內(nèi)容回顧第一章虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技手段生成逼真的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)等一體化的虛擬環(huán)境，用戶從自己的視點(diǎn)出發(fā)，借助特殊的輸入輸出設(shè)備，采用自然的方式與虛擬世界的物體進(jìn)行交互，相互影響。虛擬現(xiàn)實(shí)定義：虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)——“3I”圖

Immersion-Interaction-ImaginationImmersionImaginationInteraction四類虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)：

=用戶+硬件+虛擬環(huán)境沉浸性用戶

虛擬環(huán)境精神沉浸身體沉浸第二章虛擬現(xiàn)實(shí)的建?！摂M環(huán)境的創(chuàng)建本章組織虛擬現(xiàn)實(shí)的建模概述虛擬現(xiàn)實(shí)建模工具虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)圖形程序設(shè)計(jì)接口：OpenGL虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言：VRML三維建模工具：3Dsmax，MultigenCreator一、虛擬現(xiàn)實(shí)建模概述

虛擬現(xiàn)實(shí)建模即虛擬環(huán)境的建模虛擬環(huán)境：計(jì)算機(jī)生成的環(huán)境真實(shí)場(chǎng)景的重現(xiàn)——虛構(gòu)的場(chǎng)景遠(yuǎn)古時(shí)代人類生活環(huán)境的重現(xiàn)——數(shù)千年后的未來(lái)人類不能達(dá)到的危險(xiǎn)環(huán)境人類不可能進(jìn)入的微小世界虛擬現(xiàn)實(shí)中的三類虛擬環(huán)境：真實(shí)世界環(huán)境的模仿建筑物；小區(qū)；地理環(huán)境人類主觀構(gòu)造的環(huán)境影視制作三維動(dòng)畫(huà)真實(shí)世界中人類不可見(jiàn)環(huán)境的模仿分子結(jié)構(gòu)海洋水動(dòng)力模擬物理仿真和動(dòng)畫(huà)碰撞檢測(cè)光照模型幾何表面屬性動(dòng)力學(xué)性質(zhì)物理性質(zhì)生學(xué)性質(zhì)頭部位置手位置視頻音頻觸覺(jué)輸入輸出

處理虛擬環(huán)境：虛擬物體虛擬光物理仿真動(dòng)畫(huà)碰撞檢測(cè)虛擬物體的特性（1）靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特征靜態(tài)：地板、墻壁、樓梯動(dòng)態(tài)：門(mén)、窗、抽屜動(dòng)態(tài)模型的建立：考慮模型的運(yùn)動(dòng)過(guò)程；對(duì)象運(yùn)動(dòng)引起的場(chǎng)景變化；虛擬物體的特性（2）物理約束有約束的動(dòng)態(tài)對(duì)象門(mén)、窗、抽屜的運(yùn)動(dòng)；使物體在有限的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)；虛擬物體的特性（3）細(xì)節(jié)層次物體的不同細(xì)節(jié)模型；動(dòng)態(tài)裝載；虛擬物體的特性（4）表面屬性物體的顏色、紋理；（5）音頻裝置帶音響效果的虛擬環(huán)境如碰撞激發(fā)的聲音虛擬光虛擬環(huán)境的照明方式現(xiàn)實(shí)世界：以太陽(yáng)為主要光源對(duì)靜態(tài)物體建立光照模型；虛擬世界：一個(gè)獨(dú)立的輻射光照模型物理仿真對(duì)對(duì)象物理特性的模擬：如對(duì)象的質(zhì)量，重量，慣性，表面紋理，硬度，性狀改變模式等動(dòng)畫(huà)簡(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)：平移、旋轉(zhuǎn)復(fù)雜的動(dòng)畫(huà)：動(dòng)畫(huà)與數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合，采用離散的關(guān)鍵幀技術(shù)碰撞檢測(cè)虛擬環(huán)境中虛擬物體的相互碰撞如何實(shí)施虛擬環(huán)境的建模？虛擬環(huán)境的建模是：對(duì)虛擬世界中模型的建模虛擬世界中的模型：靜態(tài)模型：地形、地貌、建筑物、道路、橋梁等靜態(tài)模型的描述：幾何模型光照模型灰度模型紋理處理渲染效果等；虛擬世界中的模型：動(dòng)態(tài)模型：飛機(jī)、車(chē)輛等活動(dòng)目標(biāo)動(dòng)態(tài)模型的建立：如何確定場(chǎng)景中每一個(gè)對(duì)象運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的坐標(biāo)；視點(diǎn)變化時(shí)場(chǎng)景如何動(dòng)態(tài)刷新如何完整的描述出模型？模型的信息：視覺(jué)外形形狀：由構(gòu)成物體的各個(gè)多邊形、三角形及頂點(diǎn)來(lái)確定外觀：由表面紋理、材質(zhì)，顏色、光照系數(shù)等決定物理特征虛擬世界中對(duì)象的物理特征表達(dá)是很復(fù)雜的，目前的VR技術(shù)還不能支持所有的物理特征；實(shí)體信息實(shí)體的動(dòng)力學(xué)特征（如汽車(chē)運(yùn)動(dòng)）視覺(jué)特征聽(tīng)覺(jué)特征環(huán)境信息城市地形地貌、氣象條件、光照等環(huán)境的信息虛擬現(xiàn)實(shí)的建模（視覺(jué)建模）幾何建模運(yùn)動(dòng)建模物理建模行為建模模型分割幾何建模描述虛擬對(duì)象的形狀和外表運(yùn)動(dòng)建模主要是對(duì)象的移動(dòng)和碰撞檢測(cè)兩部分物理建模包括定義對(duì)象的質(zhì)量，重量，慣性，表面紋理，硬度，性狀改變模式等

對(duì)象行為建模對(duì)象可以有自己的行為特征，并不一定與用戶的輸入有關(guān)；模型分割虛擬環(huán)境分割細(xì)節(jié)分割（一）幾何建模構(gòu)建一個(gè)逼真的客觀世界—身臨其境、沉浸其中的環(huán)境；實(shí)體對(duì)象的組織方法：層次（Hierarchy）建模方法屬主建模方法層次建模方法用樹(shù)形結(jié)構(gòu)表示實(shí)體的各個(gè)組成部分，呈分層結(jié)構(gòu)；如自頂向下分解一個(gè)幾何對(duì)象或自底向上構(gòu)造一個(gè)幾何對(duì)象。分層結(jié)構(gòu)：子對(duì)象和其之間的連接，能表現(xiàn)子對(duì)象之間的拓?fù)涮匦裕桓鞴?jié)點(diǎn)具有自己的局部坐標(biāo)系，可以相互轉(zhuǎn)換一種簡(jiǎn)便自然的復(fù)雜實(shí)體對(duì)象的分割方法，對(duì)模型修改十分有利人體的層次模型：屬主建模方法

思想：同一種對(duì)象擁有同一個(gè)屬主（母體），屬主：類對(duì)象的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)和屬性特征；屬主的實(shí)例：復(fù)制指向?qū)僦鞯闹羔?；如：汽?chē)建模，先建立輪子的模型特點(diǎn)：（1）簡(jiǎn)單高效（2）易于修改（3）一致性好實(shí)體對(duì)象的幾何模型：對(duì)象的形狀（多邊形、三角形和頂點(diǎn)）對(duì)象外表(紋理、表面反射系數(shù)、顏色等)1.對(duì)象形狀（幾何造型）三種方法建造虛擬環(huán)境中場(chǎng)景與對(duì)象的三維模型：三維建模軟件繪制三維模型；從商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)中購(gòu)買(mǎi)現(xiàn)有的三維模型；用特殊的硬件或軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)三維建模；用軟件繪制三維模型：三維模型能通過(guò)PHIGS、Starbase或GL.XGL等圖形庫(kù)從頭創(chuàng)建。但開(kāi)發(fā)一個(gè)完整的三維數(shù)據(jù)庫(kù)費(fèi)時(shí)費(fèi)工,一般都要利用一定的建模工具。建模軟件,如AutoCAD或3DStudio,或?qū)ｉT(mén)VR建模工具,如MultiGen或VRT3，得到高質(zhì)量的三維數(shù)據(jù)庫(kù)。購(gòu)買(mǎi)三維模型：如著名的美國(guó)ViewpointDatalabs的產(chǎn)品：ViewpointCatalog。提供18類幾何圖形：地貌、一般建筑、世界著名建筑、小臥車(chē)、運(yùn)輸車(chē)、面包車(chē)、其他車(chē)輛、飛機(jī)、艦船、火車(chē)、解剖、人物、動(dòng)物等?？筛鶕?jù)需要調(diào)用和加工，結(jié)合自己創(chuàng)建的實(shí)體模型，建立虛擬環(huán)境模型庫(kù)。自動(dòng)三維建模三維掃描儀：對(duì)實(shí)際物體三維建模的工具，能快速的將真實(shí)世界的立體彩色信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能直接處理的數(shù)字信號(hào)。掃描后直接輸出包含物體表面每個(gè)采樣點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)和色彩的數(shù)字模型文件（4）三維激光掃描2.對(duì)象外表外表真實(shí)感主要取決于它的表面反射和紋理增加物體的多邊形（before）:在需要實(shí)時(shí)仿真時(shí),增加多邊形會(huì)使圖形速度變得緩慢。實(shí)時(shí)紋理處理能力（after）：允許二維的圖像數(shù)據(jù)覆蓋到多邊形上，在維持圖形速度的同時(shí),可用少量的多邊形和紋理增強(qiáng)真實(shí)感。對(duì)象的物理特性：固體不應(yīng)彼此穿過(guò)物體在被推拉抓取時(shí)應(yīng)按預(yù)期方式運(yùn)動(dòng)。

VR的物理屬性用微分方程來(lái)描述，構(gòu)成動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)：由系統(tǒng)分析和系統(tǒng)仿真來(lái)研究。（二）物理建模技術(shù)經(jīng)典力學(xué)的仿真不能滿足VR的要求：工程實(shí)踐中的仿真是耗時(shí)的推理活動(dòng)：花很多時(shí)間手工開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型模型再轉(zhuǎn)換成仿真軟件和參數(shù)選擇設(shè)計(jì)時(shí)，初始方程必須修改，并重新運(yùn)行仿真VR的力學(xué)仿真必須可靠地、無(wú)縫地、自動(dòng)地、實(shí)時(shí)地運(yùn)行。在世界建模的范圍內(nèi)，任何可能發(fā)生的情況必須正確處理。計(jì)算機(jī)圖形把這類仿真稱為基于物理的建模。復(fù)雜性高，但能逼真地模擬自然物理現(xiàn)象?；谖锢淼慕＃簞傮w運(yùn)動(dòng)模擬塑性物體變形運(yùn)動(dòng)模擬流體運(yùn)動(dòng)模擬1、剛體運(yùn)動(dòng)模擬碰