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虚拟校园三维场景表现方法与实现

作　者: 陆凯
导　师: 黄兴国
学　校: 河北师范大学
专　业: 美术学
关键词: 虚拟校园 三维建模 场景表现 植物表现 灯光 模型优化
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)是近年来出现的计算机高级人机界面的高新技术,强调交互性、沉浸性和构想性,他所带来的身临其境的用户体验是其他技术无法达到的。他是计算机网络技术、计算机图形学、多传感技术和人工智能等多种技术的综合应用。随着计算机技术的发展,虚拟现实技术已经渐渐从军事、医疗、航空航天等高端领域走入我们的生活。虚拟校园作为虚拟现实技术的一个重要应用领域,也逐渐被国内很多高校所重视。在国家和有关部门的支持下,国内很多高校都进行了相关的研究并取得了一定的成绩。虚拟校园在三维虚拟浏览、宣传展示、网络教学与管理、校园整体规划和校内资源的优化配置等很多方面都有重要的作用和意义。随着全球的数字化和移动终端的发展,集浏览、交流、教学、规划和管理等于一体的实用型“掌上虚拟校园”将成为新的发展方向。本人负责石家庄铁道大学三维虚拟校园的开发,通过项目实践结合文献研究和项目案例分析对基于虚拟现实的三维场景表现方法等关键技术进行了深入的研究,本文组织内容分为七个部分:第一章是本文的引言部分,介绍了虚拟现实的国内外研究现状和虚拟校园的研究背景、目的和意义。阐述了本文的研究内容、研究方法和组织结构。第二章主要对虚拟校园项目开发前的准备工作进行阐述,着重研究虚拟校园总体设计目标和开发制作流程、软件硬件开发环境的配置、图纸和数据资料进行规划和管理。第三章介绍了虚拟现实中的常用三维建模方法,结合虚拟校园中的实例对常用建模方法的使用进行剖析。第四章首先对三维场景中植物的表现方法进行了介绍,然后结合虚拟校园中的相关实例对常用植物的表现方法进行阐述。第五章结合实例简要讲解了四种常见贴图在虚拟校园中的应用,介绍了灯光布置的理论知识,结合校园实际情况分析了三维场景灯光布置的注意事项。第六章结阐述了虚拟校园中模型优化的意义,通过对虚拟校园模型优化实例分析讲解各种优化方法的具体应用。最后一章在结论与展望中,总结了整个课题的研究内容,对虚拟校园以后的工作、应用前景和发展方向进一步展望。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 引言  10
  1.2 课题研究的背景及意义  10-12
    1.2.1 课题研究的背景  10-11
    1.2.2 课题研究的意义  11-12
  1.3 国内外研究现状  12-14
    1.3.1 国外研究现状  12-13
    1.3.2 国内研究现状  13-14
  1.4 研究方法和研究内容  14-16
    1.4.1 本课题采用的研究方法  14
    1.4.2 本课题的研究内容  14-16
第2章 虚拟校园设计与规划  16-26
  2.1 虚拟校园整体设计目标  16
  2.2 虚拟校园项目的开发制作流程  16-17
  2.3 虚拟现实项目开发环境与开发工具的选择  17-20
    2.3.1 项目硬件开发环境  17-18
    2.3.2 项目软件开发环境  18-20
  2.4 虚拟校园制作分区规划  20
  2.5 虚拟校园中的图纸  20-23
    2.5.1 图纸的收集与整理  20-21
    2.5.2 图纸导入时的注意事项  21-23
  2.6 数据资料的管理  23-26
    2.6.1 图纸图片资源的管理  23
    2.6.2 项目文件的管理  23-24
    2.6.3 贴图素材的管理  24-26
第3章 三维建模技术研究  26-32
  3.1 虚拟现实中的三维建模方法  26
  3.2 虚拟校园中的三维建模解析  26-29
    3.2.1 一实验楼、阶梯教室的三维建模解析  27-28
    3.2.2 综合食堂前雕塑的三维建模解析  28
    3.2.3 校园中马路牙的三维建模解析  28-29
  3.3 常用建模方法在虚拟校园中的应用  29-32
    3.3.1 Boolean（布尔运算）在虚拟校园中的应用  29-30
    3.3.2 Shape Merge（图形合并）虚拟校园中的应用  30-31
    3.3.3 面片建模法在虚拟校园中的应用  31-32
第4章 三维场景中植物的表现研究  32-40
  4.1 虚拟校园中植物的配置与分布方式  32-33
    4.1.1 虚拟校园中的植物配置  32
    4.1.2 虚拟校园中植物的分布方式  32-33
  4.2 虚拟现实中植物表现方法剖析  33-37
    4.2.1 BillBoarding 技术分析  33-34
    4.2.2 Doubleboarding 技术分析  34-35
    4.2.3 三维实体结构的树木模型分析  35-37
  4.3 虚拟校园中植物的表现技巧  37-40
    4.3.1 虚拟校园道路旁植物的表现技巧  37-38
    4.3.2 虚拟校园中花坛的表现技巧  38
    4.3.3 虚拟校园中大面积植被的表现技巧  38-40
第5章 虚拟校园中的贴图与灯光  40-47
  5.1 虚拟校园中贴图的应用  40-42
    5.1.1 透明贴图  40-41
    5.1.2 无缝贴图  41
    5.1.3 反射贴图  41-42
    5.1.4 动态贴图  42
  5.2 布置虚拟校园中的灯光  42-47
    5.2.1 灯光布置的基本理论  42-44
    5.2.2 布置灯光时的注意事项  44
    5.2.3 虚拟校园灯光布置解析  44-47
第6章 虚拟校园中三维模型的优化  47-53
  6.1 三维模型优化的意义  47
  6.2 三维模型优化分析  47
  6.3 三维模型优化技术研究  47-51
    6.3.1 模型个数优化  47-48
    6.3.2 优化模型面数  48-49
    6.3.3 贴图优化  49-50
    6.3.4 利用镂空贴图进行优化  50-51
  6.4 虚拟校园优化效果分析  51-53
第7章 结论与展望  53-55
  7.1 结论  53
  7.2 展望  53-55
参考文献  55-56
后记  56-57
攻读学位期间取得的科研成果  57

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 计算机仿真
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