探析虚拟现实三维建模技术
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八年级下册认识三维建模技术教案活动1第一章三维设计活动2三维设计的相关技术课题活动2三维设计的相关技术教学目标知识与技能:了解三维设计,三维设计相关技术,三维打印技术的应用及原理,三维动画、虚拟现实、三维显示等技术过程与方法:认识身边的三维设计。
知道常见的三维设计相关技术。
知道三维打印技术的应用及原理。
了解三维动画、虚拟现实、三维显示等技术。
情感态度与价值观:在思考中培养学生热爱学习的意识,培养学生对科学的兴趣教学重点了解三维设计,三维打印技术的应用及原理,三维动画、虚拟现实、三维显示等技术教学难点三维和三维区别,三维设计在各领域应用教学方法讲解法,引导法,指导探究学习方法合作交流教学用具课件,教科书课时数第一课时教学设计备注教学过程一导入新课同学们,?我们要观看电影《十二生肖》,其中复制兽首的情节视频。
讲授新课1.三维打印技术三维设计的应用中,涉及到很多相关技术。
根据呈现方式及特点的不同,分为三维打印技术、三维动画技术虚拟现实技术、维显示技术等,三维打印的工作过程主要分为四个阶段,第一阶段是三维建模,利用三维设计软件建模或通过其他方式获得三维模型:第二阶段是模型切片,利用切片软件对三维模型进行切片并将三维模刑文件转换成三维打印机可识别的文件:第三阶段是三维打印,将切片后的三维横刑文件通过U盘拷几成网络传输到三维打印机中,进行打印设置后,开始打印;第四阶段为后期处理,对三维打印出来的三维模型进行除支撑、打磨、抛光等处理。
、三维动画技术计算机动画是计算机图形学和艺术相结合的产物,它综合利用计算机科学艺术、数学、物理及其他相关学科的知识,用计算机生成绚丽多彩、连续的画面,给人们提供了一个充分展示个人想象力和艺术才能的新天地。
三维动画又称3D动画,是随着计算机软硬件技术发展而产生的一种新兴技术。
三维动画作品打破了二维动画的空间局限,能够呈现更为立体、饱满、逼真的视觉效果。
三、虚股现实技术虚拟现实(virtual realityVR)技术,又称灵境技术,是20世纪60年代发展起来的一项全新的实用技术,它是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真技术。
建模技术是虚拟现实中的技术核心,也是难点之一,目前要紧有三种方式实现。
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”取得底像不像,是与建模技术紧密相关的。
因此,建模技术的研究具有超级重要的意义,取得了国内外研究人员的重视。
数字空间中的信息要紧有一维、二维、三维几种形式。
一维的信息要紧指文字,通过现有的键盘、输入法等软硬件。
二维的信息要紧指平面图像,通过照相机、扫描仪、PhotoShop等图像搜集与处置的软硬件。
关于虚拟现实技术来讲,事物的三维建模是更需要关切的核心,也是现今的难点技术。
按利用方式的不同,现有的建模技术要紧能够分为: 几何造型、扫描设备、基于图像等几种方式。
基于几何造型的建模技术基于几何造型的建模技术是由专业人员通过利用专业软件(如AutoCAD、3dsmax、Maya)等工具,通过运用运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。
这种造型方式要紧有三种: 线框模型、表面模型与实体模型。
1. 线框模型只有“线”的概念,利用一些极点和棱边来表示物体。
关于衡宇、零件设计等更关注结构信息,对显示成效要求不高的运算机辅助设计(CAD)应用,线框模型以其简单、方便的优势取得较普遍的应用。
AutoCAD软件是一个较好的造型工具。
但这种方式很难表示物体的外观,应用范围受到限制。
2. 表面模型相关于线框模型来讲,引入了“面”的概念。
关于大多数应用来讲,用户仅限于“看”的层面,关于看得见的物体表面,是用户关注的,而关于看不见的物体内部,那么是用户不关切的。
因此,表面模型通过利用一些参数化的面片来逼近真实物体的表面,就能够够专门好地表现出物体的外观。
这种方式以其优秀的视觉成效被普遍应用于电影、游戏等行业中,也是咱们平常接触最多的。
3dsmax、Maya等工具在这方面有较优秀的表现。
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)。
• 91•本文采用资料分析法、技术调查法、理论分析等方法,主要对三维虚拟动画技术的表现形式特征与推广应用措施进行了分析研究,以期为三维虚拟动画技术的进一步研究提供有益理论基础。
一、三维虚拟动画制作流程三维动画的制作特色是,首先经前期设计,动画片段通过计算机相关制作软件制作出来,其流程是建模、材质、灯光、动画、摄影机控制、渲染等。
(一)建模是动画师根据前期造型设计,经三维建模软件在计算机中进行角色模型绘制。
它在三维动画中相当的繁重,要建模的包括出场角色及场景中出现的物体。
创意是建模灵魂,构思是核心,源泉是美术素养。
3DSMax、AutoCAD、Maya等是常用软件。
其常见方式包括:多边形建模:用一个个小三角面或四边形将复杂模型组接起来表示。
样条曲线建模:将一个光滑曲面用几条样条曲线进行定义,尤其平滑过渡性,不存在陡边与皱纹。
所以在有机物体或角色建模及动画上很合适。
细分建模:结合以上两种建模优点进而开发的建模方式。
建模和艺术性有关,和精确性无关,如图1:恐龙、蜘蛛模型。
图1 恐龙、蜘蛛模型(二)材质贴图材质也就是材料质地,也就是模型有了生动的表面特性,在物体颜色、透明及反光性、反光强度、自发光及粗糙程度上都有体现。
经软件计算将二维图片贴到三维模型上叫做贴图,进而表面的细节结构也就出现了。
因具体图片贴的位置是固定的,所以,三维软件用贴图坐标概念。
其方式有平面、柱体与球体等,对应需求不一样。
模型材质和贴图要和现实生活中的对象属性一样。
(三)灯光目的是将自然界与人工光线类型最大限度地模拟出来。
三维软件中灯光泛光灯与方向灯较为常见。
灯光起到的作用是照明场景、投射阴影及增添氛围。
一般常用三光源设置法:一个主灯,补灯及背灯。
对于摄影机控制上是在三维动画软件中根据摄影原理对其工具进行使用,将分镜头剧本设计的镜头效果实现。
对其使用首要的是画面稳定、流畅。
其功能只在情节需要时使用,并非何时都可以。
其位置变化可产生画面动态效果。
三维建模技术发展历史和发展趋势三维建模技术,乍一听,感觉有点高深,对吧?这东西就像我们身边的魔法一样,慢慢变得越来越普及,越来越“接地气”。
你可能没意识到,它早就悄悄地走进了我们的生活,甚至可能已经在你不经意间改变了很多东西。
无论是电影中的炫酷特效,还是游戏中的栩栩如生的角色,抑或是建筑设计师画图时的精准模拟,三维建模都发挥着它不可替代的作用。
说到它的发展史,还真是个有趣的故事哦。
记得上世纪60年代,那时候的计算机技术刚刚起步,三维建模根本就是天方夜谭。
你要问那时候的电脑能做什么?别说建模了,连个简单的计算都要半天。
你想象一下,那时候的画面就像一堆由点和线组成的迷你拼图,简直是“别提多粗糙”了。
科学家们想要让计算机“看见”世界,靠的就只是那些简单的几何图形——比如说立方体、球体之类的,没什么复杂的东西。
图形的渲染速度慢得可怕,一动起来就好像在看一场“生死时速”的慢镜头。
就这样,三维建模技术一开始的目标其实很简单,主要就是在计算机上展示一些基础的几何形状。
然后,到了80年代,计算机的处理能力有所提升,三维建模技术的应用也慢慢“起飞”了。
这个时候,3D图形的制作渐渐从静态图像变成了动态图像。
我们可以看到,电影、游戏、甚至一些工业设计开始引入更复杂的三维建模。
就比如,80年代的《星际迷航》那种经典的航天场景,它的成功很大程度上依赖于三维建模技术的应用。
这一时期的建模技术,虽然还不够完美,但总算可以让我们在大银幕上看到飞船、外星人和未来世界的影像了。
尽管画面看起来有点“低模”,但也能给观众带来满满的震撼感。
再后来,90年代可以说是三维建模技术的一次飞跃。
那个时候,计算机硬件和软件的进步,简直是给三维建模注入了“强心剂”。
不止电影行业,广告、产品设计、建筑设计,甚至医学研究,三维建模几乎在每个领域都能见到它的身影。
最经典的例子,就是1993年《侏罗纪公园》上映时的特效,特别是那些栩栩如生的恐龙,简直让人目瞪口呆。
三维仿真监控系统三维可视化技术是计算机可视化技术与水利水电工程系统相结合产生的一种仿真体,它能有效的显现出数据的精准,其实质是通过图形、图像的方式对仿真计算过程的追踪与结果的处理,使用三维可视化技术的优越性不但可以节省劳动者的劳动强度,缩短周期,更能有效的为水利水电工程人员提供-一个快捷的数字化平台,有效的提高工程建设的工作效率。
随着三维可视化技术发展,三维仿真系统在各行各业辅助决策中得到越来越广泛的应用。
三维模型数据生产制作流程和工艺方法多种多样,但是三维模型数据至今没有行业规范和标准,各平台之间的数据共享困难。
一、三维仿真定义3D仿真,也称虚拟仿真。
是指利用计算机虚拟技术生成的具有视、听、触、味等多种感知的逼真的虚拟环境,用户可以通过使用各种传感设备与虚拟环境中的对象进行交互的一种技术。
3D仿真可以是现实世界的再现,也可以是想象中的世界,用户可借助视觉、听觉及触觉等多种感知与虚拟世界进行直接交互。
它是以仿真的方式给用户创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维虚拟世界,并借助一定的设备,通过三维界面,以获取在现实世界中想要获得的效果,在数字校园、工程建设以及教学中得到越来越广泛的应用。
二、建设必要性传统的水利施工:工程大多数是依靠设计图纸、二维平面图来进行施工控制、整体规划,这很难让其它非技术的相关人员有一个直观清晰的认识,管理者也不容易实现对全局工程实施正确有效的管理控制。
基于上述原因,加之计算机强有力的计算功能和高效的图形处理能力,三维仿真技术在水利工程方面的应用越来越普遍。
在水利工程中应用三维仿真技术,将施工建筑、地理环境、人员配置、危险程度等进行真实模拟,可以浏览工程的整体场景,更加直观的、智能的辅助设计人员进行过程设计与分析,根据不同施工方案得到仿真结果,通过对仿真结果的评估和研究,选择最有效、最安全、最有力的方案运用到施工实践当中。
随着信息时代的高速发展,长距离输水工程现已进入网络时代。
基于数字几何建模技术的三维人体建模第一章:引言数字几何建模技术是一种将真实世界中的物体或场景用数字数据表示的方法,具有广泛的应用领域。
在计算机图形学领域,数字几何建模技术不仅可以用来建模机械、建筑、自然场景等,还可以用来建模人体。
面对越来越多丰富的虚拟现实应用场景,如游戏、影视、教育等,数字几何建模技术的三维人体建模技术愈加重要。
本文将着重介绍基于数字几何建模技术的三维人体建模。
第二章:三维人体建模基础1. 三维人体建模的步骤三维人体建模分为以下几个步骤:①数据采集:通过光线扫描、摄像等方式获取人体数据。
②数据处理:对数据进行预处理,去掉噪声和冗余信息等。
③挖掘特征:提取人体的关键特征点、轮廓线等。
④参数化建模:将数据进行变换、分割和拼接,通过修改参数实现人体形态的变化。
⑤材质贴图:将人体表面贴上皮肤、衣物等材质贴图。
⑥动画表现:为人体添加动作和表情,完成三维人体建模。
2. 三维人体建模的技术特点三维人体建模需要满足以下几个技术特点:①真实感:建模结果需要在视觉上具有真实感。
②动态性:建模结果需要支持动态表现,实现人体的运动、变形等。
③渲染效果好:建模结果需要支持在不同的虚拟现实场景下使用,如游戏、影视等。
3. 数字几何建模技术在三维人体建模中的应用数字几何建模技术在三维人体建模中的主要应用有:①曲线和曲面:可以用来建模人体的轮廓线和表面。
②参数化建模:可以通过控制参数改变人体的形态。
③形状匹配和拟合:可以对不完整的数据进行估计和拟合,以获得更准确的建模结果。
第三章:数字几何建模技术在三维人体建模中的进一步研究1. 基于贝塞尔曲线和曲面的模型贝塞尔曲线和曲面是一种基于参数化建模的方法,可以实现对人体形态的精细控制。
通过控制关键点的位置,曲线和曲面可以在保证光滑性和连续性的情况下对人体形态进行大规模变形,达到各种形态的变化效果,极大的方便了三维人体建模中的形态控制。
2. 基于实例学习的模型实例学习是一种基于学习算法的方法,可以通过模拟数据学习人体形态变化的规律。
三维建模行业分析报告一、定义三维建模行业是一种以数字技术为基础,通过计算机辅助设计软件进行三维模型设计、图形处理、数字艺术制作等相关行业,旨在为客户提供全方位三维模型解决方案,可以应用于建筑设计、游戏、动画、电影、工程模拟等领域。
二、分类特点根据应用领域,三维建模行业可分为建筑工程类三维建模、游戏、动画类三维建模、电影特效类三维建模等。
此外,三维建模行业的特点还包括高度的数字化程度、高度的创意性、个性化服务、多样化服务等。
三、产业链三维建模行业的产业链可以分为生产、设计、制作、销售、服务等环节,其中设计、制作、服务等环节重要性较高。
四、发展历程1. 90年代初,三维建模技术开始在德国、美国逐步发展起来。
2. 20世纪90年代中期,随着计算机技术的发展和软件技术的逐渐成熟,三维建模行业开始迅速发展。
3. 21世纪初,三维建模行业进入快速发展阶段,应用领域逐渐拓展到建筑设计、汽车制造、飞机设计等领域。
4. 近年来,随着人们对三维技术的需求越来越大,三维建模行业迎来了新的发展机遇。
五、行业政策文件目前,我国对三维建模行业尚未制定相关政策文件,需要加强相关政策制定和行业管理。
六、经济环境随着经济全球化趋势的加强以及数字化技术的广泛应用,三维建模行业在我国也得到了迅速发展,成为数字经济的重要产业之一,促进了经济的发展。
七、社会环境随着三维建模技术的逐渐普及和数字艺术的流行,三维建模行业对社会文化建设具有重要作用,可以推动文化艺术事业的发展,同时也催生了众多的创新型企业。
八、技术环境三维建模行业的技术环境因应用领域的不同而有所差异,其中包括建筑设计软件、游戏引擎、动画制作软件等。
九、发展驱动因素三维建模行业的发展驱动因素包括技术创新、应用拓展、市场需求等,同时也得到了政策扶持和人才培养的帮助。
十、行业现状目前,三维建模行业在建筑、游戏、动画等领域得到了广泛应用,并逐步向智能制造、娱乐、虚拟现实等领域拓展。
但行业集中度较低,技术研发投入不足,以及行业标准制定等问题亟待解决。
VR技术在建筑设计中的应用与优势概述:虚拟现实(VR)技术近年来在各行业中得到了广泛应用,建筑设计行业也不例外。
本文将探讨VR技术在建筑设计中的具体应用与优势,并分析其对建筑设计过程和结果的积极影响。
一、VR技术在建筑设计前期的应用1. 三维可视化设计:VR技术能够将建筑设计师的想法以虚拟的形式呈现,通过三维建模和渲染,使设计师能够更直观地感受和理解建筑空间。
设计师可以在虚拟环境中进行交互式设计,实时调整建筑的形状、色彩和材料,快速验证和优化设计方案。
2. 感官体验模拟:VR技术还可以模拟建筑环境中的感官体验,如视觉、听觉和触觉等,让设计师能够更好地理解和评估设计方案的舒适性。
例如,在考虑光线照射的问题时,设计师可以通过虚拟现实环境中的模拟光源,直观地看到不同光照条件下建筑内部的效果。
3. 空间规划和布局优化:利用VR技术,建筑设计师可以对建筑的空间规划和布局进行优化。
通过虚拟现实环境中的导航和互动功能,设计师能够更好地探索建筑的各个角落,并根据实际需要进行调整。
这有助于避免在实际建造过程中发现布局不合理的问题,从而节省时间和资源。
二、VR技术在建筑设计中的优势1. 设计方案的可视化呈现:VR技术可以将设计方案以沉浸式的方式呈现给项目的各方利益相关者,包括业主、投资方和决策者等。
他们可以通过虚拟现实环境中的漫游和演示功能,更好地理解和评估设计方案,从而提供更具针对性的反馈。
这有助于提高设计沟通的效率和准确性。
2. 错误和问题的及早发现:在建筑设计中,问题的及早发现和解决可以有效降低后期成本和延期风险。
利用VR技术,设计师可以在建造之前模拟现实场景,通过虚拟的方式发现潜在的问题,如结构、材料和人流等方面的冲突。
这使得设计师能够在真正的施工之前进行调整和改进,从而提高设计质量。
3. 参与者的身临其境体验:利用VR技术,除了设计师本身,其他项目参与者也可以身临其境地体验建筑设计方案。
例如,业主可以通过虚拟现实环境中的漫游功能,仿佛置身于实际建筑中,感受到不同空间的氛围和功能性。
建筑三维建模和可视化动态展示的国内外研究现状文章介绍了建筑三维建模和可视化动态展示的国内外研究现状,包括建筑三维建模的方法和技术,可视化动态展示的技术和应用,以及未来的发展方向。
下面是本店铺为大家精心编写的3篇《建筑三维建模和可视化动态展示的国内外研究现状》,供大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助。
《建筑三维建模和可视化动态展示的国内外研究现状》篇1一、引言随着计算机技术的不断发展,建筑三维建模和可视化动态展示技术逐渐成为了建筑设计、施工和管理的重要工具。
建筑三维建模和可视化动态展示技术可以真实地模拟建筑物的外观、结构和空间布局,为建筑设计、施工和管理提供重要的参考依据。
本文将介绍建筑三维建模和可视化动态展示的国内外研究现状,包括建筑三维建模的方法和技术,可视化动态展示的技术和应用,以及未来的发展方向。
二、建筑三维建模的方法和技术建筑三维建模是指利用计算机技术,通过三维建模软件进行建模,生成建筑物的三维模型。
建筑三维建模的方法和技术包括以下几种: 1. 传统手工建模:传统手工建模是指利用手工测量、绘制和建模等方法,生成建筑物的三维模型。
这种方法需要专业的技术人员,耗时较长,精度较低,但可以满足一些简单的建筑设计需求。
2. 激光扫描建模:激光扫描建模是指利用激光扫描仪对建筑物进行扫描,生成建筑物的三维模型。
这种方法可以快速、准确地生成建筑物的三维模型,但需要专业的技术和设备支持。
3. 卫星遥感建模:卫星遥感建模是指利用卫星遥感技术,对建筑物进行遥感成像,生成建筑物的三维模型。
这种方法可以远程、快速、准确地生成建筑物的三维模型,但需要专业的技术和设备支持。
三、可视化动态展示的技术和应用可视化动态展示技术是指利用计算机技术,通过三维建模软件和可视化技术,将建筑物的三维模型展示在屏幕上,并可以进行交互式操作。
可视化动态展示技术可以应用于以下方面:1. 建筑设计:建筑设计是指利用计算机技术,通过三维建模软件和可视化技术,进行建筑设计。
3d行业前景分析3D行业是指利用计算机技术和其他相关技术对物体进行三维建模、动画和渲染等处理的产业。
随着计算机技术和数字媒体技术的不断发展,3D行业正在经历飞速发展,未来的前景非常广阔。
首先,随着虚拟现实技术的不断成熟和应用场景的扩大,3D 行业将迎来更大的发展机遇。
虚拟现实技术可以将用户带入一个虚拟的三维环境中,创造出逼真的视听效果。
虚拟现实技术在游戏、教育、医疗、工业设计等领域都有广泛的应用前景,对于实现更加沉浸式的体验和提供更加直观的交互方式具有巨大潜力。
其次,3D打印技术的发展也为3D行业带来了新的机遇。
3D 打印技术可以让设计师将虚拟的三维模型变成实体物体,加速产品研发和制造过程,同时也降低了成本。
3D打印技术在制造、医疗、建筑等领域的应用潜力巨大,未来有望推动3D行业进一步发展。
此外,3D影视产业也是3D行业的重要组成部分,随着3D电影、动画、特效的普及,3D影视产业也发展迅猛。
3D电影给观众带来全新的观影体验,可以更加逼真地还原虚拟世界,吸引了大量观众。
同时,3D特效的应用也为电影、电视剧等媒体内容提供了更加丰富的表现手法,增强了观众的参与感和沉浸感。
然而,3D行业也面临一些挑战。
首先是技术瓶颈。
虽然计算机技术和数字媒体技术不断发展,但是3D行业仍然需要不断的创新和突破,以满足用户对于更加逼真和高质量虚拟体验的需求。
其次是市场竞争。
由于3D行业的发展潜力巨大,竞争也愈加激烈。
只有不断提升自身技术水平和研发能力,才能在市场中占据一席之地。
总体而言,3D行业的前景十分光明。
随着虚拟现实技术和3D 打印技术的持续发展,以及3D影视产业的繁荣,3D行业将继续呈现出迅猛的增长势头。
然而,要抓住机遇,3D行业需要不断创新,提升技术水平,拓展应用领域,以满足市场需求,保持竞争优势。
vr虚拟现实技术的原理介绍VR(Virtual Reality,虚拟现实)是指通过计算机技术创造出的一种模拟实际情境的仿真体验,使用户能够沉浸其中并与虚拟环境进行交互的技术。
它利用计算机生成的虚拟场景和环境模拟感官体验,包括视觉、听觉、触觉等,给人一种身临其境的感觉。
虚拟现实技术的实现主要依赖于三个方面的原理:感知、计算和交互。
首先,感知是虚拟现实技术的基础,它包括对人的视觉、听觉、触觉等感官的模拟。
在虚拟现实设备中,通常会使用头戴式显示器来模拟视觉感官。
这种显示器通常由两个显示单元组成,每个脑半球一个,通过显示左右眼的不同图像来模拟人眼在真实环境中的立体视觉。
这样,用户戴上设备后就可以看到一个逼真的虚拟环境。
为了模拟听觉感官,VR设备通常配备了耳机,通过双声道的音频输出,使用户能够感受到来自不同方向的声音。
此外,一些高级的虚拟现实设备还可以模拟触觉感官,通过给用户提供手套、触觉手柄等装置,让用户能够感受到虚拟环境中的物体触感。
其次,计算是实现虚拟现实的关键,它包括模拟虚拟场景和生成真实感图像两个方面。
模拟虚拟场景是指根据用户的行为和交互来动态生成虚拟环境。
虚拟环境的模拟通常由三维建模、物理仿真等技术实现。
三维建模是指通过计算机生成三维对象和场景,使其能够在虚拟环境中自由移动和互动。
物理仿真是指根据虚拟环境中的物体属性,模拟它们在力学、光学、声学等方面的行为,使虚拟环境更贴近真实世界。
生成真实感图像是指通过计算机渲染技术,将虚拟场景转化为用户可以看到的图像。
渲染通常包括几何处理、纹理映射、光照模型等环节,以实现逼真的图像效果。
最后,交互是虚拟现实技术的核心,也是将用户与虚拟环境连接起来的纽带。
交互包括用户输入和系统反馈两个方面。
用户输入是指用户通过手柄、语音等方式将自己的行为和意图传递给计算机系统。
计算机系统会根据用户的输入响应并改变虚拟环境的状态,包括移动场景、修改物体属性等。
系统反馈是指虚拟现实设备通过声音、震动、光线等方式向用户传递信息。
- 54 -信 息 技 术0 引言早在20世纪美国VPL 公司便发明出一个新词语——虚拟现实,这便是虚拟现实技术的前身。
在21世纪早期,最具广袤发展前景的计算机运用技术就将虚拟现实、多媒体及网络技术等囊括其中。
针对虚拟现实技术,可以将其理解成在计算机设备的协助下建设虚拟环境,实现交互与仿真过程的一种重要技术力量。
自从计算机被研发以来,人们不断拓展对其研究的深度,这对互联网的应用过程起到了一定的驱动作用,在这样的背景下,虚拟现实成了科学界与产业界的主要研究方向,它在建筑、军事以及教育等诸多领域中都取得了较好的成效,也在社会经济持续发展的过程中形成了强大的支撑力。
该文主要探究其在三维校园漫游系统设计领域中的应用情况。
1 研究背景与意义分析1.1 背景在互联网科技蓬勃发展的大背景下,虚拟现实技术在欧美等发达国家中的应用较为广泛。
虚拟现实(VR)技术是在计算机和最先进传感器技术等协助下创造出来的,广大用户能从视觉、听觉和嗅觉层面上与计算机设备实现有效互动,多感知性、存在感、交互性以及自主性等是它的主要特征。
VR 技术在计算机科研领域中占据重要位置,并逐渐与军事、教育和工业设计实践过程相融合,呈现出较大的发展潜能[1]。
应用其自身高端的交互性、多感知性等特征,VR 技术和三维数字景观漫游研究过程的融合也取得了较好的成绩。
近些年,国内外各大高校之间形成了激烈的竞争关系,沿用传统方法已经无法较好地满足学校现代化、智能化的发展需求。
很多高校陆续着手建设信息化校园,建设功能完善的虚拟校园漫游系统已经成为提高高校竞争力和社会影响力的有效方法之一。
1.2 意义在VR 技术的支撑下,项目能从不同维度实现对高校校园场景环境的三维立体化演示,广大用户足不出户就可以身临其境地感受到校园的四季风光。
VR 技术最大的作用是建设一个多元化信息平台,进而为全面了解校园环境创造便利,学校也可以获得一个崭新的对外宣扬、呈现校风的途径。
VR 技术不仅能以漫游形式呈现校园环境的发展现状,还能方便相关人员对校园景观进行整改,从而进一步提升校园景观的美观性。
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
的动画系统,模型节点可随意在3D空间移动。VRML是一种虚拟现实语言,是文件格式,可
以至3D模型表面颜色、纹理、透明度等。URL可以和图形组件关联,方便于用户点击组件,
网络服务器可从网络中获取VRML文件。在虚拟现实空间中,人们可以和动画、照明以及声
音等进行交互。VRML文件使用纯文本格式,采取zip压缩,便于在互联网中传输,3D建模
程序能够使用VRML格式对对象和场景进行保存。
(二)支持向量机技术
支持向量机表示从训练数据建立函数,训练数据涵盖输入对象和输出对象。开发虚拟环
境包括网络技术、人工智能技术、并行处理技术、高性能计算技术等多种技术,开发过程复
杂。为保证虚拟现实情境的交互性和逼真性,其结构应当包括:(1)虚拟环境生成系统,
用于实时形成图像。(2)定位跟踪系统,用户对参与者进行定位,并跟踪参与者的动作。
(3)网络接口,能够满足多个用户之间的交互。(4)沉浸式显示系统,包括PowerWall、
CAVE等设备,能够提供显示画像。(6)音效设备,能够提供立体音乐,便于参与者判断空
间的位置。(7)触觉系统,能够提供给参与者感知力以及压力。经过对函数的学习,能够
对新对象输出进行预测。支持向量机技术能够有效对输入量分类。支持向量机作为线性分类
器,分类函数可作为平面,实现高度泛化,在学习函数和数据训练中,将未知数据排除,在
虚拟现实设备正确识别图像,将信号转变为人可以识别的信号。
(三)识别技术
机器学习是通过识别技术实现的,识别系统经过原始数据训练,预测未知模式。在数据
库中机器学习、模式识别以及数据挖掘等领域互相连接,很多内容重复。这些领域是从人工
智能和统计学中演变而来,经过互相整合,其逻辑越来越相似。模式识别技术使用标签进行
分类,将输入值进行分类储存,如将人的口令转变为信号,进行保存。模式识别算法最根本
目的在于提供一个合理答案,经过模式匹配算法,能够在模式输入中找到最精确的匹配,在
数据库中找到给定类型模式。匹配算法使用识别技术算法,精准高效地完成信号之间的转换。
(四)传感器技术
传感器设备包括传感器接头、连接电缆、电缆连接器,设置在电缆一端,并和传感器接
头连接。若环境介质改变,可能受到振动或者温度发生改变时,传感光纤经过时,光波相位
发生变化[2]。对传感光纤进行相位调制,检测段处能够观察环境变化的影响。将材料进行均
匀连续体处理,由表面频率和外部介质描述,对于电子表面离子体的描述,需要导体介电常
数为负,其大小要超过电介质大小。
(五)实际应用
总体而言,在虚拟现实情境中,三维建模技术的应用,主要用于数据采集、预处理数据、
创建模型、优化场景等方面。先使用3DMAX软件建立天空等景象的模型,使用不同几何元
素,并通过映射方式呈现天气、光线、树木等元素。在设计远景上要突出远近景物的层次感,
可使用多个几何体构建层次感,以节段过渡方式呈现远近关系。建构场景实体包括动态实体
和静态实体。建构静态模型要使用建筑图纸获取建筑物尺寸、三视图以及纹理信息等。将每
部分缩小至最小单位,拆分组合形成完整的模型。动态模型则根据视频资料,模仿事物动态
特征,遵守运动规律进行处理。
结论:
综上所述,如今虚拟现实技术已经广泛应用于航空、医疗、教育等各个领域中,提高了
社会的便捷性,成为一种重要工具。目前我国正不断探索虚拟现实技术的多元化和功能性,
更要重视三维建模技术的应用,不断提高虚拟现实情境的建构质量,实现价值最大化,推动
科技的发展。
参考文献:
[1]马璐,杨文飞,曹珊珊.虚拟现实技术在三维设计制作教学中的探索与实践——以
3DSMAX教学为例[J].赤峰学院学报(自然科学版),2019,35(12):141-142.
[2]杨景峰.基于虚拟现实技术的煤矿三维可视化展示系统设计[J].陕西煤炭,2019,38
(04):127-129+81.