當我們身處虛擬環境中,感覺到虛擬對象和環境的3D全景展示效果很逼真,就是靠VR建模技術對現實對象和環境的仿真。虛擬現實技術是一種逼真地模擬人在自然環境中的視覺、聽覺、嗅覺、運動等行為的一種全新的人機交互技術,虛擬現實技術最終目標是使用戶置身于一個由計算機生成的虛擬環境中。VR建模是對現實對象或環境的逼真仿真,虛擬對象或環境的3D建模是虛擬現實系統建立的基礎,對象建模主要研究對象的形狀和外觀的仿真,環境3D建模主要涉及物理3D建模、行為3D建模、聲音3D建模。
VR建模技術的分類
1、幾何3D建模技術
虛擬對象基本都是幾何圖形組成的。采用幾何3D建模方法對物體對象虛擬主要是物體幾何信息的表示和處理,描述虛擬對象的幾何三維模型展示(例如多邊形、三角形、頂點以及它們的外表特征)。物體的形狀由構成物體的各個多邊形、三角形及頂點來確定,3D建模物體的外觀則是由表面紋理、材質、顏色、光照系數等決定的。
形狀3D建模要表現三維物體展示,最基本的是繪制出三維物體的輪廓,利用點和線來構建整個三維物體展示的外邊界,即僅用邊界來表示三維物體。形狀3D建模通常采用人工幾何、利用VR建模建模軟件和自動幾何3D建模方法。
外觀VR建模對象的外表是一種物體區別于其他物體的特征,VR系統中虛擬對象的外表真實感主要取決于三維模型展示表面反射和紋理。外觀VR建模建模主要通過紋理映射技術和光照來建模。
2、物理VR建模技術
在虛擬現實系統中,虛擬對象必須像真的一樣,這需要體現對象的物體特性,包括重力、慣性、表面硬軟度和變形模式等,這些特征與幾何VR建模相融合,形成更有真實感的虛擬環境。物理VR建模是虛擬現實技術中較高層次的3D建模,需要物理學和計算機圖形學的配合,涉及力學反饋問題,是重量VR建模、表面變形和軟硬度的物理特性的體現。其中分形技術和粒子系統是典型的物理VR建模方法。
3、運動VR建模技術
幾何VR建模只是反映了虛擬對象的靜態特性,而虛擬現實技術中還要表現虛擬對象在虛擬世界中的動態特性,而有關對象的位置變化、選裝、碰撞、伸縮燈方面的屬性就屬于運動VR建模的問題。
對象位置通常涉及對象的移動、伸縮和旋轉。往往需要各種坐標系來反映三維場景中對象之間的相互位置關系。
碰撞檢測在虛擬世界中,VR建模必須對用戶和虛擬對象的移動加以限制,否則會出現兩個對象自由穿透的奇異情景。碰撞檢測技術不僅要檢測是否有碰撞發生、發生的位置,還要計算出碰撞發生后的反應,VR建模中碰撞檢測具有較高的實時性和精確性,技術難度很高,目前比較成熟的碰撞檢測方法有層次包圍盒法和空間分解法。
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