基于虚拟现实技术的校园场景构建.doc

基于虚拟现实技术的校园场景构建
张萌肖小祥唐斌易笑
（湖南省吉首大学张家界校区旅游与管理工程学院）
摘要：虚拟现实技术（简称VR），又称灵境技术，是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。本文介绍通过运用虚拟现实技术构建虚拟校园场景，运用三维场景建模技术在计算机中按照实际的地理地貌构建出校园的地理环境。从而实现虚拟场景的构建，完成虚拟校园的漫游，对校园的真实场景进行抽象和可视化。
关键词：虚拟现实，三维建模
1前言
虚拟现实技术是一门综合性信息技术，它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术。模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，从而与虚拟环境进行交互，创建了一种适人化的多维信息空间，具有广阔的应用前景。此技术会让使用者有如同身临其境一样体验三维空间内的感受[1]。它具有多感知性、沉浸性、交互性和想象性，使人有身临其境的感觉。
2校园场景的建模技术
虚拟场景模型是整个实时漫游系统的基础，模型的质量直接影响漫游系统的运行效果和逼真程度。如果完全用VRML语言建立复杂的三维模型是相当繁琐的并无直观性可言，而3DSMAX恰好弥补了VRML这方面的不足，3DSMAX强大的三维建模功能刚好完成模型的绘制。若使用两种建模方法相结合，可以得到效果逼真、数据量小、适于网络传输的三维模型。对于校园环境建模具体实施，可以按照快速建模的方法进行建模，其原理如图1所示

2.1利用VRML的建模
对于用VRML进行建模可以使用LOD技术，使用具有不同细节的描述方法得到一组模型。在不影响画面视觉效果的条件下，通过逐次简化景物的表面细节来减少场景的几何复杂性，从而提高绘制算法的效率。该技术通常对每一原始多面体模型建立几个不同逼近精度的几何模型。在绘制时，根据不同的标准选择适当的层次模型来表示物体。在虚拟场景的构建中，恰当地选择细节层次模型能在不损失图形细节的条件下加速场景显示，提高系统的响应能力。用VRML建立复杂的三维模型是很繁冗的，VRML只是提供了构建虚拟校园的简单方法，因此我们再利用她构造虚拟校园的时候，必须要编写冗长的代码而且还无法直观地对构造的虚拟校园进行及时的修改。
2.2利用3DSMAX建模
3DSMAX是一种功能强大的可视化建模工具，在对复杂的虚拟场景的构建中使用它可以得到适合用户需求的模型，同时可以实现场景设置，建筑材质设计，场景动画设置，运动路径设置，计算动画长度，创建摄像机并调节动画。在虚拟校园场景的构建中，充分利用3DSMAX提供的建模方法，例如直接创建几何体对象等，对其使用可以大大简化VRML编程的复杂程度。对三维建模成功后可以直接保存为VRML文件格式，在编辑环境中可以由VRML本身的节点实现一些场景的或物体的组合以及交互性和动态行为等。
3虚拟场景的实现
虚拟场景的实现是虚拟现实技术的一种[2]，是在虚拟现实建模语言的基础上建立的。在虚拟环境我们可以随意的走动、浏览等，得到与现实生活中一样的真实感受。在场景构建完后，系统还必须实现实时的场景调度管理，并在显示设备上实时绘制输出实景画面。对于三维场景的模型的优化和调度管理可以保证系统的实时性。
为了逼真地实现虚拟现实所描述的校园环境，必须对虚拟校园场景进行设计，包括三维地形建模和三维实体建模[3]。在虚拟校园建模中，楼群是比较重要的对象，一般在对楼群建模时，我们可以将楼群分为空心楼体和实心楼体。对于空心楼体等简单建筑物，可以利用相机拍摄外观，用Photoshop进行处理再采用VRML中几何节点构造的几何体拼贴纹理的方法进行建模。而对于实心楼梯等复杂的场景可以采用3DSMAX建模。
4虚拟场景的漫游
对于虚拟校园场景的漫游可以通过自动漫游和交互式漫游来实现。自动漫游实际就是虚拟校园中的动画，它主要是触发器和插值技术来实现。而在用户对虚拟校园进行漫游过程中，静态的虚拟环境不能满足用户的需求，用户可能会在虚拟场景中进行人机交互，这就产生了交互式漫游。由于3DSMAX中提供了人机交互功能有限，为了提供更多的交以及动画功能可以使用EON来描述运动。在用户漫游过程中当鼠标移动到装有传感器的虚拟对象时，虚拟对象因为感应到输入装置发出的动作而有所改变，从而产生交互。
5结语
利用VRML和3DSMAX实现了校园虚拟场景的总体模型的构建，给用户提供了一个虚拟现实场景，在漫游过程中能给人以更真实的感受。虚拟现实是一个充满活力、具有巨大应用前景的高新技术领域，它具有交互性、逼真性和沉浸感。在对虚拟校园的构建中，充分利用虚拟现实技术的特点，使用户在浏览时可以了解到一个更加真实的校园，便于人们对校园文化、历史、环境的认识。

参考文献
[1]舒建华.虚拟现实技术的应