基于VRML的3D虛擬景區(qū)系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

1、作者簡介:崔丹丹(1977-,女,碩士,講師,研究方向:網(wǎng)站開發(fā),圖形圖像。收稿日期:2012-05-04基于VRML 的3D 虛擬景區(qū)系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)崔丹丹,李響(開封大學軟件學院,河南開封475004摘要:虛擬景區(qū)漫游是虛擬現(xiàn)實在旅游領域的一個應用,是利用虛擬現(xiàn)實技術和計算機圖形學等技術實現(xiàn)對景區(qū)場景的仿真再現(xiàn)、對景區(qū)進行交互式的瀏覽,是旅游宣傳中的有效手段。本研究對虛擬景區(qū)系統(tǒng)的三維建模方法、渲染、實現(xiàn)動態(tài)與互動的過程提出了見解,并實現(xiàn)了3D 虛擬清明上河園系統(tǒng)的設計。關鍵詞:虛擬現(xiàn)實;3ds max ;VRML ;景區(qū)漫游中圖分類號:TP315文獻標識碼:A文章編碼:1672-6251

2、(201207-0027-02Design and Implementation of 3D Virtual Scene System Based on VRMLCUI Dandan,LI Xiang(The Software College of Kaifeng University,Henan Kaifeng 475004Abstract:Virtual scene roaming is an application of virtual reality in tourism area and simulates the scenic area and views the scenic a

3、rea based on the virtual reality technology and computer graphics technology.In this paper,the 3D modeling method,the rendering and the process of interaction realization were introduced and finally,the design of 3D virtual system of Qingming River Park was realized.Key words:virtual reality;3ds max

4、;VRML;scene roaming農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡信息AGRICULTURE NETWORK INFORMATION·研究與開發(fā)·2012年第7期1引言虛擬現(xiàn)實技術簡稱VR ,綜合利用了計算機圖形學、仿真技術、多媒技術、人工智能技術、計算機網(wǎng)絡技術、并行處理技術和多傳感器技術,模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感覺器官功能,使人能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界中,并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互,創(chuàng)建了一種多維信息空間,具有廣闊的應用前景。本研究對虛擬現(xiàn)實的三維建模方法、渲染、實現(xiàn)動態(tài)與互動的過程進行了詳細的闡述,并實現(xiàn)了一個3D 景區(qū)的虛擬漫游。2關鍵技術用VRML 建

5、立復雜三維模型是相當繁難的,且毫無直觀性3D Studio MAX 因其強大的三維建模和動畫制作功能恰好可以彌補VRML 這方面的不足。為了更好、更全面地支持VRML 2.0,3D Studio MAX 提供了VRML 2.0Helpers 以幫助建立VRML 對象,它包含了幾乎全部的VRML 特有造型,極大地方便了VRML 世界的建立。本研究所介紹的系統(tǒng)模型就是利用3DSMax 建模,并利用其中的VRML 輔助工具進行交互性制作。3虛擬景區(qū)漫游系統(tǒng)的實現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu)建模過程中對于不同種類的實體采用不同的建模方式非常重要,恰當?shù)倪x擇不僅可以達到逼真的效果,而且可使場景中的模型復雜度大大降低,提高幀

6、速率。數(shù)據(jù)庫的層次視圖結(jié)構(gòu)對運行系統(tǒng)的實時性影響很大。一般來講,層次視圖的空間結(jié)構(gòu)比線性結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)更有利于圖像生成器快速剔除不在視錐體內(nèi)的幾何體,空間層次結(jié)構(gòu)效率最高。為了提高系統(tǒng)運行的實時性,虛擬景區(qū)模型數(shù)據(jù)庫層次視圖采用空間結(jié)構(gòu)。虛擬景區(qū)系統(tǒng)場景模型建立的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。使用照明、材質(zhì)和動畫的一般方法創(chuàng)建場景,特圖1虛擬景區(qū)系統(tǒng)場景模型結(jié)構(gòu)別注意創(chuàng)建并命名攝像機,它們將在VRML瀏覽器中列出,而且是導航的重要手段。(1植物的制作。3DS Max的透明貼圖是VRML 不支持的,所以不能使用常規(guī)的方法制作植物。應該先用圖形處理軟件,例如Photoshop,將樹木照片處理成無背景的GIF

7、格式,然后直接作為貼圖賦予一個平面。盡管看起來不很真實,但與給植物建造模型細節(jié)所付出的代價相比要小得多。VRML場景的瀏覽是實時互動的,所以僅使用一個面的樹木是不能滿足多角度觀察的。兩種方法可解決這個問題:一是用關聯(lián)復制將樹木平面復制一份,然后互相十字交叉,這樣不管在什么角度都能看到完整的樹,但這種情況僅適用于左右對稱的植物;第二個方法是使用攝像機對齊技術,使樹木的正面始終面對攝像機,但這種方法通過3DS Max不能直接實現(xiàn),必須手動修改VRML代碼來實現(xiàn)。(2制作地形。地形可以使用3DS Max中的位移修改器制作。位移修改器通過對三維物體施加一個灰度圖,使三維物體對應圖上亮的地方產(chǎn)生凸起,而

8、亮度的不同會導致凸起的程度不同。因此可以將設計的地形處理成一張灰度圖,再在3DS Max中作為位移修改器的貼圖施加到一個平面上,可以得到按照灰度圖生成的三維地形。VRML輔助對象的建立需要在Create面板中選取Helpers,然后從下拉式菜單中選擇VRML97選項,通過該面板中的按鈕進行對象的建立。在創(chuàng)建過程中,盡量保證把輔助對象圖標放置在它們所影響的對象旁邊。建立好輔助對象后,必須將輔助對象鏈接到其在場景中所影響的對象上,并以wrl格式輸出文件,保存類型選擇VRML97。最后,需要用VRML瀏覽器檢查效果,因為VRML97面板只提供了12個節(jié)點,所以在導出時會自動轉(zhuǎn)換一些建模結(jié)構(gòu)節(jié)點,但仍

9、不能完全包含VRML97中的54個節(jié)點。這時可以先用3DS Max建模,再導出wrl文件,然后用記事本或?qū)懽职鍋硇薷脑撐募?之后用原名保存?？蓪⑽募陷d到Web網(wǎng)絡服務器,并測試在Web上的運行效果,圖2為虛擬清明上河園系統(tǒng)的用戶界面。圖2虛擬清明上河園系統(tǒng)用戶界面4模型優(yōu)化初步完成模型的建立之后,通過瀏覽器測試,發(fā)現(xiàn)隨著將建筑物的場景平面圖放到相應位置時,瀏覽的速度就降了下來,有時還會發(fā)生停頓現(xiàn)象。除了采用混合建模、運用Inline節(jié)點將系統(tǒng)總體模型進行整合來減輕瀏覽器的負擔之外,還必須對系統(tǒng)總體模型進行性能優(yōu)化,優(yōu)化時應當從以下方面進行:減少多邊形;盡量少使用拷貝,多使用實例化對物體進行復制;可以使用紋理對模型進行表示的就盡量使用紋理,可以使用小紋理就不要使用大紋理;充分利用VRML提供的高級造型技術對場景的構(gòu)建進一步優(yōu)化。5結(jié)束語研究提出了一種基于VRML的