基于XNA的虚拟漫游系统的设计与实现.pdf

第25卷第15期甘肃科技25No．15
2009年8月GansuScienceandTechnologyAE罾2oo9

基于XNA的虚拟漫游系统的设计与实现

殷素峰，陈汉民，梁智峰，刘志宁
(1．河北科技大学机械学院，河北石家庄050054；2．东莞理工学院城市学院，广东东莞523106)

摘要：将XNA引进虚拟漫游系统，以东莞理工学院城市学院机电楼为研究对象，建立了以XNA为开发环境的漫游
系统，用MicrosoftVisualC柏离写程序，实现漫游功能。
关键词：xNA；c撑；漫游；建模
中图分类号：Tl：r311

虚拟现实是一项综合集成技术，是人们通过计
算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新2三维建模
方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，机电楼的建模主要包括普通教学设备建模、机
虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。虚拟场景漫械类设备建模和机电楼整体结构建模。由于普通教
游是虚拟现实技术中具代表性的应用之一，是虚拟学设备和机械类设备非常多，我们采用分层的方法
场景构建技术和虚拟漫游控制技术的有效结合，具建立，提高运行速度。根据漫游时逼真度的需求，对
有很好的研究意义和开发前景。机电楼内各种设备进行分类，这样可以根据不同的
以东莞理工学院城市学院机电楼为研究对象，设备类型采用不同的建模方法。
主要包括机电楼整体模型、内部结构和各种设备，建普通教学设备包括电脑、办公台、办公椅、储物
立三维虚拟漫游系统，实现漫游功能。柜和冷气机等。在机电楼每间课室内都有这些常见
的教学设备，基于模型比较简单，建模精度要求低，
1虚拟漫游系统介绍再加上数目多，对这些设备采用3DSMAX来建模，
为了实现楼体的三维虚拟漫游，首先利用Auto．利用其简单便捷的操作，以及其内部包含大量丰富
CAD便捷的二维绘图功能，根据实地测量数据绘制的现成模板，可以提高效率。
平面图，然后利用三维造型软件(如Rhino、机械类设备，是指机电楼内加工机床设备，如车
3DSMAX、Pro／E等)将机电楼内的主体机构和各种床、铣床和各类测量仪等。考虑到机械类设备的建
机械、教学设备进行三维建模，并用VRay、PhotoShop模比较复杂，故选用Pro／E来建立这些模型。结合
渲染、美化模型。最后以XNA作为漫游的开发平Pro／Engineer参数化设计的优点，在建立复杂机械
台，利用MicrosoftVisualc样编写程序，实现楼体漫设备模型时，先将复杂设备拆开若干个零件建模，再
游。软件使用流程如图1所示，具体制作流程如图将其装配，最后实现机械设备的运动仿真。
2所示。在机电楼主体结构的建模过程中，主要涉及各
-i三髓撬卜种梁、柱和曲面，数据量大，并且需要将各种教学和
__J●删麟三|睡攫L●机械类设备导入主体结构中，占用内存大，运行速度
慢，所以选择Rhino软件，Rhino具有操作简便，通用
-dP三髓疆L
性强和占用内存少等优点。
图1软件使用流程
3后期处理
臣口_1==]]为了得到美观的建模效果，采用VRay、Photo-
Shop对三维模型进行渲染、纹理、贴图、色调等处
理，在保障优良的视觉效果前提下，提高了虚拟现实
叵吨匝至匦系统的运行效率。渲染结果的好坏直接决定了场景
图2具体制作流程在XNA中的实时效果，VRay“渲染到纹理”功能成
第15期殷素峰等：基于XNA的虚拟漫游系统的设计与实现l7

功解决把渲染得到的效果带到XNA中，增强了真实
感。如果对物体不进行“烘焙”而直接导人XNA
中，其真实感效果较差，可以说“渲染到纹理”功能
是衔接前期和后期的一个很关键的一步。
3．1澶染
渲染是将颜色、阴影、灯光效果等加入到几何体
中，主要目的就是使模型看上去更有真实感。V—
Ray提供了单独的渲染程序，方便使用者渲染各种
图4漫游线路图之一
模型。渲染工作主要包括机电楼模型的材质和灯
光，因为三维场景模拟太阳光，所以采用了平行光
源，加上灯光后，还要计算阴影、反射、漫射等J。
“烘培”是为了将光照效果加到物体的纹理上，最后
作为图片文件储存起来，通过“烘培”后的物体模型
导入到驱动平台以后就会产生光照的效果。楼体渲
染后效果图如图3所示。

图5漫游线路图之二
进后退·
／／cm．Y=cm．Y+x；

eamposition．Y=eamposition．Y+Y；
em．Y=．cm．Y+y；／／向左右移动
em．X=cm．X+x；
camposition．X：camposition．X+／，上
圈3机电楼主体澶染效果移动
3．2纹理贴图cm．Z=cm．Z+z；
纹理贴图是把二维图像位图上的像素值映射到eamposition．Z=camposition．Z+z；
三维实体模型的对应顶点上，以增强实体模型的真foreach(Model