虛擬現(xiàn)實的建模技術(shù) 課件

虛擬現(xiàn)實的建模技術(shù)虛擬現(xiàn)實的建模技術(shù)一、虛擬現(xiàn)實建模技術(shù)概述虛擬現(xiàn)實技術(shù)是在虛擬的數(shù)字空間中模擬真實世界中的事物,這就需要一個逼真的數(shù)字模型,于是虛擬現(xiàn)實建模技術(shù)就產(chǎn)生了。虛擬現(xiàn)實與現(xiàn)實到底像不像,是與建模技術(shù)緊密相關(guān)的,所以建模技術(shù)的研究具有非常重要的意義。按照建模方式的不同,現(xiàn)有的建模技術(shù)主要可以分為:幾何造型、掃描、基于圖象等幾種方法。一、虛擬現(xiàn)實建模技術(shù)概述虛擬現(xiàn)實技術(shù)是在虛擬的數(shù)字空間中模3.1.1幾何建模虛擬對象基本上都是幾何圖形構(gòu)成的。幾何建模主要處理具有幾何網(wǎng)絡(luò)特性的幾何模型的拓?fù)湫畔⒑蛶缀涡畔?。拓?fù)湫畔⑹侵肝矬w各分量的數(shù)目及其相互間的關(guān)系，包括點、線、面之間的連接關(guān)系、鄰近關(guān)系和邊界關(guān)系。幾何信息一般是指物體在歐式空間中的形狀（點線面），具有確定的位置和度量值。3.1.1幾何建模虛擬對象基本上都是幾何圖形構(gòu)成的。幾何建模采用幾何建模方法對物體對象虛擬主要是對物體幾何信息的表示和處理，描述虛擬對象的幾何模型，例如多邊形、三角形、頂點和樣條等。即用一定的數(shù)學(xué)方法對三維對象的幾何模型的描述。采用幾何建模方法對物體對象虛擬主要是對物體幾何信息的表示和處1、多邊形建模多邊形建模方法是傳統(tǒng)的建模方法，適合于建立規(guī)則的物體模型，多邊形建模的基礎(chǔ)在于點、線和多邊形，任何模型都可以最終看做是由無數(shù)三角形面按一定的組成關(guān)系所構(gòu)成的三維對象?；诙噙呅谓５幕驹?，可以知道的是構(gòu)成模型的面數(shù)越多，模型的細(xì)節(jié)越能表達(dá)的細(xì)致，模型也越真實，但也需要考慮模型的細(xì)節(jié)需求與面數(shù)的折衷。1、多邊形建模多邊形建模方法是傳統(tǒng)的建模方法，適合于建立規(guī)則6多邊形建模-實例1（editablemesh）6多邊形建模-實例1（editablemesh）7(F4)→多邊形建模-實例2（eidtablepoly）Editablepoly與editablemesh類似，也是多邊形建模的一種方法，其子物體層級與editablemesh有些區(qū)別，沒有face，只有border，該建模方式與editablemesh相比，參數(shù)豐富一些，也更靈活。7(F4)→多邊形建模-實例2（eidtablepol88991010Nurbs（非統(tǒng)一有理B樣條）Non-UniformRationalB-SplinesNon-Uniform：是指一個控制頂點的范圍能夠改變，用來創(chuàng)建不規(guī)則曲面。Rational：指每個NURBS模型都可以用數(shù)學(xué)表達(dá)式來定義，用于表示曲線或曲面的有理方程式給一些重要的曲線和曲面提供了更好的模型，如球體等。B-Splines：是一種在三個或者更多點之間進(jìn)行插補的構(gòu)建曲線的方法。Nurbs（非統(tǒng)一有理B樣條）Non-UniformRat12創(chuàng)建NURBS模型——

花瓶12創(chuàng)建NURBS模型——花瓶131314創(chuàng)建NURBS模型——

鼠標(biāo)14創(chuàng)建NURBS模型——鼠標(biāo)15151616171718181919人機交互的環(huán)境通常包括三種情況:第一種是完全對真實世界中的環(huán)境的再現(xiàn)。如網(wǎng)上3D戶型展示（如圖9-1）是對真實房屋結(jié)構(gòu)圖的再現(xiàn)，虛擬校園中教學(xué)樓模型的真實再現(xiàn)(如圖9-2)等，這些真實環(huán)境已經(jīng)存在，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)將其仿真模擬出來.人機交互的環(huán)境通常包括三種情況:網(wǎng)上3D戶型校園場景網(wǎng)上3D戶型校園場景第二種是完全虛擬的、當(dāng)前并不存在的環(huán)境。例如在影視制作領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展為其提供了更為廣闊的空間,創(chuàng)作者可以靈活地將以前很難或者無法拍攝到的畫面元素融入到自己的作品中,以增強畫面的真實感、表現(xiàn)力和視覺沖擊力。在游戲行業(yè)中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)造三維模型、三維角色和虛擬世界，使玩家與游戲中的角色合二為一。第二種是完全虛擬的、當(dāng)前并不存在的環(huán)境。例如在影視制作領(lǐng)域，電影《阿凡達(dá)》電影《阿凡達(dá)》植物大戰(zhàn)僵尸植物大戰(zhàn)僵尸第三種是對微觀的物體或現(xiàn)象進(jìn)行模擬仿真。如物理、化學(xué)等物體及物質(zhì)變化過程難以用語言文字說明清楚，可借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，使人眼能夠看到，從而體現(xiàn)科學(xué)可視化的重要意義。在生理課程中，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬真實的人體器官的三維模型，該模型具有人體形態(tài)以及肋骨、肝臟、心臟等各個器官的外貌，而且具備各器官的新陳代謝機能，能較為真實地顯示出人體的正常生理狀態(tài)和出現(xiàn)的各種變化。第三種是對微觀的物體或現(xiàn)象進(jìn)行模擬仿真。如物理、化學(xué)等物體及虛擬現(xiàn)實的建模技術(shù)ppt課件虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類（1）沉浸式VR系統(tǒng)沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提供參與者完全沉浸的體驗，使用戶有一種置身于虛擬世界之中的感覺。其特點是：利用頭盔顯示器把用戶的視覺與聽覺封閉起來，產(chǎn)生虛擬視覺；同時，它利用數(shù)據(jù)手套把用戶的手感通道封閉起來，產(chǎn)生虛擬觸動感。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類（1）沉浸式VR系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類沉浸式VR系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類沉浸式VR系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類（2）桌面式VR系統(tǒng)桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)利用個人計算機或PC工作站去產(chǎn)生仿真，將計算機的屏幕作為用戶觀察虛擬世界的一個窗口，參與者坐在監(jiān)視器前，通過計算機屏幕觀察360度范圍內(nèi)的虛擬世界。使用的硬件設(shè)備主要是立體眼鏡和一些交互設(shè)備（如數(shù)據(jù)手套、空間位置跟蹤定位設(shè)備等）。主要用于計算機輔助設(shè)計與制造、建筑設(shè)計與桌面游戲等領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類（2）桌面式VR系統(tǒng)桌面式VR系統(tǒng)桌面式VR系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類（3）增強式VR系統(tǒng)增強式VR系統(tǒng)簡稱增強現(xiàn)實，英文全稱為AugmentedVirtualReality，它既允許用戶看到真實世界，同時也能看到疊加在真實世界上的虛擬對象，它是把真實環(huán)境和虛擬環(huán)境結(jié)合起來的一種系統(tǒng)，既可減少構(gòu)成復(fù)雜場景的開銷，也可對實際物體進(jìn)行操作，真正達(dá)到了亦真亦幻的境界。在增強式VR系統(tǒng)中，虛擬對象所提供的信息往往是用戶無法憑借其自身感覺器官直接感知的深層信息，用戶通過利用虛擬對象所提供的信息來加強對現(xiàn)實世界的認(rèn)知，如圖9-10所示。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類（3）增強式VR系統(tǒng)增強式VR系統(tǒng)增強式VR系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類（4）分布式VR系統(tǒng)分布式VR系統(tǒng)（DistributedVirtualReality）是VR技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展和結(jié)合的產(chǎn)物，是一個在網(wǎng)絡(luò)的虛擬世界中，位于不同物理位置的多個用戶或多個虛擬世界，通過網(wǎng)絡(luò)連接成共享信息的系統(tǒng)。分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的目標(biāo)是在沉浸式VR系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將地理上分布的多個用戶或多個虛擬世界通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，使每個用戶同時加入到一個虛擬空間里，通過聯(lián)網(wǎng)的計算機與其他用戶進(jìn)行交互，以達(dá)到協(xié)同工作的目的。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類（4）分布式VR系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類分布式VR系統(tǒng)的特點：①各用戶具有共享的虛擬工作空間。②偽實體的行為真實感。③支持實時交互，共享時鐘。④多個用戶可用各自不同的方式相互通信。⑤資源信息共享以及允許用戶自然操縱虛擬世界中的對象。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類分布式VR系統(tǒng)的特點：虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的硬件設(shè)備在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，硬件設(shè)備由三部分組成，即是輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和虛擬世界生成設(shè)備。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的硬件設(shè)備在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，硬件設(shè)備由三部分組成手部數(shù)據(jù)交互設(shè)備數(shù)據(jù)手套（DataGlove）

數(shù)據(jù)手套是一種戴在用戶手上的傳感裝置，用于檢測用戶手部活動的設(shè)備，并向計算機發(fā)送相應(yīng)電信號，從而驅(qū)動虛擬手模擬真實手的動作。

如圖所示為戴上VPL數(shù)據(jù)手套的人手與屏幕顯示的虛擬手。該數(shù)據(jù)手套把光導(dǎo)纖維和一個三維位置傳感器纏繞在一個輕的、有彈性的手套上，每個手指的每個關(guān)節(jié)處都有一圈纖維，用以測量手指關(guān)節(jié)的位置與彎曲。手部數(shù)據(jù)交互設(shè)備數(shù)據(jù)手套（DataGlove）輸入設(shè)備數(shù)據(jù)衣（DataSuit）

數(shù)據(jù)衣將大量的光纖、電極等傳感器安裝在一個緊身服上，可以根據(jù)需要檢測出人的四肢、腰部的活動以及各關(guān)節(jié)（如腕關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)）的彎曲角度，然后用計算機重建出圖像。輸入設(shè)備數(shù)據(jù)衣（DataSuit）數(shù)據(jù)衣將大量的其他交互設(shè)備三維掃描儀（3DScanner）三維掃描儀的功能是通過掃描真實模型的外觀特征，構(gòu)造出該物體對應(yīng)的計算機模型，通常分為激光式、光學(xué)式、機械式等三種類型。三維激光掃描儀（3DLaserScanner）應(yīng)用最為廣泛，其數(shù)據(jù)處理的過程一般包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、幾何模型重建和模型可視化等四個步驟。其他交互設(shè)備三維掃描儀（3DScanner）三維掃描儀的手部數(shù)據(jù)交互設(shè)備三維浮動鼠標(biāo)器（3DFlyingMouse）

三維浮動鼠標(biāo)器的工作原理是：在鼠標(biāo)內(nèi)部安裝了一個超聲波或電磁探測器，利用這個接收器和具有發(fā)射器的固定基座，就可以測量出鼠標(biāo)離開桌面后的位置和方向。手部數(shù)據(jù)交互設(shè)備三維浮動鼠標(biāo)器（3DFlyingMou三維定位跟蹤設(shè)備:用于檢測位置與方位，并將其數(shù)據(jù)報告給虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中最常見的應(yīng)用是跟蹤用戶的頭部位置與方位來確定用戶的視點與視線方向，而視點位置與視線方向是確定虛擬世界場景顯示的關(guān)鍵。三維定位跟蹤設(shè)備:用于檢測位置與方位，并將其數(shù)據(jù)報告給虛擬現(xiàn)三維定位跟蹤設(shè)備三維定位跟蹤設(shè)備輸出設(shè)備①

視覺感知設(shè)備：視覺感知設(shè)備主要是向用戶提供立體寬視野的場景顯示，并且這種場景的變化會實時改變。此類設(shè)備主要有：頭盔式顯示器、洞穴式立體顯示裝置、響應(yīng)工作臺立體顯示裝置、墻式立體顯示裝置等。輸出設(shè)備①視覺感知設(shè)備：視覺感知設(shè)備主要是向用戶提供立體寬帶立體眼鏡的臺式立體顯示系統(tǒng)帶立體眼鏡的臺式立體顯示系統(tǒng)②

聽覺感知設(shè)備：提供虛擬世界中的三維真實感聲音的輸入及播放。一般由耳機和專用聲音卡組成。通常用專用聲音卡將單通道或普通立體聲源信號處理成具有雙耳效應(yīng)的三維虛擬立體聲音。③

觸覺（力覺）感知設(shè)備：力覺感知設(shè)備主要是要求能反饋力的大小和方向，而觸覺感知應(yīng)包含一般的接觸感，進(jìn)一步應(yīng)包含感知物體的質(zhì)感、紋理感及溫度感等。目前能實現(xiàn)的僅僅是模擬一般的接觸感。②聽覺感知設(shè)備：提供虛擬世界中的三維真實感聲音的輸入及播放桌面力覺反饋裝置桌面力覺反饋裝置虛擬現(xiàn)實的Web3D技術(shù)Web3D一詞來自Web3D協(xié)會，它是一個國際性的非贏利組織，主要任務(wù)是制定因特網(wǎng)3D圖形的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬的逐漸提升，采用Web3D技術(shù)實現(xiàn)的網(wǎng)站越來越多。Web3D技術(shù)主要是針對于三維顯示技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而開發(fā)的，故決定了Web3D技術(shù)的主要特點就是使三維模型在網(wǎng)上進(jìn)行三維交互演示。Web3D是指基于Internet的、依靠軟件技術(shù)實現(xiàn)的桌面級虛擬現(xiàn)實技術(shù)。Web3D技術(shù)是實現(xiàn)網(wǎng)頁中虛擬現(xiàn)實的一種最新技術(shù)。VRML是互聯(lián)網(wǎng)3D圖形的開放標(biāo)準(zhǔn)，是3D圖形和多媒體技術(shù)通用交換的文件格式，它基于建模技術(shù)，描述交互式的3D對象和場景，可應(yīng)用在互聯(lián)網(wǎng)與本地客戶系統(tǒng)中。由于網(wǎng)上傳輸?shù)氖悄Ｐ臀募?，故其傳輸量明顯低于視頻圖像的傳輸量。虛擬現(xiàn)實的Web3D技術(shù)Web3D一詞來自Web3D協(xié)會，虛擬現(xiàn)實的建模技術(shù)ppt課件VRML技術(shù)（1）VRML技術(shù)VRML是一種在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下描述虛擬三維模型和提供交互操作的跨平臺、開放式、解釋性的文本語言，具有強大的三維場景建模功能，可方便的構(gòu)建虛擬控制設(shè)備現(xiàn)場。VRML是一種建模語言，也是一種描述Internet上交互式3D多媒體和共享虛擬世界的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，可在低帶寬異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，進(jìn)行低帶寬的傳輸和遠(yuǎn)程指令的接收。利用VRML建立的三維場景可在帶VRML瀏覽器插件的IE瀏覽器中瀏覽觀看，同時VRML支持三維聲音，可定義不同的事件觸發(fā)不同的聲音提示。VRML技術(shù)（1）VRML技術(shù)VRML技術(shù)由于VRML支持使用內(nèi)建的腳本語言如：Java、Javasript等，故VRML程序具有很強的交互功能。VRML文檔一般包含如下部分：文件頭：給瀏覽器提供文件的版本信息；注釋：以#號開始的說明文字；節(jié)點：場景信息的單位，用來描述場景中的造型、燈光等；屬性值：描述及改變節(jié)點屬性的大小。VRML是類似C的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，易讀性好，但用程序數(shù)據(jù)提取出來困難。VRML技術(shù)由于VRML支持使用內(nèi)建的腳本語言如：Java、VRML技術(shù)#VRMLV2.0utf-8Shape{

appearanceAppearance#定義物體的外觀屬性

{

materialMaterial#定義材質(zhì)屬性

{

emissiveColor

100#表示球的表面材質(zhì)反射紅光

}

}

geometrySphere

#定義物體的幾何屬性

{

radius

1

#表示球體的半徑是1個單位

}}

VRML技術(shù)#VRMLV2.0utf-8Cult3D技術(shù)Cult3D是瑞典Cycore公司開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)三維互動展示技術(shù)，它是利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和強大的3D引擎在網(wǎng)頁上建立互動的三維物件，只需用鼠標(biāo)進(jìn)行簡單的操作，便可對頁面中的逼真物體模型進(jìn)行全方位的觀看，還可對物體進(jìn)行放大、縮小、旋轉(zhuǎn)與拆裝等操作，讓瀏覽者能夠真實地感受到物體的相關(guān)屬性。Cult3D的內(nèi)核基于Java語言，具有很強的交互和擴展性。Cult3D技術(shù)Cult3D是瑞典Cycore公司開發(fā)的網(wǎng)Cult3D技術(shù)利用Cult3D技術(shù)可以對產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字化模型設(shè)計，設(shè)計后的模型可無縫地嵌入到在線的HTM頁面以及其他一些應(yīng)用程序中。Cult3D有三個不同的程序功能，包括Cult3DExporter、Cult3DDesigner和Cult3DViewer。Cult3DExporter是供3D建模的軟件，如可作為3DStudio或Maya使用的插件。由于Cult3D不具備3D建模功能，利用這個插件可以從3D建模軟件中把3D模型導(dǎo)出到Cult3DDesigner中制作。Cult3DDesigner是Cult3D的核心技術(shù)，在Cult3DDesigner中可以對3DStudio、Maya等3D軟件導(dǎo)出Cult3D模型對象建立基本的交互功能，Cult3DViewer是供IE等瀏覽器使用的插件。Cult3D技術(shù)利用Cult3D技術(shù)可以對產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字化模虛擬現(xiàn)實的建模技術(shù)ppt課件虛擬現(xiàn)實的建模技術(shù)ppt課件Virtools技術(shù)Virtools操作界面Virtools技術(shù)Virtools操作界面Virtools資源編輯界面Virtools資源編輯界面三維世界編輯區(qū)窗口三維世界編輯區(qū)窗口三維世界編輯區(qū)窗口三維世界編輯區(qū)窗口三維世界編輯區(qū)窗口三維世界編輯區(qū)窗口三維建模工具簡介（1）3dsmax3dsmax可以用于影視制作、廣告動畫、建筑效果圖與模擬產(chǎn)品造型設(shè)計等。3dsmax具有的強大功能：靈活多樣的建模方式，如多邊形建模、細(xì)分建模與NURBS曲面建模等；豐富的材質(zhì)質(zhì)感表現(xiàn)；高級曲線動畫編輯等。三維建模工具簡介（1）3dsmax標(biāo)準(zhǔn)基本體非常容易建立，只要單擊并拖動鼠標(biāo)指針，交替幾次就可完成；或通過鍵盤輸入來建立。建立標(biāo)準(zhǔn)幾何體是3dsMax的基礎(chǔ)。建立【標(biāo)準(zhǔn)基本體】的工具介紹如下。標(biāo)準(zhǔn)基本體的創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)基本體非常容易建立，只要單擊并拖動鼠標(biāo)指針，交替幾次就可擴展基本體的創(chuàng)建擴展基本體的創(chuàng)建車削編輯修改器

使用【車削】修改器可以通過旋轉(zhuǎn)二維圖形來產(chǎn)生三模模型，如圖所示，或通過Nurbs曲線來創(chuàng)建3D對象。車削編輯修改器

使用【車削】修改器可以通過旋轉(zhuǎn)二維圖形來產(chǎn)生擠出編輯修改器【擠出】修改器是將二維的樣條線圖形增加厚度，擠出成為三維實體，可以進(jìn)行面片、網(wǎng)格對象和Nurbs對象3類模型的輸出。擠出編輯修改器【擠出】修改器是將二維的樣條線圖形增加厚度，擠倒角編輯修改器使用【倒角】修改器是通過對二維圖形進(jìn)行擠出成形的同時，在邊界上加入直形或圓形的倒角，如圖所示，一般用來制作立體文字和標(biāo)志。倒角編輯修改器使用【倒角】修改器是通過對二維圖形進(jìn)行擠出成形+二維圖形放樣路徑+二維圖形放樣路徑三維建模工具簡介（2）MayaMaya是美國Autodesk公司開發(fā)的三維動畫軟件，主要應(yīng)用于專業(yè)的影視廣告，角色動畫與電影特技等。Maya與其它的三維軟件有明顯的區(qū)別，首先，Maya繼承了Alias所有的工作站級優(yōu)秀軟件的特性：靈活、快捷、準(zhǔn)確、專業(yè)與可擴展性。Maya的操作平臺基于WindowsNT，操作更簡便。Maya模擬燈光更加真實，可調(diào)參數(shù)更突出，特技燈光種類更豐富更具有吸引力。矢量材質(zhì)可模仿木紋、毛石、水等，節(jié)省了貼圖的制作，同時在折射、反射等效果上更加獨特。三維建模工具簡介（2）Maya（3）AutoCADAutoCAD是美國Autodesk公司首次于1982年開發(fā)的自動計算機輔助設(shè)計軟件，用于二維繪圖、詳細(xì)繪制、設(shè)計文檔和基本三維設(shè)計，已經(jīng)成為了一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。從概念設(shè)計到草圖和局部詳圖，AutoCAD提供了創(chuàng)建、展示、記錄和共享構(gòu)想所需的所有功能。（3）AutoCAD材質(zhì)概述材質(zhì)主要用于描述對象如何反射和傳播光線。材質(zhì)中的貼圖主要用于模擬對象質(zhì)地、提供紋理圖案、反射、折射等其他效果(貼圖還可用于環(huán)境和燈光投影)。依靠各種類型的貼圖，可以創(chuàng)作出千變?nèi)f化的材質(zhì)。材質(zhì)概述材質(zhì)主要用于描述對象如何反射和傳播光線。位圖貼圖位圖貼圖就是將位圖圖像文件作為貼圖使用，它可以支持各種類型的圖像和動畫格式，包括AVI、BMP、CIN、JPG、TIF、TGA等。位圖貼圖的使用范圍廣泛，通常用在漫反射顏色貼圖通道、凹凸貼圖通道、反射貼圖通道、折射貼圖通道中。位圖貼圖位圖貼圖就是將位圖圖像文件作為貼圖使用，它可以支持各平鋪貼圖平鋪貼圖是用來制作磚塊效果的，常用在漫反射貼圖通道中，可在凹凸貼圖通道中使用。在它的參數(shù)面板【高級控制】里，設(shè)置磚塊的顏色、尺寸以及磚縫的顏色、尺寸等，制作出個性的磚塊。平鋪貼圖平鋪貼圖是用來制作磚塊效果的，常用在漫反射貼圖通道中漸變坡度貼圖漸變坡度貼圖是可以使用許多顏色的高級漸變貼圖，常用在漫反射貼圖通。中，在它的卷展欄里可以設(shè)置漸變的顏色及每種顏色的位置。漸變坡度貼圖漸變坡度貼圖是可以使用許多顏色的高級漸變貼圖，常噪波貼圖噪波一般在凹凸貼圖通道中使用，可以通過設(shè)置【噪波參數(shù)】卷展欄制作出紊亂不平的表面，通過【噪波類型】可以定義噪波的類型。噪波貼圖噪波一般在凹凸貼圖通道中使用，可以通過設(shè)置【噪波參數(shù)混合貼圖混合貼圖是將兩個不同的貼圖按照不同的比例混合在一起形成新的貼圖，它常用在漫反射貼圖通道中?；旌腺N圖混合貼圖是將兩個不同的貼圖按照不同的比例混合在一起形案例案例虛擬現(xiàn)實的建模技術(shù)虛擬現(xiàn)實的建模技術(shù)一、虛擬現(xiàn)實建模技術(shù)概述虛擬現(xiàn)實技術(shù)是在虛擬的數(shù)字空間中模擬真實世界中的事物,這就需要一個逼真的數(shù)字模型,于是虛擬現(xiàn)實建模技術(shù)就產(chǎn)生了。虛擬現(xiàn)實與現(xiàn)實到底像不像,是與建模技術(shù)緊密相關(guān)的,所以建模技術(shù)的研究具有非常重要的意義。按照建模方式的不同,現(xiàn)有的建模技術(shù)主要可以分為:幾何造型、掃描、基于圖象等幾種方法。一、虛擬現(xiàn)實建模技術(shù)概述虛擬現(xiàn)實技術(shù)是在虛擬的數(shù)字空間中模3.1.1幾何建模虛擬對象基本上都是幾何圖形構(gòu)成的。幾何建模主要處理具有幾何網(wǎng)絡(luò)特性的幾何模型的拓?fù)湫畔⒑蛶缀涡畔ⅰＭ負(fù)湫畔⑹侵肝矬w各分量的數(shù)目及其相互間的關(guān)系，包括點、線、面之間的連接關(guān)系、鄰近關(guān)系和邊界關(guān)系。幾何信息一般是指物體在歐式空間中的形狀（點線面），具有確定的位置和度量值。3.1.1幾何建模虛擬對象基本上都是幾何圖形構(gòu)成的。幾何建模采用幾何建模方法對物體對象虛擬主要是對物體幾何信息的表示和處理，描述虛擬對象的幾何模型，例如多邊形、三角形、頂點和樣條等。即用一定的數(shù)學(xué)方法對三維對象的幾何模型的描述。采用幾何建模方法對物體對象虛擬主要是對物體幾何信息的表示和處1、多邊形建模多邊形建模方法是傳統(tǒng)的建模方法，適合于建立規(guī)則的物體模型，多邊形建模的基礎(chǔ)在于點、線和多邊形，任何模型都可以最終看做是由無數(shù)三角形面按一定的組成關(guān)系所構(gòu)成的三維對象。基于多邊形建模的基本原理，可以知道的是構(gòu)成模型的面數(shù)越多，模型的細(xì)節(jié)越能表達(dá)的細(xì)致，模型也越真實，但也需要考慮模型的細(xì)節(jié)需求與面數(shù)的折衷。1、多邊形建模多邊形建模方法是傳統(tǒng)的建模方法，適合于建立規(guī)則79多邊形建模-實例1（editablemesh）6多邊形建模-實例1（editablemesh）80(F4)→多邊形建模-實例2（eidtablepoly）Editablepoly與editablemesh類似，也是多邊形建模的一種方法，其子物體層級與editablemesh有些區(qū)別，沒有face，只有border，該建模方式與editablemesh相比，參數(shù)豐富一些，也更靈活。7(F4)→多邊形建模-實例2（eidtablepol8188298310Nurbs（非統(tǒng)一有理B樣條）Non-UniformRationalB-SplinesNon-Uniform：是指一個控制頂點的范圍能夠改變，用來創(chuàng)建不規(guī)則曲面。Rational：指每個NURBS模型都可以用數(shù)學(xué)表達(dá)式來定義，用于表示曲線或曲面的有理方程式給一些重要的曲線和曲面提供了更好的模型，如球體等。B-Splines：是一種在三個或者更多點之間進(jìn)行插補的構(gòu)建曲線的方法。Nurbs（非統(tǒng)一有理B樣條）Non-UniformRat85創(chuàng)建NURBS模型——

花瓶12創(chuàng)建NURBS模型——花瓶861387創(chuàng)建NURBS模型——

鼠標(biāo)14創(chuàng)建NURBS模型——鼠標(biāo)88158916901791189219人機交互的環(huán)境通常包括三種情況:第一種是完全對真實世界中的環(huán)境的再現(xiàn)。如網(wǎng)上3D戶型展示（如圖9-1）是對真實房屋結(jié)構(gòu)圖的再現(xiàn)，虛擬校園中教學(xué)樓模型的真實再現(xiàn)(如圖9-2)等，這些真實環(huán)境已經(jīng)存在，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)將其仿真模擬出來.人機交互的環(huán)境通常包括三種情況:網(wǎng)上3D戶型校園場景網(wǎng)上3D戶型校園場景第二種是完全虛擬的、當(dāng)前并不存在的環(huán)境。例如在影視制作領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展為其提供了更為廣闊的空間,創(chuàng)作者可以靈活地將以前很難或者無法拍攝到的畫面元素融入到自己的作品中,以增強畫面的真實感、表現(xiàn)力和視覺沖擊力。在游戲行業(yè)中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)造三維模型、三維角色和虛擬世界，使玩家與游戲中的角色合二為一。第二種是完全虛擬的、當(dāng)前并不存在的環(huán)境。例如在影視制作領(lǐng)域，電影《阿凡達(dá)》電影《阿凡達(dá)》植物大戰(zhàn)僵尸植物大戰(zhàn)僵尸第三種是對微觀的物體或現(xiàn)象進(jìn)行模擬仿真。如物理、化學(xué)等物體及物質(zhì)變化過程難以用語言文字說明清楚，可借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，使人眼能夠看到，從而體現(xiàn)科學(xué)可視化的重要意義。在生理課程中，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬真實的人體器官的三維模型，該模型具有人體形態(tài)以及肋骨、肝臟、心臟等各個器官的外貌，而且具備各器官的新陳代謝機能，能較為真實地顯示出人體的正常生理狀態(tài)和出現(xiàn)的各種變化。第三種是對微觀的物體或現(xiàn)象進(jìn)行模擬仿真。如物理、化學(xué)等物體及虛擬現(xiàn)實的建模技術(shù)ppt課件虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類（1）沉浸式VR系統(tǒng)沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提供參與者完全沉浸的體驗，使用戶有一種置身于虛擬世界之中的感覺。其特點是：利用頭盔顯示器把用戶的視覺與聽覺封閉起來，產(chǎn)生虛擬視覺；同時，它利用數(shù)據(jù)手套把用戶的手感通道封閉起來，產(chǎn)生虛擬觸動感。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類（1）沉浸式VR系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類沉浸式VR系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類沉浸式VR系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類（2）桌面式VR系統(tǒng)桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)利用個人計算機或PC工作站去產(chǎn)生仿真，將計算機的屏幕作為用戶觀察虛擬世界的一個窗口，參與者坐在監(jiān)視器前，通過計算機屏幕觀察360度范圍內(nèi)的虛擬世界。使用的硬件設(shè)備主要是立體眼鏡和一些交互設(shè)備（如數(shù)據(jù)手套、空間位置跟蹤定位設(shè)備等）。主要用于計算機輔助設(shè)計與制造、建筑設(shè)計與桌面游戲等領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類（2）桌面式VR系統(tǒng)桌面式VR系統(tǒng)桌面式VR系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類（3）增強式VR系統(tǒng)增強式VR系統(tǒng)簡稱增強現(xiàn)實，英文全稱為AugmentedVirtualReality，它既允許用戶看到真實世界，同時也能看到疊加在真實世界上的虛擬對象，它是把真實環(huán)境和虛擬環(huán)境結(jié)合起來的一種系統(tǒng)，既可減少構(gòu)成復(fù)雜場景的開銷，也可對實際物體進(jìn)行操作，真正達(dá)到了亦真亦幻的境界。在增強式VR系統(tǒng)中，虛擬對象所提供的信息往往是用戶無法憑借其自身感覺器官直接感知的深層信息，用戶通過利用虛擬對象所提供的信息來加強對現(xiàn)實世界的認(rèn)知，如圖9-10所示。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類（3）增強式VR系統(tǒng)增強式VR系統(tǒng)增強式VR系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類（4）分布式VR系統(tǒng)分布式VR系統(tǒng)（DistributedVirtualReality）是VR技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展和結(jié)合的產(chǎn)物，是一個在網(wǎng)絡(luò)的虛擬世界中，位于不同物理位置的多個用戶或多個虛擬世界，通過網(wǎng)絡(luò)連接成共享信息的系統(tǒng)。分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的目標(biāo)是在沉浸式VR系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將地理上分布的多個用戶或多個虛擬世界通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，使每個用戶同時加入到一個虛擬空間里，通過聯(lián)網(wǎng)的計算機與其他用戶進(jìn)行交互，以達(dá)到協(xié)同工作的目的。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類（4）分布式VR系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類分布式VR系統(tǒng)的特點：①各用戶具有共享的虛擬工作空間。②偽實體的行為真實感。③支持實時交互，共享時鐘。④多個用戶可用各自不同的方式相互通信。⑤資源信息共享以及允許用戶自然操縱虛擬世界中的對象。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類分布式VR系統(tǒng)的特點：虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的硬件設(shè)備在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，硬件設(shè)備由三部分組成，即是輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和虛擬世界生成設(shè)備。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的硬件設(shè)備在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，硬件設(shè)備由三部分組成手部數(shù)據(jù)交互設(shè)備數(shù)據(jù)手套（DataGlove）

數(shù)據(jù)手套是一種戴在用戶手上的傳感裝置，用于檢測用戶手部活動的設(shè)備，并向計算機發(fā)送相應(yīng)電信號，從而驅(qū)動虛擬手模擬真實手的動作。

如圖所示為戴上VPL數(shù)據(jù)手套的人手與屏幕顯示的虛擬手。該數(shù)據(jù)手套把光導(dǎo)纖維和一個三維位置傳感器纏繞在一個輕的、有彈性的手套上，每個手指的每個關(guān)節(jié)處都有一圈纖維，用以測量手指關(guān)節(jié)的位置與彎曲。手部數(shù)據(jù)交互設(shè)備數(shù)據(jù)手套（DataGlove）輸入設(shè)備數(shù)據(jù)衣（DataSuit）

數(shù)據(jù)衣將大量的光纖、電極等傳感器安裝在一個緊身服上，可以根據(jù)需要檢測出人的四肢、腰部的活動以及各關(guān)節(jié)（如腕關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)）的彎曲角度，然后用計算機重建出圖像。輸入設(shè)備數(shù)據(jù)衣（DataSuit）數(shù)據(jù)衣將大量的其他交互設(shè)備三維掃描儀（3DScanner）三維掃描儀的功能是通過掃描真實模型的外觀特征，構(gòu)造出該物體對應(yīng)的計算機模型，通常分為激光式、光學(xué)式、機械式等三種類型。三維激光掃描儀（3DLaserScanner）應(yīng)用最為廣泛，其數(shù)據(jù)處理的過程一般包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、幾何模型重建和模型可視化等四個步驟。其他交互設(shè)備三維掃描儀（3DScanner）三維掃描儀的手部數(shù)據(jù)交互設(shè)備三維浮動鼠標(biāo)器（3DFlyingMouse）

三維浮動鼠標(biāo)器的工作原理是：在鼠標(biāo)內(nèi)部安裝了一個超聲波或電磁探測器，利用這個接收器和具有發(fā)射器的固定基座，就可以測量出鼠標(biāo)離開桌面后的位置和方向。手部數(shù)據(jù)交互設(shè)備三維浮動鼠標(biāo)器（3DFlyingMou三維定位跟蹤設(shè)備:用于檢測位置與方位，并將其數(shù)據(jù)報告給虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中最常見的應(yīng)用是跟蹤用戶的頭部位置與方位來確定用戶的視點與視線方向，而視點位置與視線方向是確定虛擬世界場景顯示的關(guān)鍵。三維定位跟蹤設(shè)備:用于檢測位置與方位，并將其數(shù)據(jù)報告給虛擬現(xiàn)三維定位跟蹤設(shè)備三維定位跟蹤設(shè)備輸出設(shè)備①

視覺感知設(shè)備：視覺感知設(shè)備主要是向用戶提供立體寬視野的場景顯示，并且這種場景的變化會實時改變。此類設(shè)備主要有：頭盔式顯示器、洞穴式立體顯示裝置、響應(yīng)工作臺立體顯示裝置、墻式立體顯示裝置等。輸出設(shè)備①視覺感知設(shè)備：視覺感知設(shè)備主要是向用戶提供立體寬帶立體眼鏡的臺式立體顯示系統(tǒng)帶立體眼鏡的臺式立體顯示系統(tǒng)②

聽覺感知設(shè)備：提供虛擬世界中的三維真實感聲音的輸入及播放。一般由耳機和專用聲音卡組成。通常用專用聲音卡將單通道或普通立體聲源信號處理成具有雙耳效應(yīng)的三維虛擬立體聲音。③

觸覺（力覺）感知設(shè)備：力覺感知設(shè)備主要是要求能反饋力的大小和方向，而觸覺感知應(yīng)包含一般的接觸感，進(jìn)一步應(yīng)包含感知物體的質(zhì)感、紋理感及溫度感等。目前能實現(xiàn)的僅僅是模擬一般的接觸感。②聽覺感知設(shè)備：提供虛擬世界中的三維真實感聲音的輸入及播放桌面力覺反饋裝置桌面力覺反饋裝置虛擬現(xiàn)實的Web3D技術(shù)Web3D一詞來自Web3D協(xié)會，它是一個國際性的非贏利組織，主要任務(wù)是制定因特網(wǎng)3D圖形的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬的逐漸提升，采用Web3D技術(shù)實現(xiàn)的網(wǎng)站越來越多。Web3D技術(shù)主要是針對于三維顯示技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而開發(fā)的，故決定了Web3D技術(shù)的主要特點就是使三維模型在網(wǎng)上進(jìn)行三維交互演示。Web3D是指基于Internet的、依靠軟件技術(shù)實現(xiàn)的桌面級虛擬現(xiàn)實技術(shù)。Web3D技術(shù)是實現(xiàn)網(wǎng)頁中虛擬現(xiàn)實的一種最新技術(shù)。VRML是互聯(lián)網(wǎng)3D圖形的開放標(biāo)準(zhǔn)，是3D圖形和多媒體技術(shù)通用交換的文件格式，它基于建模技術(shù)，描述交互式的3D對象和場景，可應(yīng)用在互聯(lián)網(wǎng)與本地客戶系統(tǒng)中。由于網(wǎng)上傳輸?shù)氖悄Ｐ臀募?，故其傳輸量明顯低于視頻圖像的傳輸量。虛擬現(xiàn)實的Web3D技術(shù)Web3D一詞來自Web3D協(xié)會，虛擬現(xiàn)實的建模技術(shù)ppt課件VRML技術(shù)（1）VRML技術(shù)VRML是一種在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下描述虛擬三維模型和提供交互操作的跨平臺、開放式、解釋性的文本語言，具有強大的三維場景建模功能，可方便的構(gòu)建虛擬控制設(shè)備現(xiàn)場。VRML是一種建模語言，也是一種描述Internet上交互式3D多媒體和共享虛擬世界的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，可在低帶寬異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，進(jìn)行低帶寬的傳輸和遠(yuǎn)程指令的接收。利用VRML建立的三維場景可在帶VRML瀏覽器插件的IE瀏覽器中瀏覽觀看，同時VRML支持三維聲音，可定義不同的事件觸發(fā)不同的聲音提示。VRML技術(shù)（1）VRML技術(shù)VRML技術(shù)由于VRML支持使用內(nèi)建的腳本語言如：Java、Javasript等，故VRML程序具有很強的交互功能。VRML文檔一般包含如下部分：文件頭：給瀏覽器提供文件的版本信息；注釋：以#號開始的說明文字；節(jié)點：場景信息的單位，用來描述場景中的造型、燈光等；屬性值：描述及改變節(jié)點屬性的大小。VRML是類似C的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，易讀性好，但用程序數(shù)據(jù)提取出來困難。VRML技術(shù)由于VRML支持使用內(nèi)建的腳本語言如：Java、VRML技術(shù)#VRMLV2.0utf-8Shape{

appearanceAppearance#定義物體的外觀屬性

{

materialMaterial#定義材質(zhì)屬性

{

emissiveColor

100#表示球的表面材質(zhì)反射紅光

}

}

geometrySphere

#定義物體的幾何屬性

{

radius

1

#表示球體的半徑是1個單位

}}

VRML技術(shù)#VRMLV2.0utf-8Cult3D技術(shù)Cult3D是瑞典Cycore公司開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)三維互動展示技術(shù)，它是利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和強大的3D引擎在網(wǎng)頁上建立互動的三維物件，只需用鼠標(biāo)進(jìn)行簡單的操作，便可對頁面中的逼真物體模型進(jìn)行全方位的觀看，還可對物體進(jìn)行放大、縮小、旋轉(zhuǎn)與拆裝等操作，讓瀏覽者能夠真實地感受到物體的相關(guān)屬性。Cult3D的內(nèi)核基于Java語言，具有很強的交互和擴展性。Cult3D技術(shù)Cult3D是瑞典Cycore公司開發(fā)的網(wǎng)Cult3D技術(shù)利用Cult3D技術(shù)可以對產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字化模型設(shè)計，設(shè)計后的模型可無縫地嵌入到在線的HTM頁面以及其他一些應(yīng)用程序中。Cult3D有三個不同的程序功能，包括Cult3DExporter、Cult3DDesigner和Cult3DViewer。Cult3DExporter是供3D建模的軟件，如可作為3DStudio或Maya使用的插件。由于Cult3D不具備3D建模功能，利用這個插件可以從3D建模軟件中把3D模型導(dǎo)出到Cult3DDesigner中制作。Cult3DDesigner是Cult3D的核心技術(shù)，在Cult3DDesigner中可以對3DStudio、Maya等3D軟件導(dǎo)出Cult3D模型對象建立基本的交互功能，Cult3DViewer是供IE等瀏覽器使用的插件。Cult3D技術(shù)利用Cult3D技術(shù)可以對產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字化模虛擬現(xiàn)實的建模技術(shù)ppt課件虛擬現(xiàn)實的建模技術(shù)ppt課件Virtools技術(shù)Virtools操作界面Virtools技術(shù)Virtools操作界面Virtools資源編輯界面Virtools資源編輯界面三維世界編輯區(qū)窗口三維世界編輯區(qū)窗口三維世界編輯區(qū)窗口三維世界編輯區(qū)窗口三維世界編輯區(qū)窗口三維世界編輯區(qū)窗口三維建模工具簡介（1）3dsmax3dsmax可以用于影視制作、廣告動畫、建筑效果圖與模擬產(chǎn)品造型設(shè)計等。3dsmax具有的強大功能：靈活多樣的建模方式，如多邊形建模、細(xì)分建模與NURBS曲面建模等；豐富的材質(zhì)質(zhì)感表現(xiàn)；高級曲線動