基于Virtools的虚拟演示系统的设计样本.doc

基于Virtools虚拟演示系统设计【摘要】虚拟演示是近年来兴起一种研究领域，有各种不同开发工具。运用OpenGL和VRML技术开发虚拟交互式演示系统，具备虚拟现实（VirtualReality）互动和沉浸特性，但是对开发人员编程能力有一定规定，而当前大多数系统并不具备信息询问功能。基于3D动画软件3dsmax和实时VR编辑器Virtools，咱们为鹫峰森林公园开发了一套虚拟交互式演示系统。其中，3dsmax用于场景构建，而Virtools用于场景可视化，顾客可以通过鼠标和键盘控制虚拟人物并与其互动。此外，植物信息可以通过鼠标点击轻松获取。通过这种办法创立虚拟交互式演示系统不但拥有很强互动性和沉浸感，还带有信息询问动能，所有这些为实现此虚拟交互式演示系统提供了一种切实可行途径。【核心字】虚拟演示；人物行动；信息询问；VirtoolsI.引言虚拟现实是一项广泛集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感器技术以及人工智能等领域。虚拟现实VR是采用计算机和其她设备来创造一种模仿三维虚拟环境，在这个虚拟环境中，参加者可以进行虚拟操作和互动，使人产生犹如现实世界感觉。当前，复杂情景虚拟演示是重要应用领域之一，也引起了众多专家和学者关注。虚拟演示已经采用重要技术有：基于OpenGL和VisualC++[1]虚拟演示技术；基于VRML和JAVA有关技术以完毕虚拟演示[2][3]；基于WTK技术进行建模,同步实现虚拟演示[4];基于MultiGenCreator和Vega虚拟演示技术[5]。基于这些技术虚拟演示系统开发可以获得更好沉浸感和交互性，而在开发过程中，规定开发人员具备一定水平编程能力，且开发难度也有所增长。II.虚拟演示实现办法虚拟演示实现大概可以分为两某些：场景建模和场景演示。场景模型构建是整个虚拟场景基本，它将直接影响到虚拟环境自然性和逼真度。场景建模就是将需要模仿场景通过数学办法，以三位图像形式储存在电脑里。场景演示是在虚拟场景基本上创立，运用演示平台、恰当算法和冲突检测，实现虚拟场景演示。在本篇论文中，该虚拟演示系统是为北京鹫峰国家森林公园所搭建。采用了基于3D和Virtools技术开发办法。图表1显示了系统实现过程。图表1系统示意图依照鹫峰森林公园实际地表景观，一方面，三维模型或者场景动画在三维动画软件3dsmax中被构建好，并以.nmo格式输出(扩展名为nmo文献是在Virtools中用来存储人物、场景以及物体信息默认文献格式)。另一方面，.nmo文献将被导入到Virtools软件中。在Virtools中，通过添加模块脚本来实现交互。当所有交互设立完毕后，该虚拟交互系统将被发布。有两种办法可以进行系统发布：一种是打包生成.exe可执行文献，另一种是将文献保存为html+vmo格式，通过InternetExplorer进行发布。.III.演示平台功能化设计在此三维虚拟场景中，顾客通过不同演示办法观测和研习三维模型，为了获得更多有用信息，该三维模型是运用三维数据创立[6]。该虚拟演示系统是实时，它为顾客提供了不同演示漫游办法。A.场景演示设计1)演示导航演示导航也可被以为是通过途径进行演示。人物可以通过在虚拟场景中预先设计好道路进行漫游。在虚拟演示系统中，道路设定是与公园中景点分布相一致，而这将会被提前记录和保存起来。顾客可以令虚拟人物在实现选取好道路上自由漫游，道路沿途景观便可一一呈当前顾客面前。2)人物演示a)设计人物虚拟人物被设计在演示系统中，在演示过程中，顾客可以再互动模式中控制人物进行漫游。顾客可以用鼠标或键盘，甚至其她交互设备来控制虚拟人物在虚拟场景中向前移动、向后移动、向左转、向右转以及旋转。考虑到人在旅途中所体现出生理特性，咱们为虚拟人物设计了两个属性：体力值和饥饿值，相应地咱们也设计了这些属性值变化规则。与此同步，咱们也为虚拟人物设计了背包。顾客如果点击背包按钮，便可打开背包。顾客点击X按钮，便可关闭信息面板。还是在图表2中，在背包中有几种食物。不同食物对缓和虚拟人物饥饿感限度是不同。在徒步漫游过程中，虚拟人物体力值会逐渐减少，饥饿限度会逐渐增长，“饥饿限度”状态栏显示了人物当前饥饿值，如果虚拟人物停下来休息，体力值便会升高，如果虚拟人物补充某些食物，饥饿值就会减少。虚拟人物体力值和饥饿值重要功能模块见图表3。图表2人物面板图表3体力值变化实现b)人物运动在Virtools中，虚拟人物移动有两种类型办法：一种是基于二维图像持续帧来进行控制和调用，另一种办法是对三维模型实时移动数据进行测算和响应。二维图像持续帧实现运用了Virtools中独有动态构造。不同动态持续图像由响应键盘消息驱动，从而形成了持续动画。普通图像持续帧由48幅不同角度图像构成，从而保证了视觉上持续性。在Virtools中，三维模型虚拟人