虛擬現(xiàn)實(shí)課件

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)初探,地理信息論壇系列講座（四,2021年3月9日,主要內(nèi)容,一 概述 二 vr硬件及交互設(shè)備 三 虛擬現(xiàn)實(shí)與網(wǎng)絡(luò)gis 四 虛擬現(xiàn)實(shí)主要開發(fā)技術(shù) 五 虛擬環(huán)境建模及其工具 六 開發(fā)實(shí)例：南京師范大學(xué)仙林校區(qū)虛擬校園 七 發(fā)展展望與存在的問題 附錄：參考文獻(xiàn),一 概述,虛擬現(xiàn)實(shí)是高度發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)在各種領(lǐng)域的應(yīng)用過程中的結(jié)晶和反映，不僅包括圖形學(xué)、圖像處理、模式識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)、人工智能等高性能計(jì)算技術(shù)，而且涉及數(shù)學(xué)、物理、通信，甚至與氣象、地理、美學(xué)、心理學(xué)和社會(huì)學(xué)等相關(guān),1.1 什么是虛擬現(xiàn)實(shí),虛擬現(xiàn)實(shí)或稱虛擬環(huán)境,是由計(jì)算機(jī)生成的.具有臨場(chǎng)感覺的環(huán)境,它是一種全

2、新的人機(jī)交互系統(tǒng). 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本質(zhì)上說是一種高度逼真地模擬人在現(xiàn)實(shí)生活中視覺.聽覺.動(dòng)作等行為的交互技術(shù). 傳統(tǒng)的信息處理環(huán)境一直是“人適應(yīng)計(jì)算機(jī)”，而當(dāng)今的目標(biāo)或理念是要逐步使 “計(jì)算機(jī)適應(yīng)人”，人們要求通過視覺、聽覺、觸覺、嗅覺，以及形體、手勢(shì)或口令，參與到信息處理的環(huán)境中去，從而取得身臨其境的體驗(yàn)。這種信息處理系統(tǒng)已不再是建立在單維的數(shù)字化空間上，而是建立在一個(gè)多維的信息空間中。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是支撐這個(gè)多維信息空間的關(guān)鍵技術(shù),1.2虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn),浸沒感 (immersion) 交互性 (interaction) 想象性 (imagination,浸沒感 (immersion,v計(jì)算機(jī)

3、產(chǎn)生一種人為虛擬的環(huán)境，這種虛擬的環(huán)境是通過計(jì)算機(jī)圖形構(gòu)成的三維數(shù)字模型，編制到計(jì)算機(jī)中去產(chǎn)生逼真的“虛擬環(huán)境”,從而使得用戶在視覺上產(chǎn)生一種沉浸于虛擬環(huán)境的感覺,這就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的浸沒感(immersion)或臨場(chǎng)參與感,交互性 (interaction,虛擬現(xiàn)實(shí)與通常cad系統(tǒng)所產(chǎn)生的模型以及傳統(tǒng)的三維動(dòng)畫是不一樣的，它不是一個(gè)靜態(tài)的世界，而是一個(gè)開放、互動(dòng)的環(huán)境，虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境可以通過控制與監(jiān)視裝置影響或被使用者影響，這是vr的第二個(gè)特征，即交互性（interaction,想象性 (imagination,虛擬現(xiàn)實(shí)不僅僅是一個(gè)演示媒體，而且還是一個(gè)設(shè)計(jì)工具。它以視覺形式反映了設(shè)計(jì)者的思想

4、，比如當(dāng)在蓋一座現(xiàn)代化的大廈之前，你首先要做的事是對(duì)這座大廈的結(jié)構(gòu)、外形做細(xì)致的構(gòu)思，為了使之定量化，你還需設(shè)計(jì)許多圖紙，當(dāng)然這些圖紙只能內(nèi)行人讀懂，虛擬現(xiàn)實(shí)可以把這種構(gòu)思變成看得見的虛擬物體和環(huán)境，使以往只能借助傳統(tǒng)沙盤的設(shè)計(jì)模式提升到數(shù)字化的即看即所得的完美境界，大大提高了設(shè)計(jì)和規(guī)劃的質(zhì)量與效率。這是vr所具有的第三類特征，即想象性（imagination,1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)的分類,桌面虛擬現(xiàn)實(shí) 沉浸的虛擬現(xiàn)實(shí) 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí) 分布式虛擬現(xiàn)實(shí),1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)與三維動(dòng)畫的區(qū)別,1.5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)實(shí)中的運(yùn)用,許多游戲廠商,為了使游戲人物的動(dòng)作更逼真,常常就會(huì)使用動(dòng)作捕獲系統(tǒng). 虛擬

5、現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電影中的運(yùn)用. 例子:黑客帝國(guó) 商品展示(如家居,家電等,二 vr硬件及交互設(shè)備,一個(gè)典型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)由空間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、人體數(shù)據(jù)捕捉系統(tǒng)、三維顯示設(shè)備、三維控制設(shè)備以及和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成?？臻g數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、人體數(shù)據(jù)捕捉系統(tǒng)為虛擬環(huán)境建立空間模型；三維顯示設(shè)備、三維控制設(shè)備同屬于三維交互設(shè)備，設(shè)計(jì)和制造出性能優(yōu)越的三維交互設(shè)備是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)鍵,空間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),人體數(shù)據(jù)捕捉系統(tǒng),計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 超級(jí)圖形工作站,三維控制設(shè)備,三維顯示設(shè)備,采集,交互,空間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),空間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過衛(wèi)星遙感、航空遙感和全球定位系統(tǒng)等獲取及時(shí)空間數(shù)據(jù)，建立準(zhǔn)確可靠的虛擬現(xiàn)實(shí)空間環(huán)境。遙感是一種利

6、用物體反射和輻射電磁波的固有特性，通過貫徹電磁波、識(shí)別物體以及物體存在環(huán)境條件的技術(shù),人體數(shù)據(jù)捕捉系統(tǒng),人體數(shù)據(jù)捕捉設(shè)備，可以實(shí)事的記錄人體的各項(xiàng)數(shù)據(jù)和動(dòng)作，包括人體動(dòng)作、面部表情、生理指數(shù)、氣味、語音等,三維交互設(shè)備,常見的三維顯示設(shè)備有頭盔式顯示器和立體眼鏡等。 頭盔式顯示器采用立體圖繪制技術(shù)來產(chǎn)生兩幅相隔一定間距的透視圖，并直接顯示到對(duì)應(yīng)于用戶左、右眼的兩個(gè)顯示器上。新型的頭盔式顯示器都配以磁定位傳感器，可以測(cè)定用戶的視線方向，使場(chǎng)景能夠隨著用戶視線的改變而作出相應(yīng)的變化,三維交互設(shè)備,三維空間控制設(shè)備共同特征是至少能夠控制六個(gè)自由度(degree of freedom)，對(duì)應(yīng)于描述三維

7、對(duì)象的寬度、高度、深度、俯仰(pitch)角、轉(zhuǎn)動(dòng)(yaw)角和偏轉(zhuǎn)(roll)角。常見的三維控制設(shè)備有數(shù)據(jù)手套、跟蹤球、三維探針、三維鼠標(biāo)器及三維操作桿等。 數(shù)據(jù)手套的出現(xiàn)，為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供了一種全新的交互手段，可以為用戶提供一種非常真實(shí)自然的三維交互手段,高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng),高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)；實(shí)時(shí)、逼真圖形圖像生成與顯示技術(shù)；多種聲音的合成與聲音空間化技術(shù)；多維信息數(shù)據(jù)的融合、數(shù)據(jù)壓縮以及數(shù)據(jù)庫(kù)的生成；包括命令識(shí)別、語音識(shí)別，以及手勢(shì)和人的面部表情信息的檢測(cè)等在內(nèi)的模式識(shí)別；分布式與并行計(jì)算，以及高速、大規(guī)模的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)技術(shù),三 虛擬現(xiàn)實(shí)與網(wǎng)絡(luò)、gis

8、,現(xiàn)在的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)綜合了各學(xué)科的最新研究成果，包括計(jì)算機(jī)科學(xué)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、遙感科學(xué)等多領(lǐng)域的成果。本節(jié)主要內(nèi)容： 虛擬gis 網(wǎng)絡(luò)虛擬gis 分布式gis 地理協(xié)同,3.1虛擬gis,計(jì)算機(jī)科學(xué)中圖形技術(shù)和人機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展，特別是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的推廣，為gis提供了一種新的分析地學(xué)數(shù)據(jù)和探索地學(xué)問題的技術(shù)平臺(tái)，推動(dòng)著gis技術(shù)同虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和可視化技術(shù)的融合，拓展了多維gis、特別是三維gis研究的內(nèi)涵，提供了全新的空間數(shù)據(jù)分析模式和新的gis應(yīng)用模式。當(dāng)前國(guó)際上把這種結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和科學(xué)計(jì)算可視化技術(shù)而設(shè)計(jì)的多維gis系統(tǒng)稱之為虛擬gis系統(tǒng)“virtual gis

9、（vgis,32網(wǎng)絡(luò)虛擬gis介紹,同網(wǎng)絡(luò)結(jié)合是當(dāng)前虛擬gis發(fā)展的方向。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)虛擬gis不但為人們通過網(wǎng)絡(luò)來分析空間數(shù)據(jù)和解決空間問題提供了技術(shù)平臺(tái)，同時(shí)通過“沉浸式”的虛擬現(xiàn)實(shí)模式，為人們通過虛擬的地理空間交互提供了可能性，從而為研究虛擬地理環(huán)境提供了理想平臺(tái),網(wǎng)絡(luò)虛擬gis架構(gòu),1. 一種虛擬gis是以網(wǎng)絡(luò)gis為基礎(chǔ)，將虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)同gis的client端連接起來，在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中提供簡(jiǎn)單的空間分析功能或是將gis的分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)格式，供虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)觀察； 2. 另一種虛擬gis是基于分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中擴(kuò)展空間數(shù)據(jù)類型的支持能力，提供

10、簡(jiǎn)單的空間分析功能,web虛擬gis的總體結(jié)構(gòu),33 corba在網(wǎng)絡(luò)虛擬gis系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的作用,corba是當(dāng)前主流的分布式對(duì)象計(jì)算平臺(tái)之一，corba平臺(tái)以成為當(dāng)前計(jì)算機(jī)工業(yè)界所廣泛接受，并且完全開放地分布式網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。分布式對(duì)象是corba設(shè)計(jì)的基礎(chǔ).具有可伸縮性、安全性、負(fù)載均衡能力和容錯(cuò)能力、實(shí)時(shí)性，為設(shè)計(jì)特別性能要求的分布式系統(tǒng)提供了理性平臺(tái)。 通過基于corba網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)來設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)虛擬gis，通過重用corba的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和基本網(wǎng)絡(luò)服務(wù)大大的簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)虛擬gis網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度，基于corba可以使網(wǎng)絡(luò)虛擬gis采用較靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),基于corba命名服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)vgis系統(tǒng)映象概念圖,

11、34 虛擬地理環(huán)境與地理協(xié)同,虛擬地理環(huán)境，是以化身為基礎(chǔ)的多用戶分布式三維智能虛擬環(huán)境，是地球空間環(huán)境特定地理現(xiàn)象與規(guī)律的數(shù)字與多通道感知表達(dá)、計(jì)算與模擬，可用于地球多維信息的綜合管理與多媒體集成發(fā)布、人機(jī)交互/交融式創(chuàng)新式地球科學(xué)研究、分布式協(xié)同規(guī)劃、設(shè)計(jì)與決策等,用戶化身,在虛擬地理環(huán)境中，兩個(gè)用戶的化身可以在同一個(gè)虛擬地理位置進(jìn)行面對(duì)面的交流。而化身作為真實(shí)用戶的一種表達(dá)，它的信息源可以包含視覺、聽覺甚至味覺等多種信息源，使得用戶擁有一種沉浸感，可以身臨其境的感受到本身是虛擬地理環(huán)境中的一部分。視覺聽覺等信息源可以傳達(dá)協(xié)同工作者對(duì)事情的真實(shí)態(tài)度和情緒，是虛擬地理環(huán)境中協(xié)同工作者之間交流

12、的重要組成部分，并且在分析地理數(shù)據(jù)和決策規(guī)劃中也都起著非常重要的作用,交流模式,對(duì)于虛擬地理環(huán)境不但要有真實(shí)的地理背景，而且要為協(xié)同工作者們提供一個(gè)可靠的信息交流的平臺(tái)。為此，我們更加需要研究如何改進(jìn)人與人之間的交流模式，增強(qiáng)在虛擬地理環(huán)境中化身之間的各種交流。 目前，按照交流的時(shí)效性分類 - 非即時(shí)交流：電子郵件和公告板 即時(shí)交流：交互性、實(shí)時(shí)性好，主要包括傳統(tǒng)二維場(chǎng)景、三維場(chǎng)景、流媒體技術(shù)和結(jié)合模式等,四 虛擬現(xiàn)實(shí)主要開發(fā)技術(shù),vrml xml x3d java3d,vrml,xml,地理實(shí)體,x3d,java3d,在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，vrml/geovrml、xml、x3d、gml以及ja

13、va3d技術(shù)各有所長(zhǎng)，互為補(bǔ)充，利用vrml的圖形建模功能，xml的國(guó)際化、結(jié)構(gòu)化、模塊化的特性以及java強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)編程語言，共同組成一個(gè)強(qiáng)大的虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)環(huán)境,4.1 vrml,1994年，在瑞士日內(nèi)瓦舉行的第一屆國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)上，提出為創(chuàng)建三維網(wǎng)絡(luò)的界面便于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膙rml。 1995年，vrml1.0版本正式推出。 1996年，在對(duì)1.0版本進(jìn)行重大改進(jìn)的基礎(chǔ)上推出了2.0版本，其中添加了場(chǎng)景交互、多媒體支持，碰撞檢測(cè)等功能。 1997年，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)組織的評(píng)估后，vrml2.0成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并改稱vrml97,vrml簡(jiǎn)例,sphere.wrl#vrml v2.0 utf8shape

14、#定義節(jié)點(diǎn)，含有兩個(gè)屬性appearance appearance #外觀屬性 material material #material(材質(zhì))，emissivecolor 1 0 0 #材質(zhì)反光性 geometry sphere #幾何屬性 radius 1,4.3 xml,xml的英文全名是extensible markup language，中文譯名為可延伸式標(biāo)記語言。它是一個(gè)由w3c(world wide web consortium)所推廣的結(jié)構(gòu)化信息交換標(biāo)準(zhǔn)，并且已經(jīng)廣泛地被使用。vrml采取xml作為編碼的主要原因是因?yàn)閤ml具備國(guó)際化的特性、結(jié)構(gòu)化的格式和模塊化的對(duì)象等優(yōu)勢(shì)。藉由

15、已經(jīng)被明確制定落實(shí)的xml規(guī)范，x3d以xml為語法是容易被實(shí)現(xiàn)的，而不需要龐大的反向工程(reverse engineering,xml與gis,xml可以在gis應(yīng)用中發(fā)揮什么樣的作用？利用xml我們可以定義查詢，其實(shí)這和傳統(tǒng)的gis查詢沒有什么不同，比如可以說“ 根據(jù)用戶指定的區(qū)域進(jìn)行水淹分析，并且返回結(jié)果”，響應(yīng)消息就可能是基于xml格式的“分析結(jié)果在以下圖形中”。與傳統(tǒng)方式不同 之處在于，xml將查詢的地理數(shù)據(jù)和請(qǐng)求統(tǒng)一包含在了一個(gè)單獨(dú)的xml文檔中，響應(yīng)信息也在 xml文檔中。 xml支持自定義標(biāo)記，提供了強(qiáng)有力的擴(kuò)展機(jī)制，這必然會(huì)出現(xiàn)許多gis行業(yè)獨(dú)有的標(biāo)記,xml與gis,op

16、engis consortium(ogc) 適時(shí)推出了gis的xml標(biāo)記集gml(geography markup language)，為xml在gis中的應(yīng)用提供了良好的規(guī)范化道路，得到了行業(yè)內(nèi)眾多公司的支持。 利用xml，我們能夠?qū)崿F(xiàn)許多gis任務(wù)- 瀏覽和生成影像，如svg, vml and x3d格式； 可以進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，如xslt, 可以進(jìn)行schema配置，如dtd, xml schema等； 可以進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，如xpointer和xql等，還可以運(yùn)行在不同的平臺(tái)上，如pda等,4.3 x3d,x3d全名是extensible3d(x3d早期的名稱叫做vrml-ng，vrml ne

17、xt generation)。它是下一代具擴(kuò)充性的3d圖形規(guī)范，并且延伸了vrml97的功能。x3d名稱的由來是整合了xml(extensible markup language)和vrml(virtual reality modeling language)。 x3d 是 vrml的繼承。vrml(virtual reality modeling language - 虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言)是原來的網(wǎng)絡(luò)3d圖形的iso標(biāo)準(zhǔn)(iso/iec 14772,x3d的目標(biāo),1.包含vrml97的功能。(仍然可以使用x3d的技術(shù)瀏覽vrml的內(nèi)容) 2.與xml整合。(可以使用xml來展現(xiàn)vrml97的功

18、能) 3.組件化。(封裝經(jīng)量級(jí)的核心(core)技術(shù)，使其能夠輕易地加入 新的功能) 4.擴(kuò)充性。(使用組件去增加新的節(jié)點(diǎn)，并且符合核心技術(shù)的執(zhí)行碼) 5.使用 java 保證的平臺(tái)通用性,4.4 java3d,由于vrml、gml、x3d等空間建模語言載程序設(shè)計(jì)方面的欠缺，因此迫切需要一種高級(jí)編程語言來代替原有的腳本編寫的功能。java的網(wǎng)絡(luò)性和操作平臺(tái)無關(guān)性以及其對(duì)三維圖形的強(qiáng)有力支持，使得他在未來的三維開發(fā)市場(chǎng)中占據(jù)重要的位置。 java3d則提出了一種新的基于視平臺(tái)的視模型和輸入設(shè)備模型的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案.它不僅提供了建造和操作三維幾何物體的高層構(gòu)造函數(shù),而且利用這些構(gòu)造函數(shù)還可以建造復(fù)雜

19、程度各異的虛擬場(chǎng)景,這些虛擬場(chǎng)景大到宇宙天體,小到微觀粒子,五 虛擬環(huán)境建模及其工具,虛擬環(huán)境建模的基本原理是通過三維建模軟件在三維空間建立與現(xiàn)實(shí)物體一樣的三維模型，然后獲取現(xiàn)實(shí)物體的屬性和紋理數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行渲染，做成仿真模型后再通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，最后導(dǎo)入三維實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)軟件進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)仿真演示。 環(huán)境建模技術(shù) 環(huán)境建模流程 autocad 和3dsmax 結(jié)合進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)仿真 multigen creator 和vega 進(jìn)行三維仿真,51 環(huán)境建模技術(shù),euclidean-geometry方法（歐基里德幾何方法） fractal-geometry方法（不規(guī)則碎片形幾何方法） physically

20、based modeling （基于物體的建模方法） image based rendering （基于圖像的建模方法） 混合建模技術(shù)：physically based rendering和image based rendering，是未來虛擬環(huán)境建模的發(fā)展方向,52 環(huán)境建模流程,現(xiàn)實(shí)世界,數(shù)據(jù)和紋理采集,三維建模,仿真渲染,數(shù)據(jù)輸出,實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng),景觀仿真,5.3 autocad 和3dsmax 結(jié)合進(jìn)行三維景觀動(dòng)態(tài)仿真,autocad 和3dsmax 軟件是目前工程界應(yīng)用最廣泛的兩種軟件。 autocad 軟件在構(gòu)造、編輯二維圖形方面功能強(qiáng),使用方便,并且開放性好,有auto lisp 編程

21、語言的支持等許多優(yōu)點(diǎn)。 3dsmax 軟件在三維造型、動(dòng)畫和渲染等方面有很大的優(yōu)越性,vr數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換,在用3ds max為vr系統(tǒng)創(chuàng)作好模型后，結(jié)合vr系統(tǒng)的要求，看是否需要采用諸如lod（level of detail）模型，如果需要可利用max 自帶的lod插件直接生成對(duì)象的lod模型，最后根據(jù)vr系統(tǒng)的編輯環(huán)境將模型輸出為編輯環(huán)境所能接收的文件類型，如vrml97或dxf 等格式的文件,在autocad 中進(jìn)行精確的二維建模，生成*.dwg 文件,在3ds max 中制作成效果圖和動(dòng)畫輸出,處理和制作各種紋理貼圖，并在3ds max 中作立體渲染,導(dǎo)入3ds max 中建立三維立體模型

22、,5.4 multigen creator 和vega 進(jìn)行三維景觀動(dòng)態(tài)仿真,multigen creator 系列軟件， 由美國(guó)multigen-paradigm公司開發(fā)，它擁有針對(duì)實(shí)時(shí)應(yīng)用優(yōu)化的open flight 數(shù)據(jù)格式，強(qiáng)大的多邊形建模、矢量建模、大面積地形精確生成功能，以及多種專業(yè)選項(xiàng)及插件，能高效、最優(yōu)化地生成實(shí)時(shí)三維（rt3d）數(shù)據(jù)庫(kù)，并與后續(xù)的實(shí)時(shí)仿真軟件緊密結(jié)合，在視景仿真、模擬訓(xùn)練、城市仿真、交互式游戲及工程應(yīng)用、科學(xué)可視化等實(shí)時(shí)仿真領(lǐng)域有著世界領(lǐng)先的地位,autocad 和3ds max 結(jié)合進(jìn)行三維建模，生成*.3ds 文件。 維建模，生成*.dwg 文件,導(dǎo)入mu

23、ltigen paradigm creator 中對(duì)三維立體模型進(jìn)行紋理貼圖和渲染，并輸出為openflight 文件（*.flt,把openflitht 文件導(dǎo)入multigen paradigm vega 中對(duì)三維立體模型進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)漫游和動(dòng)畫輸出功能,更專業(yè)的建模工具和專業(yè)模塊,terrain bundle（大面積精確三維地形功能集成，需creator pro 模塊）； road tools（標(biāo)準(zhǔn)道路生成工具，與base creator、creator pro 均能結(jié)合,paradigm-vega,構(gòu)建高級(jí)實(shí)時(shí)仿真的高效工具 vega 是開發(fā)實(shí)時(shí)視覺和聽覺仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)和通用視

24、頻應(yīng)用的業(yè)界領(lǐng)先的軟件環(huán)境。 vega 包括圖形環(huán)境lynx，一套可以提供最充分的軟件控制和最大程度靈活性的完整的應(yīng)用編程接口，一系列相關(guān)的庫(kù)和audioworks2 實(shí)時(shí)多通道音響系統(tǒng)。 vega及其可選模塊能運(yùn)行在視窗nt 操作系統(tǒng)和sgi irix 操作系統(tǒng)，并支持大量種類的數(shù)據(jù)庫(kù)加載器,open flight 格式及apis,open flight 是multigen 開發(fā)的，在視覺仿真領(lǐng)域最為流行的標(biāo)準(zhǔn)文件格式。 open flight 采用幾何層次結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)屬性來描述三維物體，允許用戶直接對(duì)層次結(jié)構(gòu)及節(jié)點(diǎn)進(jìn)行操作，保證從大型數(shù)據(jù)庫(kù)到物體單個(gè)頂點(diǎn)的精確控制。 邏輯層次結(jié)構(gòu)及細(xì)節(jié)層次、

25、截取組、繪制優(yōu)先級(jí)、分離面等功能，使得圖像產(chǎn)生器知道何時(shí)及如何繪制三維場(chǎng)景，極大地提高了實(shí)時(shí)系統(tǒng)的性能。 open flight apis(c 語言開發(fā)環(huán)境)，可以擴(kuò)展原有的功能及算法，開發(fā)用戶自定義的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)體,multigen creator/vega仿真應(yīng)用實(shí)例,虛擬洛杉磯,虛擬深圳中心區(qū),六 開發(fā)實(shí)例：南京師范大學(xué)仙林校區(qū)虛擬校園,虛擬新校區(qū)，就是在計(jì)算機(jī)環(huán)境中，虛擬再現(xiàn)新校區(qū)的景觀，通過頭盔、三維鼠標(biāo)等設(shè)備，人們可以進(jìn)入到虛擬的新校區(qū)進(jìn)行漫游，領(lǐng)略校園的美景，通過這個(gè)途徑讓更多的人對(duì)新校區(qū)有清晰的認(rèn)識(shí)，對(duì)于該地區(qū)的發(fā)展規(guī)劃及交通、旅游等方面有更明確的目標(biāo),軟硬件環(huán)境,硬件設(shè)備：sgi

26、 octane圖形工作站兩臺(tái)，intergraph nt工作站，ibm p550微機(jī)一臺(tái)，頭盔，操縱桿，三維鼠標(biāo)，立體眼鏡，intergraph高精度掃描儀，刻錄機(jī)，磁帶機(jī)（4mm），外置50g硬盤； 軟件支持：數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量軟件- virtuozo 3.1；gis軟件-arcinfo7.1，arcview3.1，imagis；vr軟件-multigen，vega；圖象處理軟件- photoshop 5.0；三維建模軟件-autocad，3d max,實(shí)施步驟 1：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段,1）原始資料：包括南京師范大學(xué)仙林校區(qū)大比例尺航攝相片（影像比例尺1:2500）；相機(jī)檢校參數(shù)文件；地面控制點(diǎn)文件。

27、（2）元數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)：包括航攝比例尺分母；航高；航攝儀焦距；航攝單位；航攝日期；航片數(shù)；航片編號(hào)；高斯-克呂格投影帶號(hào)；分帶方式；中央子午線和標(biāo)準(zhǔn)緯線等,步驟2：數(shù)據(jù)預(yù)處理階段,數(shù)據(jù)采集：將航攝相片經(jīng)掃描數(shù)字化，轉(zhuǎn)入數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量軟件中。利用virtuozo3.1建立南京師范大學(xué)仙林校區(qū)的數(shù)字高程模型dem，獲得正射影像圖并測(cè)得這一地區(qū)的建筑模型數(shù)據(jù)以及道路、湖泊等屬性數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：將數(shù)據(jù)采集階段獲得的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，分別按地形數(shù)據(jù)、文化數(shù)據(jù)和建筑數(shù)據(jù)等方式轉(zhuǎn)入虛擬現(xiàn)實(shí)建模軟件multigen中。在完成了上述轉(zhuǎn)換過程后，用戶成功實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換，將測(cè)量數(shù)據(jù)通過gis轉(zhuǎn)換為創(chuàng)建數(shù)字虛擬城市所需的數(shù)據(jù)格式，如數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)ded、數(shù)字文化數(shù)據(jù)dfd、建筑模型數(shù)據(jù)flt、紋理數(shù)據(jù)tiff或jpg格式,步驟3 數(shù)據(jù)建模階段,1）地形數(shù)據(jù)處理：將數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)ded通過選擇合適的算法建立起三維地表模型，按照與地表模型相對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度坐標(biāo)，貼上正射影像圖作為地表紋理，形成仙林校區(qū)的真實(shí)的三維地貌景觀。 （2）屬性數(shù)據(jù)處理：數(shù)字文化數(shù)據(jù)dfd，如道路、湖泊等，可按照不同的地物屬性分層輸入multigen，選擇或重新建立對(duì)應(yīng)的特征碼（featureid）和表面材質(zhì)碼（smc），賦予其適當(dāng)?shù)募y理。然后選擇合適的投影方式，按照與地表模型對(duì)應(yīng)的經(jīng)