虚拟校园场景建模和漫游系统实现
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摘要
虚拟漫游技术是虚拟现实(VR)技术的重要分支,在建筑、旅游、游戏、航空航天、医学等多种行业发展很快。由于有可贵的3I特性—沉浸性、交互性和构想性,使得沿用固定漫游路径等手段的其他漫游技术和系统无法与之相比。
虚拟校园是虚拟漫游技术的一个重要应用,虚拟校园可以提供三维虚拟环境,可支持对现实大学的资源管理、环境规划、学校发展和远程访问等。可以说,虚拟校园将是未来校园数字信息化的一个重要发展方向。
本课题主要研究虚拟校园漫游系统的快速场景建模、贴图绘制、人机交互功能的实现、以及漫游实现等相关技术。作者通过阅读国内外相关文献资料,研究了虚拟校园技术和现有构造三维场景的技术。在此基础上,确定了基于DirectX和C++的虚拟校园漫游系统架构方案。
本文主要工作集中在三维场景的建模上,采用了3DSMax和DirectX相结合的建模方法,首先,以虚拟场景构造的流程为线索,运用“虚实”结合的方法实现了复杂静态模型的创建。针对虚拟场景建模时普遍存在逼真度和显示绘制实时性的矛盾,给出了模型设计时的一些原则,并对虚拟校园场景设计进行了优化。其次,探讨了虚拟现实漫游系统中用户与场景之间的交互功能的实现,运用了DirectX中的DirectInput组件;对于场景的实时切换,则是通过摄像机的运动来实现的。第三,介绍了虚拟现实场景的碰撞检测技术的实现,运用了AABB包围盒来实现。最后综合以上研究工作,设计了一个基于DirectX和C++技术相结合的虚拟校园漫游系统,并对漫游效果进行了测试。
The Virtual Walk-through technology is an important content of Viriual Reality technology,it was developed in architecture、junketing、gmae、aviation spaceflight、medicine fastly. Because of it’s important 3I characteristic—immersive、intercooperation、imaginative,so the other Walk-through technology has no advantage compared to it.
Virtual Campus is an important application of Virtual Walk—through technology,Virtual campus can provide virtual enviornment,it also can support the resource management、environment Porgramming、campus evolution and the 1on- distance accessing of the real campus. So the Virtual campus will be the most important direction of informational evolution of campus.
The purpose of this study is to discuss the scene modeling, interaction, walk-through and information search technology in virtual system. The author studied Virtual Reality technology deeply,analyzed and compared various sorts of modeling technology by reading a great deal of correlated documents from home and aboard. Basing on this,the construction scheme of Virtual Reality System,which adopts the technology of nd Browser’s plug-in,is proposed. On this basis, determine based on DirectX and C++ virtual campus roaming system architecture program.
This thesis mainly focused on the modeling of three-dimensional scene through 3DMAX and DirectX combination as modeling methods.First of all, according to the clues of virtual environment construction flow, with the“vitual-real”combination method to realizing the complex and static models. In the vitual sence, models often can’t as the same as the real sence, and it can’t rendering the sence in real-time, in view of this contradiction, we give the principle of models design, and also optimized the virtual campus modeling.Second, we discussed how to realize the interaction function between users and the virtual sence in virtual reality roaming system, used DirectInput module in DirectX. Use the camera transform, this system implement the sence’s real-time cut .Third, this paper introduced collision detection technology in virtual reality sence, and used AABB surrounding box to detect the collision in this sence. At last, Comprehensived all the reaserch above, designed and realized a virtual campus roaming system based on the combination of DirectX and C++ technology, and test the effect of this roaming system.
虚拟校园是虚拟漫游技术的一个重要应用,虚拟校园可以提供三维虚拟环境,可支持对现实大学的资源管理、环境规划、学校发展和远程访问等。可以说,虚拟校园将是未来校园数字信息化的一个重要发展方向。
本课题主要研究虚拟校园漫游系统的快速场景建模、贴图绘制、人机交互功能的实现、以及漫游实现等相关技术。作者通过阅读国内外相关文献资料,研究了虚拟校园技术和现有构造三维场景的技术。在此基础上,确定了基于DirectX和C++的虚拟校园漫游系统架构方案。
本文主要工作集中在三维场景的建模上,采用了3DSMax和DirectX相结合的建模方法,首先,以虚拟场景构造的流程为线索,运用“虚实”结合的方法实现了复杂静态模型的创建。针对虚拟场景建模时普遍存在逼真度和显示绘制实时性的矛盾,给出了模型设计时的一些原则,并对虚拟校园场景设计进行了优化。其次,探讨了虚拟现实漫游系统中用户与场景之间的交互功能的实现,运用了DirectX中的DirectInput组件;对于场景的实时切换,则是通过摄像机的运动来实现的。第三,介绍了虚拟现实场景的碰撞检测技术的实现,运用了AABB包围盒来实现。最后综合以上研究工作,设计了一个基于DirectX和C++技术相结合的虚拟校园漫游系统,并对漫游效果进行了测试。
The Virtual Walk-through technology is an important content of Viriual Reality technology,it was developed in architecture、junketing、gmae、aviation spaceflight、medicine fastly. Because of it’s important 3I characteristic—immersive、intercooperation、imaginative,so the other Walk-through technology has no advantage compared to it.
Virtual Campus is an important application of Virtual Walk—through technology,Virtual campus can provide virtual enviornment,it also can support the resource management、environment Porgramming、campus evolution and the 1on- distance accessing of the real campus. So the Virtual campus will be the most important direction of informational evolution of campus.
The purpose of this study is to discuss the scene modeling, interaction, walk-through and information search technology in virtual system. The author studied Virtual Reality technology deeply,analyzed and compared various sorts of modeling technology by reading a great deal of correlated documents from home and aboard. Basing on this,the construction scheme of Virtual Reality System,which adopts the technology of nd Browser’s plug-in,is proposed. On this basis, determine based on DirectX and C++ virtual campus roaming system architecture program.
This thesis mainly focused on the modeling of three-dimensional scene through 3DMAX and DirectX combination as modeling methods.First of all, according to the clues of virtual environment construction flow, with the“vitual-real”combination method to realizing the complex and static models. In the vitual sence, models often can’t as the same as the real sence, and it can’t rendering the sence in real-time, in view of this contradiction, we give the principle of models design, and also optimized the virtual campus modeling.Second, we discussed how to realize the interaction function between users and the virtual sence in virtual reality roaming system, used DirectInput module in DirectX. Use the camera transform, this system implement the sence’s real-time cut .Third, this paper introduced collision detection technology in virtual reality sence, and used AABB surrounding box to detect the collision in this sence. At last, Comprehensived all the reaserch above, designed and realized a virtual campus roaming system based on the combination of DirectX and C++ technology, and test the effect of this roaming system.
引文
[1]陈凡栋.基于VRML的虚拟校园的设计与实现:[硕士学位论文] .苏州:苏州大学,2008,2-4
[2]李敏.基于OpenGL的虚拟校园漫游系统的设计与实现:[硕士学位论文].济南:山东大学,2008,14-16
[3]刘福臻.虚拟校园系统的研究与实现:[硕士学位论文].成都:西南交通大学,2008,30-33
[4]徐明娟.三维交互式虚拟校园系统的研究与实现:[硕士学位论文].南京:南京航空航天大学硕士学位论文,2004,40-46
[5]费嘉.基于Direct3D的虚拟教学实验平台的关键技术研究:[硕士学位论文].上海:上海师范大学,2007,22-26
[6]王弟伟.基于DirectX的三维数字地形真三维显示关键技术的研究:[硕士学位论文].南京:南京航空航天大学,2005,27-29
[7]谢明.基于DirectX9.0的3D游戏设计:[硕士学位论文].成都:四川大学,2004,32-36
[8]高娜.虚拟城市展示系统:[硕士学位论文].成都:电子科技大学,2007,9-12
[9]王晓荣.基于AABB包围盒的碰撞检测算法的研究:[硕士学位论文] .武汉:华中师范大学博士学位论文,2008,32-35
[10]路乃华.长春大学虚拟校园的设计与实现:[硕士学位论文].吉林:吉林大学,2007,35-40
[11]刘虎.基于DirectX技术的室内环境与结构建模平台的研究与实现:[硕士学位论文].沈阳:沈阳工业大学,2007,18-23
[12]陈怀友.基于桌面系统的虚拟校园研究与实现:[硕士学位论文].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2006,44-47
[13]边美玲.虚拟校园漫游系统的研究与实现:[硕士学位论文].太原:中北大学,2008,41-45
[14]牟萍.虚拟校园建模、漫游技术研究及其实践:[硕士学位论文].重庆:重庆师范大学,2006,38-41
[15]王瑞雪.基于Web的虚拟校园系统的构件:[硕士学位论文].泰安:山东农业大学,2006,46-50
[16]北京汇众益智科技有限公司.网络游戏客户端编程.北京:电子工业出版社,2007,224-226
[17]陈凯.三维游戏引擎的设计与实现:[硕士学位论文].杭州:浙江大学,2007,56-58
[18]万斌等编著.Visual C++ OpenGL DirectX三维动画编程宝典.北京:北京希望电子出版社,2005,402-416
[19]北京汇众益智科技有限公司.网络游戏开发语言基础—C++程序设计.北京:电子工业出版社,2008,78-90
[20]陈卡.DirectX9 3D图形程序设计.上海:上海科学技术出版社,2003,278-282
[21] M.McCuskey(著),柯鹏(译).DirectX特效游戏程序设计.科学出版社,2006,165-174
[22]叶至军.Visual C++/DirectX9 3D游戏开发导引.人民邮电出版社,2006,68-73
[23](美)伯迪著.虚拟现实技术.北京:电子工业出版社,2005,213-218
[24]张辉,杜可亮,刘见灼等,www上的虚拟现实技术VRML语言,浙江大学出版社
[25]廖述钊,陈礼民,网络应用语言新发展,山西大学学报(自然科学版),2001,24(2),181-184
[26] Stanley B.Lippman,Josee Lajoie(著),潘爱民,张丽(译).C++Primer(第三版).中国电力出版社,2002,201-205
[27] Noel LIopis(著),李鹏等(译).C++游戏编程.清华大学出版社,2004,99-106
[28]王超.3D游戏引擎场景渲染技术的研究与实现:[硕士学位论文].武汉:武汉理工大学,2006,40-42
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[32]孙艳英,三维场景建模及其实时渲染方法:[硕士学位论文],武汉:武汉理工大学,2001,39-42
[33] Tomas Akenine-Moller&Eric Haines.Real-timerendering.A.K.PetersLtd. 2003,
[34] Peter Walsh.Advanced 3DGame Programming with DirectX9.0. Wordware Publishing,2003
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