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基于虚拟现实的三维建模技术的研究

2019/4/4    来源:互联网    作者:吴桐桐  周国辉      
关键字:虚拟现实  几何建模  3DMAX  VRML  
随着VR(虚拟现实技术)的快速发展,三维建模技术在其中发挥着重要的作用,是虚拟现实技术的核心。本文研究探讨了VR技术和三维建模技术,以及建模软件3DMAX,还对VRML语言进行了分析论述。

0 引言

    虚拟现实技术(VirtualReality,VR)通过使用计算机,运用一定的技术手段建造一个仿真的三维虚拟环境。VR技术通常具有如下的特征:

    1)沉浸感。是指对象作为主角置身于虚幻世界中的逼真感受。

    2)交互性。是指参与者对模拟世界中物体的可干预性以及从虚拟环境中得到效果反馈的自然程度。

    3)自主性。强调VR技术应该拥有广阔的可幻想空间,能够拓展人类认知的领域,不仅可以逼真重现客观世界,还可以构建虚幻的、甚至是奇幻的世界状态。

    当今时代日新月异,随着计算机领域相关技术的迅猛发展,VR系统构建及技术进入网络应用已然成为时下的一个实践性热点研究课题。具体来说,三维建模技术是VR系统的基础,如果没有专业VR建模工具提供支撑,VR系统将很难成功建立。而在完成复杂的虚拟现实场景的模拟建模时,研究中更多地使用了三维模型制作软件。其中,3DMAX建模软件是最趋广泛与普及应用的。通过利用3DMAX建造虚拟环境或物体,安装与其相对应的插件用于结果输出,就能够相对准确可靠地创建环境模型文档了。

1 虚拟现实建模技术

    在设计VR系统之前,首先需要创建一个虚拟环境(Environment)。在众多因素中,视觉将关系到最为直观和形象的用户体验,所以环境构建中,实时动态、逼真合理的呈现即成为至关重要的功能需求。

    一旦模型建立起来,即可称作一个系统的建立。系统能够拥有一个物体或是多个群体,这样的表现可以构成系统的模型。也就是说,系统模型以一个或多个方式存在。建模最初要完成的步骤,是给系统拟定一个标准,虚拟世界里存在众多的对象物体,相对层次较为繁杂,因而必须包括其中全部涉及的对象。下面则对这一技术内容展开论述研究。

    1.1 几何建模

    三维视觉建模可细分为几何建模(GeometricModeling)、物理建模(PhysicalModeling)、对象行为建模(ObjectBehaviorModeling)等。而在虚拟世界构建中高效关键的设计手段就是几何建模。

    物体对象的几何信息可以用几何建模(GeometricModeling)来描述,虚幻世界中的各个对象都可由形状和外形2个要素来构成,而这2个要素又将分别由对象的其他因素来综合确定。

    1.1.1 Polygon(多边形)建模

    Polygon(多边形)建模是基础建模技术,就是用比较少量的网格多边形进行编辑建模。运用这种方法,需要先刻画一个基本的规则几何体,再根据需求进一步修改对象细节部分,最后通过各种手段技术来营建虚拟现实的场景和对象。多边形建模的缺点是不能够生成曲面,但其操作简单方便,而且时效性颇佳。polygons建模多用于游戏、动画等领域中。

    多边形包括4个基本元素:顶点、边、面、纹理坐标。

    下面,本文将运用多边形建模技术建造一个盾牌,实现过程用到了多边形建模技术中,对物体面的变换、点的拉伸、以及多个几何体互相拼接的过程,模型展示如图1~图3所示。

多边形建模1

图1 多边形建模1

多边形建模2

图2 多边形建模2

多边形建模3

图3 多边形建模3

责任编辑:程玥
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