972-),女,重庆人,重庆工学院讲师。主要研究方向为CADCAM。第25卷第6期
6、李琳等:虚拟环境建模方法及应用33统的设计目标如下:4系统设计准则1)允许用户创建和修改虚拟环境;2)用户可在建立好的虚拟环境中,移动和调整室在开始建立室内虚拟环境模型时应首先明确两条内家具及物品的位置、方向等;简单和非常实用的设计准则:3)用户可以选择某个已存在的虚拟环境进行巡1)制作故事板游、浏览。在巡游中,用户可利用鼠标、键盘等来改变在打开计算机进行具体设计前,我们应对所要作自己的视点;的工作制定一个计划,即制作故事板,也就是制定场景4)应具有真实感的快速图形显示,满足光照要或动画项目的草图。无论是简单还是复杂,故事板
7、都求;必须包括所要建立场景的全部信息要点。在具体工作5)系统应具有较好的可移植性和可扩展性,以开始之前,故事板应该得到设计者与客户的一致认同。便于支持多种平台以及新的算法和硬件的加入。2)使模型简洁在建模过程中始终要记住的一个关键因素是,一3系统设计思想个物体所包含的多边形数目和节点数目对计算机资源一般情况下室内环境的结构模块数量众多、结构会产生极大的影响。在建模和渲染过程中,物体越复比较复杂、种类较多、材料各异,建模的任务比较繁重。杂系统反应越慢。在每个场景中尽量保持最少的面数在具体设计时,应根据模型的不同用途,有针对性地建和节点数是非常重要
8、的。立虚拟环境模型。随着虚拟现实技术的发展,虚拟环5虚拟环境建模技术境越来越复杂,具有数百万个多边形的场景已非常普遍。因此场景的合理组
