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三维虚拟场景漫游系统的设计与实现

王荣

（河海大学计算机与信息学院江苏常州213022）

摘要：三维虚拟场景漫游系统是对虚拟现实技术的综合应用，构建面向漫游的三维虚拟场景，以递进网格简化算法作为连续LOD模型的生成方法，为场景提供不同的LOD描述来控制场景复杂度，从而提高场景的渲染效率和漫游系统的真实感。最后通过Virtools构建漫游引擎，为漫游系统提供了良好的交互性。

关键词:虚拟现实;漫游系统;LOD模型;Virtools

TheDesignandImplementationof3DVirtualSceneRambleSystem

WangRong

(HohaiUniversityInstituteofComputerInformation

JiangsuChangzhou213022)

Abstract:3Dvirtualsceneramblesystemisacomprehensiveapplicationofvirtualrealitytechnology.Three-dimensionalvirtualscenesforrambleareconstructed.ProgressivemeshsimplificationalgorithmismadeasamethodofsuccessivegenerationofLODmodels.DifferentdescriptionsforLODmodelscontrolthecomplexityofscene.Renderingefficiencyofsceneandtherealisticoframblesystemwillbeimproved.RambleengineisconstructedthroughVirtoolswhichprovidesgoodinteractionforthesystem.

Keywords:virtualreality;ramblesystem;LODmodels;Virtools

1、引言

虚拟现实（VirtualReality，简称VR）是人们对计算机仿真环境进行可视化操作和交互的一种全新方式，与传统人机界面相比，在技术思想上有了质的飞跃。利用计算机生成虚拟环境，通过视、听、触，甚至味觉等多种通道的实时模拟和实时交互[1]。虚拟现实技术融合了计算机图形学、数字图像处理、人工智能、传感器、多媒体技术、网络以及并行技术等多个信息技术分支的必威体育精装版发展成果，大大推进了计算机技术的发展，已被广泛应用于军事模拟、视景仿真、飞机汽车制造、科学可视化等领域[2]。虚拟漫游是虚拟现实技术的重要应用，实现了对三维景观的数字化和虚拟化[3]，在虚拟场景中漫游具有实时性和交互性，使用户产生

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了身临其境的感受。

2、构建面向漫游的三维虚拟场景

构建虚拟场景是整个漫游系统的基础，模型的质量好坏直接影响了场景的逼真程度和运行的效果。本文采用Maya软件进行建模，得到模型具有很强的逼真度。虚拟漫游系统中场景的构建主要采用几何建模技术进行建模，根据不同的需求，将多边形建模、曲面建模等多种方法结合起来应用。正式建模之前，首先要获得整个场景的地图数据，确定需要哪些建筑物以及每个建筑物所处的位置。本文主要是通过照片和录像资料采集数据，照片由于分辨率较高并且是静态的，通常用来描述场景细节信息，同时也作为纹理贴图的主要参照来源。录像资料收集的范围比较广，更适合记录建筑物之间的相对位置。

在建模的过程中，可以将场景分为若干个模块，主次分明，重点的建筑物需要对其精细建模，次要的建筑物则可以粗略建模，逐层逐块的利用Maya提供的强大建模功能和修改工具进行建模。需要精细建模的部分尽量采用精确的几何体，而粗略的部分可以使用面片数较少的几何体构建，争取用最少的多边形达到理想的效果。但是，在建好的模型中往往会出现冗余的多边形，不仅增加了面片数，而且在漫游的过程中会出现画面闪烁的现象。为此，可通过删除一些琐碎、细小的部分等方法对模型做初步的简化。另外，可以采用纹理贴图代替多边形表示模型细节的方法来减少多边形的数量，也保证了模型的逼真度。

3、基于LOD技术的场景优化

在虚拟现实的视景仿真中，为提高视景生成的效果，达到实时绘制的要求，本文根据侧重不同，采用精细建模与粗略建模相结合，并运用LOD（levelofdetail