浅析三维虚拟校园制作相关技术

2022-09-11

近几年随着计算机技术的发展, 校园信息化建设也快速发展, 而虚拟校园是校园信息化建设的重要组成部分。利用最新的计算机虚拟现实技术和网络技术, 产生了最先进的三维虚拟校园技术, 三维比二维平面更直观形象, 更逼近校园的实景。本文主要分析基于3ds Max和VRP制作三维虚拟校园需要用到的相关技术。

一、建模技术

3ds Max有很强的建模功能, 建模方法众多, 通过这些方法可以创建出任意一个我们需要的三维模型。它主要的建模方法有编辑多变形、网格、NURBS、面片、修改器、复合对象、基本体等等。在制作三维虚拟校园场景时根据不同的建模需要将以上各种方法综合应用, 其中最主要是应用基本体建模、修改器建模和编辑多边形三种建模方法。在建模过程中, 必须做到以下几点:

(1) 必须保证模型是多边形物体。

(2) 既要保证模型的精度和质量, 又要减少不必要的模型面数。

(3) 模型布线要合理。

(4) 模型的点线面要对齐, 重合的点要焊接。

二、纹理映射技术

纹理映射就是把数码相机拍的照片或者是在网上搜集的图片等通过平面软件进行编辑, 然后在三维软件中赋予给场景模型, 使三维模型具有真实的感官效果。

纹理映射在三维图形制作中, 运用非常广泛, 它可以制作出真实的场景效果而不需要过多的考虑物体的表面细节, 同时使用纹理映射技术可以控制模型面数, 减少运算量, 提高运行速度。在制作三维虚拟校园模型时运用纹理映射技术, 既可以达到很好的制作效果, 又可以节省大量的模型面数, 提高三维虚拟校园的运行速度。比如在场景中栏杆, 门窗、树木等三维模型可以使用图片或者照片替代。

三、碰撞检测技术

在漫游系统中, 为了使虚拟现实更加逼真, 让场景具有真实性, 就应该避免漫游时穿墙而过的情况发生, 完成对任意复杂场景的高效碰撞检测, 碰撞检测技术对建模基本没有限制。使用碰撞检测技术可以使体验者在漫游虚拟场景时, 遇到墙体、栏杆等障碍物时能够停止, 而不会出现虚拟角色穿越墙体的“穿帮”情况发生。如果虚拟角色遇到楼梯等台阶物体时也能实现正常的爬楼梯效果。运用了碰撞检测技术, 可以使虚拟校园场景更加真实, 让体验者浏览时能够沉浸其中, 犹如在真实校园中行走一样。

碰撞检测在三维虚拟校园中起着非常重要的作用, 因此需要对碰撞检测技术进行深入的研究。由于碰撞检测实时性要求很强, 在碰撞检测时模型复杂很多, 因此有多种在不同情形下的碰撞检测算法。目前在对于三维图形的碰撞检测应用较多的是层次包围盒方法和空间分割法。空间分割法是将物体划分成多个的网格, 然后进行相交测试, 空间分割法不但存储量大而且灵活性也较差。包围盒的原理使对物体周围构造包围盒, 只有模型外面的包围盒相交时之后才计算物体间的相交, 包围盒法构造相对简单使用的是相交测试。包围盒方法主要包括:AABB包围盒、包围球、OBB层次包围盒和k-DOPs。

四、摄影机漫游技术

虚拟现实主要的功能之一就是交互性, 用户可以在虚拟场景中随意浏览。在虚拟现实场景中有多种浏览方式可供用户选择, 包括自由模式浏览、自动浏览、人物视角浏览等。在实现不同浏览模式时, 除了研究碰撞检测技术外, 还要研究摄像机在虚拟现实中的使用。摄影机的左分量、上分量、观察分量和位置分量确定它对于世界坐标系的方位和方向。这些分量也给摄影机定义了一个局部坐标系。

五、多人在线技术

多人在线技术既可以实现聊天软件的即时聊天功能, 又可以实现像三维网游那样在虚拟场景中活动的功能, 但是比这两种都真实, 是这两种功能的结合。用户通过在网络上登录三维虚拟校园系统, 进入三维虚拟社区, 在这个社区里进行工作、生活、学习等交流与合作, 也可以在这个社区里进行自我展示, 认识更多的朋友, 进行互动娱乐等。

六、导航地图

VRP带有导航图功能, 用户在浏览虚拟场景时, 可以通过查看导航图了解自己在场景中的位置, 可以辅助体验者更好的在虚拟场景中随意漫游, 不会迷失方向。体验者想要快速游览某个地方, 可以通过点击导航图上的位置将相机视角快速切换到想要游览的位置。

七、VRPIE三维网络平台技术

VRPIE可以将VRP作品发布到网上, 直接面对网络用户, 让用户在联网的情况下登录并游览三维虚拟场景, 在联网状态下在三维虚拟场景中进行互动交流。

虚拟校园的制作是一项容量大, 制作要求高, 使用技术较多的工作, 在制作过程中除了应用到本文上面提到相关技术, 可能还会需要用到其他一些相关的技术, 这就需要我们制作人员既要有扎实的技术又要不断的给自己充电掌握更多更好的三维虚拟校园制作技术, 制作出较好的三维虚拟校园作品, 更好的展示学校, 服务学校里的师生。

摘要：三维虚拟校园现在得到越来越多的应用, 很多学校都在制作和使用虚拟校园, 制作虚拟校园是一项专业性很强的项目, 本文主要分析基于3dsMax和VRP制作三维虚拟校园需要用到的相关技术。

关键词：三维,虚拟校园,技术