虚拟现实的建模技术.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,虚拟现实建模技术,虚拟现实的建模技术,第1页,一、虚拟现实建模技术概述,虚拟现实技术是在虚拟数字空间中模拟真实世界中事物,这就需要一个逼真数字模型,于是虚拟现实建模技术就产生了。虚拟现实与现实到底像不像,是与建模技术紧密相关,所以建模技术研究含有非常主要意义。按照建模方式不一样,现有建模技术主要能够分为,:,几何造型、扫描、基于图象等几个方法。,虚拟现实的建模技术,第2页,3.1.1,几何建模,虚拟对象基本上都是几何图形组成。几何建模主要处理含有几何网络特征几何模型拓扑信息和几何信息。,拓扑信息,是指物体各分量数目及其相互间关系，包含点、线、面之间连接关系、邻近关系和边界关系。,几何信息普通是指物体在欧式空间中形状（点线面），含有确定位置和度量值。,虚拟现实的建模技术,第3页,采取几何建模方法对物体对象虚拟主要是对物体几何信息表示和处理，描述虚拟对象几何模型，比如多边形、三角形、顶点和样条等。即用一定数学方法对三维对象几何模型描述。,虚拟现实的建模技术,第4页,1,、多边形建模,多边形建模方法是传统建模方法，适合于建立规则物体模型，多边形建模基础在于点、线和多边形，任何模型都能够最终看做是由无数三角形面按一定组成关系所组成三维对象。,基于多边形建模基本原理，能够知道是组成模型面数越多，模型细节越能表示细致，模型也越真实，但也需要考虑模型细节需求与面数折衷。,虚拟现实的建模技术,第5页,多边形建模,-,实例,1,（,editable mesh,）,6,虚拟现实的建模技术,第6页,(F4),多边形建模,-,实例,2,（,eidtable poly,）,Editable poly,与,editable mesh,类似，也是多边形建模一个方法，,其子物体层级与,editable mesh,有些区分，没有,face,，只有,border,，,该建模方式与,editable mesh,相比，参数丰富一些，也更灵活。,7,虚拟现实的建模技术,第7页,8,虚拟现实的建模技术,第8页,9,虚拟现实的建模技术,第9页,10,虚拟现实的建模技术,第10页,Nurbs,（非统一有理,B,样条）,Non-Uniform Rational B-Splines,Non-Uniform,：是指一个控制顶点范围能够改变，用来创建不规则曲面。,Rational,：指每个,NURBS,模型都能够用数学表示式来定义，用于表示曲线或曲面有理方程式给一些主要曲线和曲面提供了更加好模型，如球体等。,B-Splines,：是一个在三个或者更多点之间进行插补构建曲线方法。,虚拟现实的建模技术,第11页,创建,NURBS,模型,花瓶,12,虚拟现实的建模技术,第12页,13,虚拟现实的建模技术,第13页,创建,NURBS,模型,鼠标,14,虚拟现实的建模技术,第14页,15,虚拟现实的建模技术,第15页,16,虚拟现实的建模技术,第16页,17,虚拟现实的建模技术,第17页,18,虚拟现实的建模技术,第18页,19,虚拟现实的建模技术,第19页,人机交互环境通常包含三种情况,:,第一个是完全对真实世界中环境再现。如网上,3D,户型展示（如图,9-1,）是对真实房屋结构图再现，虚拟校园中教学楼模型真实再现,(,如图,9-2),等，这些真实环境已经存在，经过虚拟现实技术将其仿真模拟出来,.,虚拟现实的建模技术,第20页,网上,3D,户型,校园场景,虚拟现实的建模技术,第21页,第二种是完全虚拟、当前并不存在环境。比如在影视制作领域，虚拟现实技术发展为其提供了更为辽阔空间,创作者能够灵活地将以前极难或者无法拍摄到画面元素融入到自己作品中,以增强画面真实感、表现力和视觉冲击力。在游戏行业中，虚拟现实技术创造三维模型、三维角色和虚拟世界，使玩家与游戏中角色合二为一。,虚拟现实的建模技术,第22页,电影,阿凡达,虚拟现实的建模技术,第23页,植物大战僵尸,虚拟现实的建模技术,第24页,第三种是对微观物体或现象进行模拟仿真。如物理、化学等物体及物质改变过程难以用语言文字说明清楚，可借助虚拟现实技术，使人眼能够看到，从而表达科学可视化主要意义。在生理课程中，经过虚拟现实技术模拟真实人体器官三维模型，该模型含有些人体形态以及肋骨、肝脏、心脏等各个器官外貌，而且具备各器官新陈代谢机能，能较为真实地显示出人体正常生理状态和出现各种改变。,虚拟现实的建模技术,第25页,虚拟现实的建模技术,第26页,虚拟现实系统分类,（,1,）沉醉式,VR,系统,沉醉式虚拟现实系统提供参加者完全沉醉体验，使用户有一个置身于虚拟世界之中感觉。其特点是：利用头盔显示器把用户视觉与听觉封闭起来，产生虚拟视觉；同时，它利用数据手套把用户手感通道封闭起来，产生虚拟触动感。,虚拟现实的建模技术,第27页,虚拟现实系统分类,沉醉式,VR,系统,虚拟现实的建模技术,第28页,虚拟现实系统分类,（,2,）桌面式,VR,系统,桌面虚拟现实系统利用个人计算机或,PC,工作站去产生仿真，将计算机屏幕作为用户观察虚拟世界一个窗口，参加者坐在监视器前，经过计算机屏幕观察,360,度范围内虚拟世界。使用硬件设备主要是立体眼镜和一些交互设备（如数据手套、空间位置跟踪定位设备等）。主要用于计算机辅助设计与制造、建筑设计与桌面游戏等领域。,虚拟现实的建模技术,第29页,桌面式,VR,系统,虚拟现实的建模技术,第30页,虚拟现实系统分类,（,3,）增强式,VR,系统,增强式,VR,系统简称增强现实，英文全称为,Augmented Virtual Reality,，它既允许用户看到真实世界，同时也能看到叠加在真实世界上虚拟对象，它是把真实环境和虚拟环境结合起来一个系统，既可降低组成复杂场景开销，也可对实际物体进行操作，真正到达了亦真亦幻境界。在增强式,VR,系统中，虚拟对象所提供信息往往是用户无法凭借其本身感觉器官直接感知深层信息，用户经过利用虚拟对象所提供信息来加强对现实世界认知，如图,9-10,所表示。,虚拟现实的建模技术,第31页,增强式,VR,系统,虚拟现实的建模技术,第32页,虚拟现实系统分类,（,4,）分布式,VR,系统,分布式,VR,系统（,Distributed Virtual Reality,）是,VR,技术和网络技术发展和结合产物，是一个在网络虚拟世界中，位于不一样物理位置多个用户或多个虚拟世界，经过网络连接成共享信息系统。分布式虚拟现实系统目标是在沉醉式,VR,系统基础上，将地理上分布多个用户或多个虚拟世界经过网络连接在一起，使每个用户同时加入到一个虚拟空间里，经过联网计算机与其它用户进行交互，以到达协同工作目标。,虚拟现实的建模技术,第33页,虚拟现实系统分类,分布式,VR,系统特点：,各用户含有共享虚拟工作空间。,伪实体行为真实感。,支持实时交互，共享时钟。,多个用户可用各自不一样方式相互通信。,资源信息共享以及允许用户自然操纵虚拟世界中对象。,虚拟现实的建模技术,第34页,虚拟现实系统硬件设备,在虚拟现实系统中，硬件设备由三部分组成，即是输入设备、输出设备和虚拟世界生成设备。,虚拟现实的建模技术,第35页,手部数据交互设备,数据手套（,Data Glove,）,数据手套是一个戴在用户手上传感装置，用于检测用户手部活动设备，并向计算机发送对应电信号，从而驱动虚拟手模拟真实手动作。,如图所表示为戴上,VPL,数据手套人手与屏幕显示虚拟手。该数据手套把光导纤维和一个三维位置传感器缠绕在一个轻、有弹性手套上，每个手指每个关节处都有一圈纤维，用以测量手指关节位置与弯曲。,虚拟现实的建模技术,第36页,输入设备,数据衣（,Data Suit,）,数据衣将大量光纤、电极等传感器安装在一个紧身服上，能够依据需要检测出人四肢、腰部活动以及各关节（如腕关节、肘关节）弯曲角度，然后用计算机重建出图像。,虚拟现实的建模技术,第37页,其它交互设备,三维扫描仪（,3D Scanner,）,三维扫描仪功效是经过扫描真实模型外观特征，结构出该物体对应计算机模型，通常分为激光式、光学式、机械式等三种类型。,三维激光扫描仪（3D Laser Scanner）应用最为广泛，其数据处理过程普通包含数据采集、数据预处理、几何模型重建和模型可视化等四个步骤。,虚拟现实的建模技术,第38页,手部数据交互设备,三维浮动鼠标器（,3D Flying Mouse,）,三维浮动鼠标器工作原理是：在鼠标内部安装了一个超声波或电磁探测器，利用这个接收器和含有发射器固定基座，就能够测量出鼠标离开桌面后位置和方向。,虚拟现实的建模技术,第39页,三维定位跟踪设备,:,用于检测位置与方位，并将其数据汇报给虚拟现实系统。在虚拟现实系统中最常见应用是跟踪用户头部位置与方位来确定用户视点与视线方向，而视点位置与视线方向是确定虚拟世界场景显示关键。,虚拟现实的建模技术,第40页,三维定位跟踪设备,虚拟现实的建模技术,第41页,输出设备,视觉感知设备：视觉感知设备主要是向用户提供立体宽视野场景显示，而且这种场景改变会实时改变。这类设备主要有：头盔式显示器、洞穴式立体显示装置、响应工作台立体显示装置、墙式立体显示装置等。,虚拟现实的建模技术,第42页,带立体眼镜台式立体显示系统,虚拟现实的建模技术,第43页,听觉感知设备：提供虚拟世界中三维真实感声音输入及播放。普通由耳机和专用声音卡组成。通惯用专用声音卡将单通道或普通立体声源信号处理成含有双耳效应三维虚拟立体声音。,触觉（力觉）感知设备：力觉感知设备主要是要求能反馈力大小和方向，而触觉感知应包含普通接触感，深入应包含感知物体质感、纹理感及温度感等。当前能实现仅仅是模拟普通接触感。,虚拟现实的建模技术,第44页,桌面力觉反馈装置,虚拟现实的建模技术,第45页,虚拟现实,Web3D,技术,Web3D,一词来自,Web3D,协会，它是一个国际性非赢利组织，主要任务是制订因特网,3D,图形标准与规范。伴随网络带宽逐步提升，采取,Web3D,技术实现网站越来越多。,Web3D,技术主要是针对于三维显示技术网络应用而开发，故决定了,Web3D,技术主要特点就是使三维模型在网上进行三维交互演示。,Web3D,是指基于,Internet,、依靠软件技术实现桌面级虚拟现实技术。,Web3D,技术是实现网页中虚拟现实一个最新技术。,VRML,是互联网,3D,图形开放标准，是,3D,图形和多媒体技术通用交换文件格式，它基于建模技术，描述交互式,3D,对象和场景，可应用在互联网与当地客户系统中。因为网上传输是模型文件，故其传输量显著低于视频图像传输量。,虚拟现实的建模技术,第46页,虚拟现实的建模技术,第47页,VRML,技术,（,1,）,VRML,技术,VRML,是一个在网络环境下描述虚拟三维模型和提供交互操作跨平台、开放式、解释性文本语言，含有强大三维场景建模功效，可方便构建虚拟控制设备现场。,VRML,是一个建模语言，也是一个描述,Internet,上交互式,3D,多媒体和共享虚拟世界开发标准，可在低带宽异构网络环境下，进行低带宽传输和远程指令接收。利用,VRML,建立三维场景可在带,VRML,浏览器插件,IE,浏览器中浏览观看，同时,VRML,支持三维声音，可定义不一样事件触发不一样声音提醒。,虚拟现实的建模技术,第48页,VRML,技术,因为,VRML,支持使用内建脚本语言如：,Java,、,Javasript,等，故,VRML,程序含有很强交互功效。,VRML,文档普通包含以下部分：,文件头：给浏览器提供文件版本信息；,注释：以,#,号开始说明文字；,节点：场景信息单位，用来描述场景中造型、灯光等；,属性值：描述及改变节点属性大小。,VRML,是类似,C,结构化数据，易读性好，但用程序数据提取出来困难。,虚拟现实的建模技术,第49页,VRML,技术,#VRML V2.0 utf-8,Shape,appearance Appearance#,定义物体外观属性,material Material#,定义材质属性,emissiveColor 1 0 0#,表示球表面材质反射红光,geometry Sphere#,定义物体几何属性,radius 1#,表示球体半径是,1,个单位,虚拟现实的建模技术,第50页,Cult3D,技术,Cult3D,是瑞典,Cycore,企业开发网络三维互动展示技术，它是利用现有网络技术和强大,3D,引擎在网页上建立互动三维物件，只需用鼠标进行简单操作，便可对页面中逼真物体模型进行全方位观看，还可对物体进行放大、缩小、旋转与拆装等操作，让浏览者能够真实地感受到物体相关属性。,Cult3D,内核基于,Java,语言，含有很强交互和扩展性。,虚拟现实的建模技术,第51页,Cult3D,技术,利用,Cult3D,技术能够对产品进行数字化模型设计，设计后模型可无缝地嵌入到在线,HTM,页面以及其它一些应用程序中。,Cult3D,有三个不一样程序功效，包含,Cult3D Exporter,、,Cult3D Designer,和,Cult3D Viewer,。,Cult3D Exporter,是供,3D,建模软件，如可作为,3D Studio,或,Maya,使用插件。因为,Cult3D,不具备,3D,建模功效，利用这个插件能够从,3D,建模软件中把,3D,模型导出到,Cult3D Designer,中制作。,Cult3D Designer,是,Cult3D,关键技术，在,Cult3D Designer,中能够对,3D Studio,、,Maya,等,3D,软件导出,Cult3D,模型对象建立基本交互功效，,Cult3D Viewer,是供,IE,等浏览器使用插件。,虚拟现实的建模技术,第52页,虚拟现实的建模技术,第53页,虚拟现实的建模技术,第54页,Virtools,技术,Virtools,操作界面,虚拟现实的建模技术,第55页,Virtools,资源编辑界面,虚拟现实的建模技术,第56页,三维世界编辑区窗口,三维世界编辑区窗口,三维世界编辑区窗口,虚拟现实的建模技术,第57页,三维建模工具介绍,（,1,）,3dsmax,3dsmax,能够用于影视制作、广告动画、建筑效果图与模拟产品造型设计等。,3dsmax,含有强大功效：灵活多样建模方式，如多边形建模、细分建模与,NURBS,曲面建模等；丰富材质质感表现；高级曲线动画编辑等。,虚拟现实的建模技术,第58页,标准基本体非常轻易建立，只要单击并拖动鼠标指针，交替几次就可完成；或经过键盘输入来建立。建立标准几何体是,3ds Max,基础。建立,【,标准基本体,】,工具介绍以下。,标准基本体创建,虚拟现实的建模技术,第59页,扩展基本体创建,虚拟现实的建模技术,第60页,车削编辑修改器,使用,【,车削,】,修改器能够经过旋转二维图形来产生三模模型，如图所表示，或经过,Nurbs,曲线来创建,3D,对象。,虚拟现实的建模技术,第61页,挤出编辑修改器,【,挤出,】,修改器是将二维样条线图形增加厚度，挤出成为三维实体，能够进行面片、网格对象和,Nurbs,对象,3,类模型输出。,虚拟现实的建模技术,第62页,倒角编辑修改器,使用,【,倒角,】,修改器是经过对二维图形进行挤出成形同时，在边界上加入直形或圆形倒角，如图所表示，普通用来制作立体文字和标志。,虚拟现实的建模技术,第63页,+,二维图形,放样路径,虚拟现实的建模技术,第64页,三维建模工具介绍,（,2,）,Maya,Maya,是美国,Autodesk,企业开发三维动画软件，主要应用于专业影视广告，角色动画与电影特技等。,Maya,与其它三维软件有显著区分，首先，,Maya,继承了,Alias,全部工作站级优异软件特征：灵活、快捷、准确、专业与可扩展性。,Maya,操作平台基于,Windows NT,，操作更简便。,Maya,模拟灯光愈加真实，可调参数更突出，特技灯光种类更丰富更含有吸引力。矢量材质可模仿木纹、毛石、水等，节约了贴图制作，同时在折射、反射等效果上愈加独特。,虚拟现实的建模技术,第65页,（,3,）,AutoCAD,AutoCAD,是美国,Autodesk,企业首次于,1982,年开发自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计，已经成为了一个工业标准。从概念设计到草图和局部详图，,AutoCAD,提供了创建、展示、统计和共享构想所需全部功效。,虚拟现实的建模技术,第66页,材 质 概 述,材质,主要用于描述对象怎样反射和传输光线。,材质中贴图,主要用于模拟对象质地、提供纹理图案、反射、折射等其它效果,(,贴图还可用于环境和灯光投影,),。依靠各种类型贴图，能够创作出千变万化材质。,虚拟现实的建模技术,第67页,位图贴图,位图贴图就是将位图图像文件作为贴图使用，它能够支持各种类型图像和动画格式，包含,AVI,、,BMP,、,CIN,、,JPG,、,TIF,、,TGA,等。位图贴图使用范围广泛，通惯用在漫反射颜色贴图通道、凹凸贴图通道、反射贴图通道、折射贴图通道中。,虚拟现实的建模技术,第68页,平铺贴图,平铺贴图是用来制作砖块效果，惯用在漫反射贴图通道中，可在凹凸贴图通道中使用。在它参数面板,【,高级控制,】,里，设置砖块颜色、尺寸以及砖缝颜色、尺寸等，制作出个性砖块。,虚拟现实的建模技术,第69页,渐变坡度贴图,渐变坡度贴图是能够使用许多颜色高级渐变贴图，惯用在漫反射贴图通。中，在它卷展栏里能够设置渐变颜色及每种颜色位置。,虚拟现实的建模技术,第70页,噪波贴图,噪波普通在凹凸贴图通道中使用，能够经过设置,【,噪波参数,】,卷展栏制作出紊乱不平表面，经过,【,噪波类型,】,能够定义噪波类型,。,虚拟现实的建模技术,第71页,混合贴图,混合贴图是将两个不一样贴图按照不一样百分比混合在一起形成新贴图，它惯用在漫反射贴图通道中。,虚拟现实的建模技术,第72页,案例,虚拟现实的建模技术,第73页,