我要发帖 回复

正式会员

12

主题

97

积分

0

专家分

:

私信
发表时间 : 2007-10-30 16:23:03 | 浏览 : 4421    评论 : 2
要营造一个具有真实感的虚拟世界,对人来说视觉是最重要的因素。所以虚拟现实场景的真实感最终取决于模型的真实感。
  3.1虚拟世界中对象的定义 在VR系统中,当用图形表示所创建和成像的数据时,称为构造场景,也称为创建虚拟环境。场景是由一系列对象组成的,而对象就是虚拟环境中的成员。场景一般包括几何对象、光源、视点、入口、动画对象等。通过对这些对象的描述来构造虚拟环境。 1) 几何对象 它是场景的基本元素,它的形状特征是利用已有造型软件制作的,其中一部分具有静态特征,它包括位置、方向、材料、属性等特征;另一部分还具有运动特征,它反映物体对象的运动、行为、约束条件(如碰撞等)以及力的作用等。运动特征是通过作业指派的,给出行为特征,按层次组织存入已建立的几何数据库。 2) 传感器对象 传感器的概念适用于任何为计算机提供输入线索的外部设备,这些输入主要用于控制对象的位置和方向,改变场景对象的行为,以及控制参与者的视点等。 3) 光源对象 光源有点光源、平行光源、面光源,还包括环境光,也可以使用任意多的有向光源置于场景中的任何位置和方向。 4) 视点对象 用户可指定观测参数,以便于在任何位置、任何方向和任意视角观察虚拟环境。在同一场景还可保留几个不同的视点,但同一时刻只能使用一个。它可与传感器连接,根据传感器的运动动态地改变视点,从而可使参与者在所构造的环境中漫游和浏览。 3.2几何对象的描述和建模技术的分类 对象的几何模型是描述了对象内部固有的几何性质的抽象模型。它所表示的内部性质包括对象的基本轮廓和形状,反映对象表面特点的属性;基本结构或对象的拓扑特性;在应用中要求的说明信息等。对象的基本轮廓和形状可以用点、直线、多边形、曲线和曲面方程甚至贴图等方法来表示,用什么方法取决于对消耗计算机系统存储和运算资源的综合考虑。通常过于抽象的表示方法有利于存储,但需要较大的运算量;反之,过于具体细致的表示方法可以节省运算时间,但存储和搜索遍历的时间和空间开销比较大。 一般的几何模型具有两个信息,一个包含点的位置信息,另一个是它的拓扑结
构信息,用来说明这些点之间的连接。这样就可以使用局部图形库把这些信息转化成线框模型或已成型的物体模型。 几何模型的描述与建立是计算机图形学中的传统方法。首先,在计算机中建立起三维几何模型,一般均用多边形表示。在给定观察点和观察方向后,使用计算机的硬件功能,实现消隐、光照以及投影这一成像的全过程,从而产生几何模型的图像[17]。 当前应用三维图形的场合相当多,所以场景的建立不必从零开始。可使用一些现有的图形库中的成像功能来创建多边形物体形状,有时也可以从商业数据库比如Viewpoint Catalog购买现成的模型。有时模型对象在现有数据库中不存在,这时可以使用三维数字化仪构造虚拟模型。三维数字化仪有一个测量头用来获取三维点信息。用户首先制作一个所需物体(比如一辆汽车)的固态模型,然后把测量探头放在模型表面以获得框架顶点信息。一个内置编辑器允许线段和多边形沿着任何轴重新定位,线段上的点和多边形连接点可按贝塞尔(Bezier)曲线重新分布。例如用激光三维扫描仪对物体的三维模型或物体本身进行扫描,生成物体轮廓的三维点云,再利用专用的软件包对得到的试验点云数据进行三维重构,得到物体的三维模型。创建常规物体的另一方法是使用建模软件比如AutoCAD、Multigen-Paradigm公司的Creator、3DS和工作站上运行的造型系统等。用户交互地创建对象模型,例如房屋内的各种移动物体,如前门等。 目前,按照分类的标准不同,建模技术有多种分类。一般大致分为两类:几何建模和动态建模。几何建模主要研究和处理物体的轮廓和形状,研究图形数据结构等基本问题;动态建模主要研究和处理的是物体的动态特征。 3.2.1对象表面纹理 虚拟对象的外表真实感主要取决于它的表面反射和纹理。现实世界中的物体,其表面往往有各种纹理,这些表面细节是通过色彩或明暗度的变化体现出来的,这种纹理称为颜色纹理。生成颜色纹理的一般方法是在一个平面区域(即纹理空间)上预先定义纹理图案,然后建立物体表面的点与纹理空间的点之间的映射关系。当物体表面的可见点确立之后,以纹理空间的对应点的值乘以宽度值,就可把纹理图案附到物体表面上。 由于物体表面的不规则的细小凹凸造成的纹理称为凸包纹理,可以用纹理映射的方法给计算机生成的物体图像加上纹理。生成凸包纹理也可以用映射或法向扰动的方法,给物体表面产生凹凸不平的外观,不过这时纹理值作用在法向上,而不是颜色亮度上。
用多边形表示物体没有直接的方法,这是由于多边形内部没有一个好的参数定义方法。目前有多种方法:一类采用投影方法,它是将纹理区域部分地映射到多边形中;另一类采用参数表示的方法,它是将纹理区域全部映射到多边形中。 无论采用何种方法生成纹理,只要看起来像就可以了,不必精确模拟,以使在不显著增加计算时间的前提下,较大幅度地提高图形的真实感。这一特点被广泛应用于虚拟现实系统的场景创建上,因为对于要求实时显示的VR系统来说,尽可能减少系统生成的计算量是一个关键因素,因此三维建模的几何对象的表面模型,就采用纹理生成技术进行处理。 随着技术的发展,对象的细节层次越来越复杂,就目前计算机图形学的水平而言,只要有足够的时间,就能生成准确度相当高的近似照片的逼真图像。然而这种提高真实感的方法是采用增加物体多边形来获得,从而使计算复杂,绘图速度大大降低。但VR系统要求最小的刷新率为每秒15帧,最好能达到30帧。由于时间的限制,仅使用造型软件来创建几何模型的方法耗时太多。因此不得不限制虚拟环境的几何复杂度,转而采用其它方法,诸如纹理细节的方法来提高环境的逼真度。在动态显示的场景中,有些物体非常复杂如各种树木、花草及建筑上的各种雕琢等,如果用三维模型表示,将需要大量的多边形面片,而实际上在实时动态显示中,并没有必要将这些物体表示得十分精致。有效的方法便是采用二维纹理来代替三维模型。方法是将树木、花草及雕琢等复杂物体的图像通过扫描仪输入计算机内,将其贴在一个平面上并放置在场景中。在实现三维复杂场景的实时动态显示时,令该平面的法向始终指向观察点。这样,就形成了这些复杂物体无论从哪个方向看过去都只有一种形态。这当然是不真实的,但是在复杂场景的实时动态显示中,这些细节上的近似处理是不会影响视觉效果的。因而,这一技术在VR系统中为提高实时三维运算速度得到了广泛的应用。 用表面纹理的方法来处理其逼真度也是VR建模技术中采用的一种最佳方法,它具有以下优点: 1) 它增加了细节层次以及景物的真实感; 2) 依靠透视变换,纹理提供了更好的三维空间线索; 3) 纹理大大减少了视景多边形的数目,加快了刷新频率,提高了复杂场景的实时动态显示效果。

最近VR访客

小黑 评论于2008-6-15 17:15:35
不错啊
ilovevr 评论于2011-10-19 16:07:43
新手上路,历史性地顶一个。

手机版|VR开发网 统计 津ICP备18009691号
网安备12019202000257

GMT+8, 2021-9-21 09:24 PM

返回顶部