虚拟现实技术（微课视频版）

作者简介

张丽霞，博士，天津职业技术师范大学教师，主要从事图像处理、虚拟现实技术等教学和科研工作。讲授“虚拟现实技术” “面向对象程序设计”等课程。近年来，主持省部级课题3项，主持天津市高校思想政治工作精品项目1项，注册软件著作权7项，发表SCI检索或中文核心期刊论文10余篇，指导学生获天津市大学生新工科大赛一等奖2项，二等奖1项，三等奖1项，指导学生获天津市大学生微视频大赛一等奖1项，二等奖3项，三等奖3项。

内容简介

第3章 交互场景的构建 在虚拟环境中，虚拟对象是主要的元素。 它的虚拟再现是通过建模来实现的。建模是对现 实对象或环境的逼真仿真。一般情况，对象具有 静态特征，包括位置、方向、材料、属性等特征 ，还具有运动特征，它反映对象的运动、行为、 约束条件(如碰撞检测与响应)以及力的作用等。 虚拟对象的建模意味着对象的静态特征和运动特 征各个方面的建模，也就是对形状、外观、运动 学约束、智能行为和物理特性等方面的建模，如 图31所示。建模时，首先获取实际三维环境的 三维数据，并根据其应用的需要，建立相应的虚 拟环境模型。设计出的虚拟模型能否真实反映研 究的对象，直接决定了能否满足虚拟现实的三大 特征： 沉浸性、想象性和交互性，以及整个系 统的可信度。 图31虚拟场景的建模技术 3.1对象建模 对象建模是虚拟现实研究的重点，是使用 户沉浸的首要条件。通常，对象建模主要研究对 象的形状和外观的仿真，其过程主要包括建模和 视觉外观的设计。 1. 建模 用一定的方式对对象进行直接的描述。它 们的描述直接影响图形的复杂性和图形绘制的计 算消耗。其建模方法一般包括几何建模、图像建 模、几何与图像相结合的建模三种方法。 2. 视觉外观的设计 为场景添加光照和纹理映射。即根据基于 光照模型和纹理映射，计算物体可见面投影到观 察者眼中的光亮度大小和颜色分量，并将它转换 为适合图形设备的颜色值，从而确定投影面上每 一像素的颜色，最终生成真实感图形。 3.1.1几何建模 几何建模是指对虚拟环境中物体的几何网 络特性等信息的表示，主要包括几何模型的拓扑 信息和几何信息。采用几何建模方法对物体对象 虚拟主要是对物体几何信息的表示和处理，描述 虚拟对象的几何模型，例如多边形、三角形、顶 点和样条等，即用一定的数学方法对三维对象的 几何模型的描述。 目前，几何建模软件越来越多，建模方法 也越来越多。但总体而言，可归纳为三大类： 多边形(Polygon)、非统一有理B样条(NURBS)和 构造立体几何(CSG)。但无论采用何种建模软件 ，同类的建模方法其数学原理大致相同。 1. 多边形 多边形建模是在三维制作软件中最先发展 的建模方式。多边形建模是将点、边、面组成一 "作者根据多年的虚拟现实技术教学和开发经验，循序渐进，理论实践并重，共性个性兼顾，将虚拟现实技术的理论知识和应用领域的实际开发相结合，以培养工程实践能力为目的，以案例教学为主,配以全方位、立体化的教学资源，助力广大初学者系统了解虚拟现实技术的行业发展状况，快速入门虚拟现实系统的开发。 "