实现虚拟现实的建模方法
虚拟现实是在虚拟的数字空间中模拟真实世界中的事物，这就需要真实世界的事物在数字空间中的表示，于是催生了虚拟现实中的建模技术。虚拟现实对现实“虚拟”得到底像不像，是与建模技术紧密相关的。因此，建模技术的研究具有非常重要的意义，得到了国内外研究人员的重视。
数字空间中的信息主要有一维、二维、三维几种形式。一维的信息主要指文字，通过现有的键盘、输入法等软硬件。二维的信息主要指平面图像，通过照相机、扫描仪、PhotoShop等图像采集与处理的软硬件。对于虚拟现实技术来说，事物的三维建模是更需要关心的核心，也是当今的难点技术。按使用方式的不同，现有的建模技术主要可以分为: 几何造型、扫描设备、基于图像等几种方法。
基于几何造型的建模技术是由专业人员通过使用专业软件（如AutoCAD、
3dsmax、Maya）等工具，通过运用计算机图形学与美术方面的知识，搭建出物体的三维模型，有点类似画家作画。这种造型方式主要有三种: 线框模型、表面模型与实体模型。
1. 线框模型只有“线”的概念，使用一些顶点和棱边来表示物体。对于房屋、零件设计等更关注结构信息，对显示效果要求不高的计算机辅助设计（CAD）应用，线框模型以其简单、方便的优势得到较广泛的应用。AutoCAD软件是一个较好的造型工具。但这种方法很难表示物体的外观，应用范围受到限制。
2. 表面模型相对于线框模型来说，引入了“面”的概念。对于大多数应用来说，用户仅限于“看”的层面，对于看得见的物体表面，是用户关注的，而对于看不见的物体内部，则是用户不关心的。因此，表面模型通过使用一些参数化的面片来逼近真实物体的表面，就可以很好地表现出物体的外观。这种方式以其优秀的视觉效果被广泛应用于电影、游戏等行业中，也是我们平时接触最多的。3dsmax、Maya等工具在这方面有较优秀的表现。
3. 实体模型相对于表面模型来说，又引入了“体”的概念，在构建了物体表面的同时，深入到物体内部，形成物体的“体模型”，这种建模方法被应用于医学影像、科学数据可视化等专业应用中。
理论上说，对于任何应用情况，只要有了方便的建模工具，有水平的建模大师都可以用几何造型技术达到很好的效果。然而，科技在发展，人们总希望机器能够帮助人干更多的事。于是，人们发明了一些专门用于建模的自动工具设备，被称为三维扫描仪。它能够自动构建出物体的三维模型，并且精度非常之高，主要应用于专业场合，当然其价格也非常“专业”，一套三维扫描仪价格动辄数十万，并非普通用户可以承受得起。三维扫描仪有接触式与非接触式之分。
1. 接触式三维扫描仪需要扫描仪接触到被扫描物体。它主要使用压电传感器，捕捉物体的表面信息，这种设备价格稍便宜，但使用不方便，已经不是主流。
2. 非接触式三维扫描仪不需要接触被扫描物体，就可捕捉到物体表面的三维信息。根据使用传感器的不同，有超声波、电磁、光学等多种不同类型。其中，光学的方法有结构简单、精度高、工作范围大等优点，得到了广泛的应用。激光扫描仪、结构光扫描仪技术是当今较主流的方向，其扫描结果可以达到非常高的精度。
总的来说，三维扫描仪以其高精度的优势而得到应用，但由于传感器容易受到噪声干扰，还需要进行一些后期的专业处理，如: 删除散乱点、点云网格化、模型补洞、模型简化等。
专业的三维扫描仪虽然可以弥补几何建模需要大量人工操作的麻烦，并且可以达到很高的建模精度，但其昂贵的设备费用、专业的操作步骤，却使得它无法得到很好的推广，并且，它只可以得到物体表面的几何信息，对于表面纹理，仍旧无法自动获得。针对这些问题，计算机领域的专家们结合了最近发展的计算机图形学与计算机视觉领域的知识，实现了基于图像的建模技术（Image Based Modeling），这种技术只需使用普通的数码相机拍摄物体在多个角度下的照片，经过自动重构，就可以获得物体精确的三维模型。而通过使用图像中不同的信息，这种技术又可以分成以下几类:
1. 使用纹理信息: 这种方法通过在多幅图像中搜索相似的纹理特征区域，重构得到物体的三维特征点云，它可以得到较高精度的模型，但对于纹理特征比较容易提取的建筑物等规则物体效果较好，不规则物体的建模效果不理想。
2. 使用轮廓信息: 这种方法通过分析图像中物体的轮廓信息，自动得到物体的三维模型，这种方法鲁棒性较高，但是由于从轮廓恢复物体完全的表面几何信息是一个病态问题，不能得到很好的精度，特别是对于物体表面存在凹陷的细节，由于在轮廓中无法体现，三维模型中会丢失。这种方法比较适用于对精度要求不是很高的场合，如游戏、人机工效等。
3. 使用颜色信息: 这种方法基于Lambertian漫反射模型理论，它假设物体表面点在各个视角下颜色基本一致。因此，根据多张图像颜色的一致性信息，重构得到物体的三维模型，这种方法精度较高，但由于物体表面颜色对环境非常敏感，这些方法对采集环境的光照等要求比较苛刻，鲁棒性也受到影响。
4. 使用阴影信息: 这种方法通过分析物体在光照下产生的阴影，进行三维建模。它能够得到较高精度的三维模型; 但对光照的要求更为苛刻，不利于实用。
5. 使用光照信息: 这种方法给物体打上近距离的强光，通过分析物体表面光反射的强度分布，运用双向反射比函数（Bidirectional Reflectance Distribution Function）等模型，分析得到物体的表面法向，从而得到物体表面三维点面信息，这种方法建模精度较高，而且对于缺少纹理、颜色信息（如瓷器、玉器）等其他方法无法处理的情况非常有效，然而其采集过程比较麻烦，鲁棒性也不高。
6. 混合使用多种信息: 这种方法综合使用物体表面的轮廓、颜色、阴影等信息，提高了建模的精度，但多种信息的融合使用比较困难，系统的鲁棒性问题无法根本解决。
虽然基于图像的全自动建模系统还无法达到实用的程度; 然而，在这方面已经出现了一些半自动的成熟软件工具。
基于图像的建模技术是当今虚拟现实建模技术研究的热点，也是未来几年重点的研究方向，它可以极大地降低虚拟现实中建模环节的门槛与成本。虽然现在还有一些技术门槛需要克服，但相信用不了几年时间，使用基于图像的建模技术的产品就可以达到实用的程度，到时候，只要使用普通的数码相机，就可以为你“照”一个三维模型，你可以用自己的三维模型来拍电影、玩游戏…想想看，这将是多么激动人心的一件事啊！
总的来说，虚拟现实中的建模技术正在向高精度、高鲁棒性、易用的方向发展。
实现虚拟现实的建模方法 虚拟现实是在虚拟的数字空间中模拟真实世界中的事物，这就需要真实世界的事物在数字空间中的表示，于是催生了虚拟现实中的建模技术。虚拟现实对现实“虚拟”得到底像不像，是与建模技术紧密相关的。因此，建模技术的研究具有非常重要的意义，得到了国内外研究人员的重视。 数字空间中的信息主要有一维、二维、三维几种形式。一维的信息主要指文字，通过现有的键盘、输入法等软硬件。二维的信息主要指平面图像，通过照相机、扫描仪、PhotoShop等图像采集与处理的软硬件。对于虚拟现实技术来说，事物的三维建模是更需要关心的核心，也是当今的难点技术。按使用方式的不同，现有的建模技术主要可以分为: 几何造型、扫描设备、基于图像等几种方法。 基于几何造型的建模技术是由专业人员通过使用专业软件（如AutoCAD、 3dsmax、Maya）等工具，通过运用计算机图形学与美术方面的知识，搭建出物体的三维模型，有点类似画家作画。这种造型方式主要有三种: 线框模型、表面模型与实体模型。 1. 线框模型只有“线”的概念，使用一些顶点和棱边来表示物体。对于房屋、零件设计等更关注结构信息，对显示效果要求不高的计算机辅助设计（CAD）应用，线框模型以其简单、方便的优势得到较广泛的应用。AutoCAD软件是一个较好的造型工具。但这种方法很难表示物体的外观，应用范围受到限制。 2. 表面模型相对于线框模型来说，引入了“面”的概念。对于大多数应用来说，用户仅限于“看”的层面，对于看得见的物体表面，是用户关注的，而对于看不见的物体内部，则是用户不关心的。因此，表面模型通过使用一些参数化的面片来逼近真实物体的表面，就可以很好地表现出物体的外观。这种方式以其优秀的视觉效果被广泛应用于电影、游戏等行业中，也是我们平时接触最多的。3dsmax、Maya等工具在这方面有较优秀的表现。 3. 实体模型相对于表面模型来说，又引入了“体”的概念，在构建了物体表面的同时，深入到物体内部，形成物体的“体模型”，这种建模方法被应用于医学影像、科学数据可视化等专业应用中。 理论上说，对于任何应用情况，只要有了方便的建模工具，有水平的建模大师都可以用几何造型技术达到很好的效果。然而，科技在发展，人们总希望机器能够帮助人干更多的事。于是，人们发明了一些专门用于建模的自动工具设备，被称为三维扫描仪。它能够自动构建出物体的三维模型，并且精度非常之高，主要应用于专业场合，当然其价格也非常“专业”，一套三维扫描仪价格动辄数十万，并非普通用户可以承受得起。三维扫描仪有接触式与非接触式之分。 1. 接触式三维扫描仪需要扫描仪接触到被扫描物体。它主要使用压电传感器，捕捉物体的表面信息，这种设备价格稍便宜，但使用不方便，已经不是主流。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/128357597.html, 三维建模在虚拟现实中的应用 作者：冯丹 来源：《商情》2019年第49期 【摘要】虚拟现实建模技术是当下计算机技术当中的一项热门话题。当今三维建模技术主要以Autodesk maya和3Dmax两款设计软件为主要创怍工具，三维建模方法主要有多边形建模、非均匀有理B样条曲线建模、细分曲面技术建模。每种建模方法各有其优点和缺点。本文主要围绕多边形建模和NURBS建模两种方法进行介绍。 【关键词】虚拟现实; 多边形建模; NURBS建模 一、引言 随着现在科技的发展以及计算机的普及应用，高科技技术产品的出现，三维技术和虚拟现实技术的应用逐渐发挥着重要的作用。虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，并使用户沉浸到该环境中。这是现代计算机技术高度发展的主要象征之一，有效提高了各类产品、建筑、景观、动画等的设计效果，使得图形不再仅局限于二维空间当中，而是转变为了三维立体图像，有种身临其境的感觉，标志着人类计算机科技的进步。 二、虚拟现实技术 虚拟现实技术简称 VR 技术，同时也被叫做灵境技术，是针对图像进行数字化处理，并包含了图形学、多媒体、网络、人工智能、传感器与高分辨率显示等技术，将人们的五感融合在一起，形成真实虚拟三维空间的信息集成技术系统。 三、三维建模技术 三维建模技术是一门通过软件来实现模型的技术手段。3D Studio Max，常简称为3ds Max 或MAX，是Discreet公司开发的（后被Autodesk公司合并）基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。而NURBS曲面建模和Polygon多边形建模是这两款软件主要的建模类型。 （一）多边形建模 多边形建模是三维建模技术当中最早的建模技术之一。多边形建模方法是虚拟现实制作和虚拟建筑制作中最常用的三维建模方法，通过使用大量的、小的面片，多边形建模方法建立的模型可以建立任何平面或者曲面，并且使用这种方法建立的模型可以任意变化修改，能充分使用建模师的想象力，建立超现实三维模型。
1.什么叫虚拟现实技术 虚拟现实技术（Virtual Reality 简称VR) 是一种模拟人类视觉、听觉、力觉、触觉等感知行为的高度逼真的人机交互技术，是在数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、人—机接口技术、计算机仿真技术及传感器技术等许多信息技术基础上发展起来的一门多学科的交叉技术。 2.虚拟现实系统的构成 典型的虚拟现实系统主要是由计算机、应用软件系统、输入输出设备、用户和数据库等组成。 3.虚拟现实技术的特征 虚拟现实技术有3个主要特征：沉浸性（Immersion）、交互性（Interactivity）和想像性（Imagination）。 (1)沉浸性 沉浸性（Immersion）又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。 (2) 交互性 交互性（Interactivity）的产生，主要借助于VR系统中的特殊硬件设备（如数据手套、力反馈装置等），使用户能通过自然的方式，产生同在真实世界中一样的感觉。 (3) 想像性 想像性（Imagination）指虚拟的环境是人想像出来的，同时这种想像体现出设计者相应的思想，因而可以用来实现一定的目标。 4.虚拟现实系统的分类 在实际应用中，根据虚拟现实技术对沉浸程度的高低和交互程度的不同，将虚拟现实系统划分为以下4种类型: (1) 桌面式VR系统 它是利用个人计算机或图形工作站等设备，采用立体图形、自然交互等技术，产生三维立体空间的交互场景，利用计算机的屏幕作为观察虚拟世界的一个窗口，通过各种输入设备实现与虚拟世界的交互。 桌面式VR系统具有以下主要特点： ①缺少完全沉浸感，参与者不完全沉浸，因为即使戴上立体眼镜，仍然会受到周围现实世界的干扰。 ②对硬件要求极低 ③应用比较普遍，因为它的成本相对较低 (2) 沉浸式VR系统
虚拟现实技术试题（一） 1、虚拟现实是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互。 2、虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型以及传统的三维动画是不一样的。 3、虚拟现实技术应该具备的三个特征:Immersion(沉浸) Interaction(交互) Imagination(想象) 4、一个典型的虚拟现实系统的组成主要由头盔显示设备\多传感器组\力反馈装置 5、从虚拟现实技术的相关概念可以看出，虚拟现实技术在人机交互方面有了很大的改进。常被称之为“基于自然的人机界面”计算机综合技术，是一个发展前景非常广阔的新技术。 6、根据虚拟现实对“沉浸性”程度和交互程度的不同，可把虚拟现实系统划分为四种典型类型沉浸式\桌面式\增强式\分布式。 7、有关虚拟现实的输入设备主要分为两类。三维位置跟踪器 8、在虚拟现实系统的输入设部分，基于自然交互设备主要有力反馈设备\数据手套\三维鼠标. 9、三维定位跟踪设备是虚拟现实系统中关键设备之一，一般要跟踪参与对象的宽度、高度、深度、俯仰角(pitch)、转动角(yaw)和偏转角（roll）,我们称为6自由度（6DOF）。 10、空间位置跟踪技术有多种，常见的跟踪系统有机械跟踪器\电磁跟踪器\超声波跟踪器\惯性跟踪器\光学跟踪器。 11、所谓力反馈，是运用先进的技术手段将虚拟物体的空间无能运动转变成物理设备的机械运动，使用户能够体验到真实的力度感和方向感，从而提供一个崭新的人机交互界面。该项技术最早应用于尖端医学和军事领域。 12、立体显示技术是虚拟现实系统的一种极为重要的支撑技术。要实现立体的显示。现已有多种方法与手段进行实现。主要有互补色\偏振光\时分式\光栅式\真三维显示 . 12、正是由于人类两眼的视差，使人的大脑能将两眼所得到的细微差别的图像进行融合，从而在大脑中产生有空间感的立体物体视觉。 13、HMD（Head_Mounted_Display）,头盔式显示器，主要组成是显示元件\ 光学系统 14、洞穴式立体显示装置（CAVE Computer Automatic Virtual Enviroment）系统是一套基于高端计算机的多面式的房间式立体投影解决方案,CAVE主要组成由高性能图形工作站\投影设备\跟踪系统\声音系统。 13、三维视觉建模又可细分为几何建模、物理建模、行为建模技术，分别是基于物体的几何信息来描述物体模型的建模方法、涉及到物体的物理属性，行为建模反映研究对象的物理本质及其内在的工作原理。 14、在真实感实时绘制技术中，为了提高显示的逼真度，加强真实性，常利用的方法有纹理映射\反走样 \环境映射。 15、在基于几何图形的实时绘制技术实现过程中，目前有下面几种用来降低场景的复杂度，以提高三维场景的动态显示速度的方法:预测计算法、脱机计算法、3D剪切法、可见消隐法、细节层次模型法。其中细节层次模型法应用较为普遍。16、为了保证虚拟环境的真实性，常需要对虚拟物体进行碰撞检测，实现方法有多种，但其中的层次包围盒法方法是碰撞检测算法中广泛使用的一种方法，它是解决碰撞检测问题复杂性的一种有效方法。 实时绘制技术\场景简化\快速消隐\纹理化对象\限时绘制\ 17、VRML（Virtual Reality Modeling Language）即虚拟现实建模语言。是一种用于建立真实世界的场景模型或人们虚构
论文虚拟现实技术
浅谈虚拟现实技术 摘要虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术是近年来新兴的借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段，其核心是建模与仿真。概括介绍了虚拟现实技术的概念、特征及应用领域，涉及的关键技术，最新研究进展，应用与前景展望。 关键词虚拟现实技术，研究现状，相关应用，信息安全 一．虚拟现实的概念、特征及应用领域 虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界，是一个看似真实的模拟环境，通过多种传感设备，用户可根据自身的感觉，使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察和操作，参与其中的事件，同时提供视、听、触等直观而自然的实时感知，并使参与者“沉浸”于模拟环境中。虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术是指借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段，其核心是建模与仿真。 虚拟现实技术主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设各等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。常用的有立体头盔、数据于套、三维鼠标、数据衣等穿戴于用户身上的装置和设置于现实环境中的传感装置，如摄像机、地板压力传感器等。 （虚拟现实技术穿戴的装备）
GrigoreBurdea和Philippe Coiffet在著作“Virtual Reality Technology”一书中指出，虚拟现实具有三个最突出的特征，即人们称道的“3I”特性：交互性(interactivity) 、沉浸感(Illusion of Immersion) 和构想性(imagination)。交互性主要是指参与者通过使用专门输入和输出设备，用人类的自然技能实现对模拟环境的考察与操作的程度。沉浸感是虚拟现实最主要的技术特征，它是指参与者在纯自然的状态下，借助交互设备和自身的感知觉系统，对虚拟环境的投入程度。构想性是指借助虚拟现实技术，使抽象概念具像化的程度。另外还有多感知性(Multi-Sensory)。所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能，由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。 所以，“3I＋M”就是虚拟现实系统的基本特征。 自1968年Ivan Sutherland发表一篇名为“The Ultimate Display”的论文至今，虚拟现实技术已经伴随着计算机技术的进步得到长足的发展。如今，众多的设备可被用于虚拟现实，包括头戴式显示器、数据手套、动作捕捉系统等[1]。虚拟现实技术已经在诸如建筑设计、军事仿真、虚拟制造、游戏娱乐、医学等领域得到广泛的应用。在教育、心理学、环保、文化艺术领域，虚拟现实技术也得到越来越多的关注[2]。 二．虚拟现实涉及的关键技术[3] 虚拟现实的关键技术主要包括：动态环境建模技术，实时三维图形生成技术，立体显示和传感器技术，应用系统开发工具，系统集成技术，实时三维计算机图形技术，广角立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术，触觉、力觉反馈技术，立体声、语音输入输出技术。 动态环境建模技术：虚拟环境的建立是VR系统的核心内容，目的就是获取实际环境的三维数据，并根据应用的需要建立相应的虚拟环境模型。 实时三维图形生成技术：三维图形的生成技术已经较为成熟，那么关键就是“实时”生成。为了达到实时的目的，至少保证图形的刷新频率不低于15帧/秒，最好高于30帧/秒。
3DS MAX建模方法介绍 3DS MAX（简称MAX）软件，是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。它集建模、动画、渲染于一体，被广泛地应用于娱乐游戏、影视动画、广告动画、建筑设计、工业设计、虚拟现实等领域，是当前世界上销量最大的虚拟现实技术应用软件。 三维建模是三维动画处理和可视化设计的基础，处于所有工作流程的开始阶段，起着极其重要的作用。在3ds Max 中有非常多的建模方法，如基础建模、复合对象建模、二维图形建模、多边模建模、面片建模、NURBS 建模等，面对如此多的建模方法，应充分了解每个方法的优势和不足，掌握其特点及适用对象，选择最适合的创建方法，可以创建出逼真的效果。 图1：3ds Max软件界面 1、基础建模 基础建模是最基础也是最常用的建模方法，如标准基本体扩展基本体、二维图形等，它是从几何体创建命令面板中创建，方法很简单，单击拖动鼠标或使用键盘输出即可，每种几何体都由多种属性参数控制，通过对参数的调整来控制基本体的形态基础模型可以搭建简单的模型，同时也是创建复杂模型的基础。从理论上说，任何复杂的物体都可以拆分成多个标准的内置模型；反之，多个标准的内置模型也可以合成任何复杂的物体模型，简单的物体可以用内置模型进行创建，通过参数调整其大小、比例和位置，最后形成物体的模型。而更为复杂的物体可以先由内置模型进行创建再利用编辑修改器进行弯曲、扭曲等变形操作，最后形成所需物体的模型。
2、复合对象建模 复合物体是指将两个或更多的对象组合形成的新对象，实际物体往往可以看成是由很多简单物体组合而成。对于合并的过程可以反复调节，从而制作一些高难度的造型，如头发、毛皮复杂的地形和变形动画等复合物体生成的方法有以下几种变形：由两个或多个节点数相同的二维或三维物体组成通过对这些节点的插入，从一个物体变为另一个物体，其间的形状发生渐变而生成动画。 连接：由两个带有开放面的物体，通过开放面或空洞将其连接后组合成一个新的物体连接的对象必须都有开放的面或空洞，就是两个对象连接的位置； 布尔：对两个以上的对象进行并集、差集、交集的运算，得到新的对象形态； 放样：起源于古代的造船技术，以龙骨为路径，在不同界面处放入木板，从而产生船体模型这种技术被应用于三维建模领域，即放样操作； 形体合并：将一个二维图形投影到一个三维对象表面，从而产生相交或相减的效果常用于生产物体边面的文字镂空、花纹、立体浮雕效果，从复杂面物体截取部分表面以及一些动画效果等； 包裹：将一个物体的节点包裹到另一个物体表面上，而塑造一个新物体，常用于给物体添加几何细节； 地形：根据一组等高线的分布创建地形对象； 离散：将物体的多个副本散布到屏幕上或定义的区域内； 水滴网格：将粒子系统转换为网格对象。 3、二维图形建模 二维图形是指由一条或多条样条线组成的对象，二维图形创建在复合物体面片建模中应用比较广泛，它可以作为几何形体直接渲染输出，更重要的是可以通过二维挤出、旋转、斜切等编辑修改，使二维图形转换为三维图形，或作为动画的路径和放样的路径或截面使用，还可以将二维图形直接设置成可渲染的，创建霓红灯一类的效果3ds Max 包含 3 种重要的线类型：样条线、NURBS 曲线、扩展样条线，在许多方面它们的用处是相同的，其中的样条线继承了NURBS 曲线和扩展样条线所具有的特性，绝大部分默认的图形方式是样条方式。样条线建模是指调用样条强大的可塑性，并配合样条自身的可渲染性，样条线专用修改器以及放样的创建方法，制作形态富于变化的模型，一般多用于抽作复杂模型的外部形状或不规则物体的截面轮廓。 4 、多边形建模 多边形建模是最为传统和经典的一种建模方式。3ds Max 中的多边形建模
各种虚拟现实软件比较 辣条|2013-09-29 11:13|次浏览|Unity(261) 虚拟现实软件的好坏问题争论了很久，相信也会一直争论下去，软件的好坏本身就是相对的，因此使用者更应该从自身的角度和所处的行业特点来选择适合自己的软件. virtools 接近于微型游戏引擎,互动性强大,目前被认为是功能最强大的元老级虚拟现实制作软件.学 习资料也比较多,开发WEB3D游戏的首选浏览插件10M左右的庞大体积是个瓶颈,但是随 着国内带宽的增加，这方面的影像已经越来越显得微不足道了。他的应用将有着无限的前景！ QUEST3D 也是元老级的软件了,曾经的超牛DEMO让许多人热捧,且好像是节点式的操作,比较强大. vrml q3d vt vgs vrp cult3d quest3d anark，画质也比较优异,入门难度有,浏览插件2M左右,算是中级化,也可以适应亚洲. UNITY 3D DEMO的高质量致使许多人热捧,画质确实够强,互动性近期也有几个游戏式的作品,也可以 说明UNITY是有很强的互动性的,运行于MAC系统上,所以目前用的人比较少.有强大的地 形绘制器,这个是比较引以为荣的,浏览插件大概3M左右。 TURNTOOL 此虚拟现实制作软件，在展示方面比较擅长,画质国内的和WEBMAX差不多.资料还是比较少,英文好的朋友可以去TT的官方论坛看老外的教程,以插件的方式嵌入3DMAX里,导出比 较简易,也是为数不多的轻量级WEB3D软件.浏览插件在800K左右,也适合亚太地区的带宽 承受范围。 GLUT - OpenGL Utility Toolkit GLUT 是一个与操作系统无关的OpenGL程序工具库, 它实现了可移植的OpenGL窗口编程 接口，GLUT支持C/C++、FORTRAN、ADA。工具包当前版本号为3.7，支持OpenGL多 窗口渲染、回调事件处理、复杂的输入设备控制、计时器、层叠菜单、常见物体绘制函数、各种窗口管理函数等。GLUT不是一个全功能的开发包，并不适合大型应用的开发，它只 为中小应用而设计，特别适合初学者学习和应用OpenGL，由此入门相对容易。 SGI OpenGL Peformer SGI公司是业界的领导厂商之一，在实时可视化仿真或其它对显示性能要求高的专业3D图形应用领域里，OpenGL Performer为创建此类应用提供的强大而容易理解的编程接口。Performer可以大幅度减轻3D开发人员的编程工作，并可以容易地提高3D应用程序的性能。它的软件模块对数据的组织和显示做了广泛的优化。 OpenGL Performer是SGI可视化仿真系统的一部分。它提供了访问Onyx4 UltimateVision、SGI Octane、SGI VPro图形子系统等SGI视景显示高级特性的接口。Performer和SGI图 形硬件一起提供了一套基于强大的、灵活的、可扩展的专业图形生成系统。Performer已 经被移植到多种图形平台，在使用的过程中，用户不需要考虑各种平台的硬件差异。
填空题 虚拟现实的本质特征：lmmersion （沉浸）Interaction 交互）Imagination 想象），其中_ 沉浸 是最弱的，是虚拟 现实最重要的技术特征。 电磁式位置跟踪设备可分为交流电发射器型与 _直流电_发射器型。 虚拟对象建模包括：几何建模、图像建模、图像与几何相结合建模、 —视觉外观设计建模_。 虚拟环境建模包括：物理建模、行为建模、运动建模、声音建模。其中分形技术属于 —物理 建模。 几何建模的方法包括：多边形；非统一有理 B 样条； 构造立体几何 。 虚拟现实是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和 味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交 互。 一个典型的虚拟现实系统的组成主要由 ：头盔显示设备、多传感器组、力反馈装置 构成。 根据虚拟现实对“沉浸性”程度和交互程度的不同，可把虚拟现实系统划分为四种典型类型，沉浸式、桌面式、 增强式、—分布式_。 正是由于人类两眼的 _视差使人的大脑能将两眼所得到的细微差别的图像进行融合，从而在大脑中产生有空 间感的立体物体视觉。 在虚拟现实系统的输入部分，基于自然交互设备主要有力反馈设备、 _数据手套_、三维鼠标 多项选择题（本大题共 10小题，每小题 2分，共20分） 空间位置跟踪技术有多种，常见的跟踪系统有（ ABCDE ） E.光学跟踪器 所谓力反馈，是运用先进的技术手段将虚拟物体的空间无能运动转变成物理设备的机械运动，使用户能够体验到 真实的力度感和方向感，从而提供一个崭新的人机交互界面。该项技术最早应用于（ AB ） A.尖端医学 B.军事领域 C.房地产领域 D.教育仿真 立体显示技术是虚拟现实系统的一种极为重要的支撑技术，要实现立体的显示，现有多种方法与手段进行实现。 主要有（ABCDE ） A.互补色 B.偏振光 C.时分式 D.光栅式 E.真三维显示 F.全息影像 为了保证虚拟环境的真实性，常需要对虚拟物体进行碰撞检测，实现方法有多种但其中的 （ B ）方法是碰撞 检测算法中广泛使用的一种方法，它是解决碰撞检测问题复杂性的一种有效方法。 A.直接检测法 B.包围盒检测法 C.分割检测法 D. Lin-Canny 检测法， 洞穴式立体显示装置（CAVE Computer Automatic Virtual Enviroment ）系统是一套基于高端计算机的多面式的房 间式立体投影解决方案,CAVE 主要由（ABC ）组成： A.高性能图形工作站 B.投影设备 C.跟踪系统 D.声音系统 在真实感实时绘制技术中，为了提高显示的逼真度，加强真实性，常利用的方法有 （ABC ） A.纹理映射 B.反走样 C.环境映射 D.细节层次模型法 在基于几何图形的实时绘制技术实现过程中，目前有下面几种用来降低场景的复杂度，以提高三维场景的动态显 示速度的方法，其中（ C ）法应用较为普遍。 A.预测计算法 B.脱机计算法 C.细节层次模型法 D.可见消隐法 E. 3D 剪切法 0 / 6 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 以下属于视觉感知设备的有（ A.头盔显示器 D.响应工作台立体显示系统 触觉反馈设备不包括（E A.充气式触觉反馈装置； D.电刺激式触觉反馈装置； ABCDEF ） B.立体眼镜显示系统 E.墙式立体显示系统 ） B.振动式触觉反馈装置; E.声波触觉反馈装置 C.洞穴式立体显示系统 F.裸眼立体显示系统 C.视觉式触觉反馈装置； F.神经肌肉刺激式触觉反馈装置 HMD (Head_Mounted_Display ）即头盔式显示器，主要组成是（ CD ) A.显示元件 B.光学系统 C.触觉元件 D.听觉系统 A.机械跟踪器 B.电磁跟踪器 C.超声波跟踪器 D.惯性跟踪器
虚拟现实简介及行业发展前景 一、虚拟现实简介 虚拟现实(Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物 百科内容： VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。 概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。 虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境，它可以是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。
二、虚拟现实分类 行业概况： 北京傲唯刃道科技有限公司甘健先生认为：供求关系是一个行业能否快速发展的前提。目前来看，市场需求是很大的，而供应方面却略显不足，尤其是拥有核心知识产权，专利产品及服务质量过硬的企业并不多，行业整体缺乏品牌效应。在需求旺盛的阶段，行业需求巨大，发展前景好，这是毋庸置疑的。但如何保持行业的健康，稳定且可持续发展，需要业内企业的共同努力，尤其需要发挥吃毛求疵的研发精神，进一步提高研发技艺，降低成本，真正解决客户的实际困难，严把质量关，提供最可靠的产品及服务。当前，北京傲唯刃道科技有限公司比较关注的领域包括：（AR、增强现实、VR、虚拟现实、多点触摸、多点触控、云技术、云端、云智慧、数字沙盘、电子沙盘、数字城市、数字社区、数码城市、智慧城市、互联网城市、数字地产、虚拟旅游、数字旅游、汽车仿真、军事仿真、多媒体沙盘、互动沙盘、数字家庭、数字农业、数字地球、数字校园、地理信息系统、城市作息化、Ipad售楼、边缘融合、三维数字仿真、全息技术、数字模型、环幕投影、虚拟楼盘、文物古物复原、展品复原、电子翻书、虚拟仿真、建筑动画、三维图形、企业宣传片、仿真技术、立体投影、影视动画、非线性编辑、电脑动画、数字媒体、虚拟制造、视景仿真、人工智能、虚拟世界、产品动画、虚拟社区、增强实境、体感游戏、体感手机、、体感运动机、体感技术、体感控制、数字互动媒体、人机交互等）
实用标准文案 虚拟现实技术试题（一） 1、虚拟现实是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互。 2、虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型以及传统的三维动画是不一样的。 3、虚拟现实技术应该具备的三个特征:Immersion(沉浸) Interaction(交互) Imagination(想象) 4、一个典型的虚拟现实系统的组成主要由头盔显示设备\多传感器组\力反馈装置 5、从虚拟现实技术的相关概念可以看出，虚拟现实技术在人机交互方面有了很大的改进。常被称之为“基于自然的人机界面”计算机综合技术，是一个发展前景非常广阔的新技术。 6、根据虚拟现实对“沉浸性”程度和交互程度的不同，可把虚拟现实系统划分为四种典型类型沉浸式\桌面式\增强式\分布式。 7、有关虚拟现实的输入设备主要分为两类。三维位置跟踪器 8、在虚拟现实系统的输入设部分，基于自然交互设备主要有力反馈设备\数据手套\三维鼠标. 9、三维定位跟踪设备是虚拟现实系统中关键设备之一，一般要跟踪参与对象的宽度、高度、深度、俯仰角(pitch)、转动角(yaw)和偏转角（roll）,我们称为6自由度（6DOF）。 10、空间位置跟踪技术有多种，常见的跟踪系统有机械跟踪器\电磁跟踪器\超声波跟踪器\惯性跟踪器\光学跟踪器。 11、所谓力反馈，是运用先进的技术手段将虚拟物体的空间无能运动转变成物理设备的机械运动，使用户能够体验到真实的力度感和方向感，从而提供一个崭新的人机交互界面。该项技术最早应用于尖端医学和军事领域。 12、立体显示技术是虚拟现实系统的一种极为重要的支撑技术。要实现立体的显示。现已有多种方法与手段进行实现。主要有互补色\偏振光\时分式\光栅式\真三维显示 . 12、正是由于人类两眼的视差，使人的大脑能将两眼所得到的细微差别的图像进行融合，从而在大脑中产生有空间感的立体物体视觉。 13、HMD（Head_Mounted_Display）,头盔式显示器，主要组成是显示元件\ 光学系统 14、洞穴式立体显示装置（CAVE Computer Automatic Virtual Enviroment）系统是一套基于高端计算机的多面式的房间式立体投影解决方案,CAVE主要组成由高性能图形工作站\投影设备\跟踪系统\声音系统。 13、三维视觉建模又可细分为几何建模、物理建模、行为建模技术，分别是基于物体的几何信息来描述物体模型的建模方法、涉及到物体的物理属性，行为建模反映研究对象的物理本质及其内在的工作原理。 14、在真实感实时绘制技术中，为了提高显示的逼真度，加强真实性，常利用的方法有纹理映射\反走样\环境映射。 15、在基于几何图形的实时绘制技术实现过程中，目前有下面几种用来降低场景的复杂度，以提高三维场景的动态显示速度的方法:预测计算法、脱机计算法、3D剪切法、可见消隐法、细节层次模型法。其中细节层次模型法应用较为普
虚拟现实软件比较 虚拟现实软件的好坏问题争论了很久，相信也会一直争论下去，软件的好坏本身就是相对的，因此使用者更应该从自身的角度和所处的行业特点来选择适合自己的软件，这也是我们一直以来一贯的态度！数虎图像从事虚拟现实行业已经有将近10年的经历，本着实际的需要，整理如下虚拟现实制作软件，做出自己的分析，如有不足，请大家多多补充！ virtools 接近于微型游戏引擎,互动性强大,目前被认为是功能最强大的元老级虚拟现实制作软件.学习资料也比较多,开发WEB3D游戏的首选浏览插件10M左右的庞大体积是个瓶颈,但是随着国内带宽的增加，这方面的影像已经越来越显得微不足道了。他的应用将有着无限的前景！ QUEST3D 也是元老级的软件了,曾经的超牛DEMO让许多人热捧,且好像是节点式的操作,比较强大. vrml q3d vt vgs vrp cult3d quest3d anark，画质也比较优异,入门难度有,浏览插件2M左右,算是中级化,也可以适应亚洲. UNITY 3D DEMO的高质量致使许多人热捧,画质确实够强,互动性近期也有几个游戏式的作品,也可以说明UNITY是有很强的互动性的,运行于MAC系统上,所以目前用的人比较少.有强大的地形绘制器,这个是比较引以为荣的,浏览插件大概3M左右。
TURNTOOL 此虚拟现实制作软件，在展示方面比较擅长,画质国内的和WEBMAX差不多.资料还是比较少,英文好的朋友可以去TT的官方论坛看老外的教程,以插件的方式嵌入3DMAX里,导出比较简易,也是为数不多的轻量级WEB3D软件.浏览插件在800K左右,也适合亚太地区的带宽承受范围。 GLUT - OpenGL Utility Toolkit GLUT 是一个与操作系统无关的OpenGL程序工具库, 它实现了可移植的OpenGL窗口编程接口，GLUT支持C/C++、FORTRAN、ADA。工具包当前版本号为3.7，支持OpenGL多窗口渲染、回调事件处理、复杂的输入设备控制、计时器、层叠菜单、常见物体绘制函数、各种窗口管理函数等。GLUT 不是一个全功能的开发包，并不适合大型应用的开发，它只为中小应用而设计，特别适合初学者学习和应用OpenGL，由此入门相对容易。 SGI OpenGL Peformer SGI公司是业界的领导厂商之一，在实时可视化仿真或其它对显示性能要求高的专业3D图形应用领域里，OpenGL Performer为创建此类应用提供的强大而容易理解的编程接口。Performer可以大幅度减轻3D开发人员的编程工作，并可以容易地提高3D应用程序的性能。它的软件模块对数据的组织和显示做了广泛的优化。 OpenGL Performer是SGI可视化仿真系统的一部分。它提供了访问Onyx4 UltimateVision、SGI Octane、SGI VPro图形子系统等SGI视景显示高级特性的接口。Performer和SGI图形硬件一起提供了一套基于强大的、灵活的、可扩展的专业图形生成系统。Performer已经被移植到多种图形平台，在使用的过程中，用户不需要考虑各种平台的硬件差异。
基于虚拟现实的三维建模技术的研究 随着VR（虚拟现实技术）的快速发展，三维建模技术在其中发挥着重要的作用，是虚拟现实技术的核心。本文研究探讨了VR技术和三维建模技术，以及建模软件3DMAX，还对VRML语言进行了分析论述。 0 引言 虚拟现实技术（VirtualReality，VR）通过使用计算机，运用一定的技术手段建造一个仿真的三维虚拟环境。VR技术通常具有如下的特征： 1）沉浸感。是指对象作为主角置身于虚幻世界中的逼真感受。 2）交互性。是指参与者对模拟世界中物体的可干预性以及从虚拟环境中得到效果反馈的自然程度。 3）自主性。强调VR技术应该拥有广阔的可幻想空间，能够拓展人类认知的领域，不仅可以逼真重现客观世界，还可以构建虚幻的、甚至是奇幻的世界状态。 当今时代日新月异，随着计算机领域相关技术的迅猛发展，VR系统构建及技术进入网络应用已然成为时下的一个实践性热点研究课题。具体来说，三维建模技术是VR系统的基础，如果没有专业VR建模工具提供支撑，VR系统将很难成功建立。而在完成复杂的虚拟现实场景的模拟建模时，研究中更多地使用了三维模型制作软件。其中，3DMAX建模软件是最趋广泛与普及应用的。通
过利用3DMAX建造虚拟环境或物体，安装与其相对应的插件用于结果输出，就能够相对准确可靠地创建环境模型文档了。 1 虚拟现实建模技术 在设计VR系统之前，首先需要创建一个虚拟环境（Environment）。在众多因素中，视觉将关系到最为直观和形象的用户体验，所以环境构建中，实时动态、逼真合理的呈现即成为至关重要的功能需求。 一旦模型建立起来，即可称作一个系统的建立。系统能够拥有一个物体或是多个群体，这样的表现可以构成系统的模型。也就是说，系统模型以一个或多个方式存在。建模最初要完成的步骤，是给系统拟定一个标准，虚拟世界里存在众多的对象物体，相对层次较为繁杂，因而必须包括其中全部涉及的对象。下面则对这一技术内容展开论述研究。 1.1 几何建模 三维视觉建模可细分为几何建模(GeometricModeling)、物理建模(PhysicalModeling)、对象行为建模(ObjectBehaviorModeling)等。而在虚拟世界构建中高效关键的设计手段就是几何建模。
探析虚拟现实三维建模技术 摘要：三维建模技术在虚拟现实系统中有着重要价值，经过三维建模实现了虚 拟现实情境的构建，推动虚拟现实设备功能的实现。基于此，本文先简单介绍了 虚拟现实技术以及三维建模技术，并详细研究了三维建模技术的应用。以期能够 梳理三维建模技术应用现状，为未来发展方向提供一定参考。 关键词：虚拟现实技术；三维建模技术；传感器技术 引言： 虚拟现实技术作为现代仿真技术的重要内容，是一门交叉学科的技术领域，虚拟现实技 术通过使用传感设备、模拟环境等，给人们提供真实的情境，带给人们触觉、视觉、听觉等 感知，达到对应的目的。在虚拟现实系统中，三维建模技术发挥着重要作用，是实现虚拟现 实情境的基础技术。因此研究三维建模技术，能够梳理应用现状，为后续研究奠定基础。 一、虚拟现实技术 虚拟现实技术常出现于VR眼镜中，通过佩戴眼镜，在眼前可呈现出屏幕，声音能够通 过耳机传送。在视频游戏中通过虚拟现实系统传送振动以及触感，能够让人们感到身临其境。虚拟现实是指远程或利用虚拟制品给用户提供一个仿真环境，让人们获得逼真的体验。虚拟 现实已经受到了人们的广泛关注，近几年虚拟现实技术逐渐从游戏领域，拓展至心理治疗、 购物等多个领域中。心理治疗模拟器的开发，丰富了心理治疗师的治疗手段。虚拟现实设备 的应用，能够让患者进入特定情境中，有助于帮助患者放松心情，减轻心理压力，以达到良 好的心理治疗目的。虚拟现实设备结合脑电波、图像生成等设备，能够进一步丰富人的体验，带领人们进入真实的情境中，达到对应的目的。如今科学技术快速发展，虚拟现实系统的建 设和丰富已经成为当下热门话题，三维建模技术是实现虚拟现实系统的基础技术，为提高虚 拟现实系统真实有效性，还需要重视基础技术的应用。 二、三维建模技术 三维建模技术在虚拟现实场景的中的应用，决定着系统整体质量和真实性。一般情况下，通过对场景还原的真实性、显示速度、精确度以及操作效率的评价，形成对三维建模的评价。三维建模的基础在于物理建模和几何建模，并进一步发展出行为建模，共同应用于虚拟现实 环境中。首先几何建模作为虚拟现实技术的基础部分，使用计算机控制输出几何实体，对物 体属性进行描述，决定着实景图质量。物理建模将生活复杂问题抽象化、简单化处理，使用 物理学和计算机知识进行设计[1]。在应用过程中，物理建模方法能够进行静态远景的分析， 实现动态物体的建模。行为建模主要作用在于赋予无生命物体动作和行为，赋予虚拟形象行 为能力。行为建模也是虚拟现实情境的关键，若没有行为建模，虚拟现实情境将变成固态影像，无法达到仿真效果。 三、基于虚拟现实技术的三维建模技术 （一）3DMAX软件和VRML语言 目前领域内最具代表性的3DMAX软件，具有强大的建模功能，能够在游戏开发中广泛 应用。3DMAX软件已经具备了自身独特的设计理念，软件能够在三维建模中快速确定设计逻辑，从而提高设计质量。使用3DMAX模型进行动画角色的处理，能够一同使用脚本、布线、表达式等工具，虚拟现实模型作为重要解算器，能够提高设计的交互性，成为一个灵活实用