第8章 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)綜合開(kāi)發(fā)實(shí)例.ppt

1、,清華大學(xué)出版社,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用,第八章 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)綜合開(kāi)發(fā)實(shí)例,了解虛擬環(huán)境建模的基本原則和開(kāi)發(fā)流程 理解3DS文件與OpenGL混合編程技術(shù) 掌握虛擬消防滅火三維場(chǎng)景構(gòu)建的基本方法 掌握虛擬場(chǎng)景的基本交互技術(shù),8.1 虛擬環(huán)境中三維模型的實(shí)現(xiàn),虛擬環(huán)境的構(gòu)建首先要完成的是對(duì)場(chǎng)景的三維建模工作。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，需要構(gòu)建大量復(fù)雜的模型，大量模型的構(gòu)建如果都運(yùn)用OpenGL編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，將需要編寫(xiě)大量的代碼和進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，如果都采用三維模型，將使程序的運(yùn)行速度大大減慢。因此，必須和其他三維建模軟件（如3ds Max）結(jié)合，將三維建模軟件創(chuàng)建的模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入到OpenGL環(huán)境中重新構(gòu)建三

2、維模型，從而可以快速、方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜三模型的構(gòu)建。下面介紹使用3ds Max軟件建造三維模型的基本原則和方法。,8.1.1 三維模型建造原則 (l)模型要相對(duì)精確。模型要能夠逼真、生動(dòng)地展示場(chǎng)景的結(jié)構(gòu)、材料特點(diǎn)，從而讓模擬效果最大程度地接近現(xiàn)實(shí)情況。例如，樓房的模型與實(shí)際樓房在外形尺寸、外表紋理等方面的差異要控制在一個(gè)可以接受的范圍之內(nèi)。 (2)模型要有簡(jiǎn)要性。模型的簡(jiǎn)要性是指模型在描述原型的基本特征時(shí)，要對(duì)原型作某種簡(jiǎn)化，突出其主要部分，略去次要部分，建模過(guò)程中需要表示多少細(xì)節(jié)，以及刻畫(huà)到如何細(xì)致，取決于具體虛擬場(chǎng)景的需要。 以上原則，既對(duì)立又統(tǒng)一，是同一事物的兩個(gè)方面，應(yīng)把二者有機(jī)結(jié)合起來(lái)

3、。,8.1.2 三維模型建造實(shí)例 1.虛擬場(chǎng)景簡(jiǎn)介,2.場(chǎng)景開(kāi)發(fā)過(guò)程 （1）總體規(guī)劃 根據(jù)石油公司平面圖和現(xiàn)場(chǎng)情況分析，整個(gè)石油公司場(chǎng)景的建立需要構(gòu)建的模型分別為：加油機(jī)模型、加油站辦公室、油罐車模型、付油臺(tái)泵房模型、儲(chǔ)罐模型、臥罐模型、高位罐模型、消防水池模型、水泵房模型等。 該場(chǎng)景需要建造的模型較多，因此，采用在3ds Max 2010軟件中先單獨(dú)建立各個(gè)模型，然后再集成合并到一個(gè)場(chǎng)景的方法進(jìn)行構(gòu)建。 （2）模型建造 各個(gè)模型在建立之前，首先要統(tǒng)一比例和單位。下面簡(jiǎn)單介紹場(chǎng)景中油罐、泵房等模型的建造方法。,8.2 3DS模型與OpenGL混合編程簡(jiǎn)介,8.2.1 3DS文件格式簡(jiǎn)介 3DS

4、 文件是基于塊(chunk) 結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲(chǔ)的。一個(gè)塊開(kāi)始是2個(gè)字節(jié)的ID，4個(gè)字節(jié)的塊長(zhǎng)度信息，然后是塊的主要數(shù)據(jù)。將3DS 文件以16進(jìn)制方式打開(kāi)如圖8-6所示，數(shù)據(jù)是按照低位在前，高位在后的方式存儲(chǔ)。例如，2個(gè)16進(jìn)制字節(jié)FF AF 組成的整型數(shù)，表明AF 是高位字節(jié)，F(xiàn)F 是低位字節(jié)；對(duì)于長(zhǎng)整型數(shù)，如93 8E 06 00，表明8E 93 是低位字，而0006 是高位字。,3DS 文件中有一個(gè)基本塊，其ID 是4D4D，每個(gè)3DS 文件的開(kāi)頭都是這樣一個(gè)塊?；緣K中的子塊是3D 編輯塊和關(guān)鍵幀塊，前者的ID 是3D3D，后者的ID 是B000。圖8-7說(shuō)明了3DS 的塊結(jié)構(gòu)以及各個(gè)塊之間

5、的嵌套關(guān)系。,8.2.2 導(dǎo)入3DS文件到OpenGL中 在3DSMAX中制作好三維物體模型后，可以將其保存為3ds格式文件。,8.3 虛擬現(xiàn)實(shí)消防滅火三維場(chǎng)景的構(gòu)建,8.3.1 應(yīng)用實(shí)例簡(jiǎn)述 在本節(jié)構(gòu)建的消防滅火三維場(chǎng)景中，有一消防車作為虛擬場(chǎng)景的主體，在三維場(chǎng)景中可以隨鍵盤的控制在場(chǎng)景中前后左右運(yùn)動(dòng)，消防車的云梯也可由鍵盤控制進(jìn)行俯仰及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，云梯吊籃上設(shè)置一個(gè)消防水槍，水槍噴射效果可由前章中介紹的粒子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；三維場(chǎng)景中某一位置放置一個(gè)臥式儲(chǔ)油罐，儲(chǔ)油罐上有燃燒的火焰, 火焰效果也可由粒子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。場(chǎng)景中，要求視點(diǎn)設(shè)置消防車尾部一定距離處，視點(diǎn)方向與消防車運(yùn)動(dòng)方向相同，并隨消防車跟隨而移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景的漫游。在窗口中還要求增加一個(gè)子視口，其視點(diǎn)設(shè)置在場(chǎng)景中央，方向始終指向消防車，以便從另一個(gè)角度觀察消防車的運(yùn)動(dòng)。其,一、結(jié)合本章介紹的建模原則和方法，使用3ds MAX軟件建立如圖8-11所示的場(chǎng)景。 圖8-11 使用3ds MAX構(gòu)建的場(chǎng)景圖 二、試通過(guò)