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1、 本科毕业设计论文本科毕业设计论文I本科毕业设计论文本科毕业设计论文题题 目目基于三维动画的虚拟场景实现动态实体的运动控制和特效本科毕业设计论文本科毕业设计论文II毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签
2、 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 本科毕业设计论文本科毕业设计论文III毕业 任务书一、题目基于三维动画的虚拟场景实现动态实体的运动控制和特效二、指导思想和目的要求综合运用所学的基础理论知识和专业技术知识，研究学习虚拟仿真技术，通过学习书本知
3、识和网络资源，分析并解决项目中遇到的各种问题，通过对基于三维动画的虚拟场景实现这个项目的开发，学习和掌握如何利用 OpenGL 进行三维仿真。三、主要技术指标1. 研究基于 OpenGL 的软件开发环境，实现飞机飞行及导弹飞行实时动画。2. 研究 OpenGL 的纹理映射技术，利用该技术实现虚拟场景中场景和物体的贴图。3. 研究基于粒子系统的特殊效果从而对粒子系统进行参数化设计和实时绘制。四、进度和要求知识准备阶段 11 月 26 日2 月 1 日 了解国内外多方面资料。实验与设计阶段 2 月 2 日 3 月 1 日 开始进行编程实验并考虑设计问题。完成设计阶段 3 月 2 日4 月 7 日
4、完成系统的设计。编码阶段 4 月 8 日5 月 7 日 完成相应的编码并开始准备测试。测试阶段 5 月 8 日5 月 30 日 进行系统的测试。设计 论文本科毕业设计论文本科毕业设计论文IV五、主要参考书及参考资料【1】 曾建超，俞志和. 虚拟现实的技术及其应用M. 北京：清华大学出版社，1996. 5-88.【2】 汪成为，高文，王行仁. 虚拟现实技术的理论、实现及其应用M. 北京: 清华大学出版社，1996. 25-108.【3】 康风举. 现代仿真技术与应用M. 北京：国防工业出版社，2001. 200-210.【4】 Whitechen. 虚拟现实技术的研究现状R. 编号 5413，
5、北京: BBS水木清华站， 2003.【5】 汪成为. 灵境技术的理论、实现与应用M. 北京：清华大学出版社，1996. 100-120.【6】 于维平,朱一凡,等. 多媒体仿真研究与发展J. 系统仿真学报，1997， 9: 10-20.【7】 王乘,周均清,等. Creator 可视化仿真建模技术M. 武汉: 华中科技大学出版社，2005. 6-8.【8】 武裕国,杜莹. 利用 C+模板设计可扩展的粒子系统A. 第四届全国虚拟现实与可视化学术会义论文集C. 大连：大连海事大学出版社，2004. 637-638.【9】 Michael E Goss. Motion Simulation-A R
6、eal Time Particle System for Display of Ship WaresJ .IEEE Computer Graphics it shows the plane fly and the missile tracing. 2. Detailed analyzed the attribute and the realized process of particle system，had made theoretically the analysis to the randomness of the particle system，unified the particle
7、 system behavior model and the geometry model, and had realized the dynamic environment (rain， snow， mist and dust and so on)modeling by using the particle granule system.本科毕业设计论文本科毕业设计论文III3. Demonstrated the technology and theory of the texture mapping， established a reasonable method of texture m
8、apping，and realized the management of texture in use. Utilized the technology to realize the texture mapping of the scene and object in the virtual scene.KeyKey wordswords Virtual Scene graph， OpenGL Texture mapping， Particle system， GBMR， IBMR本科毕业设计论文本科毕业设计论文1第 1 章 绪论1.1 虚拟现实技术的概况1.1.1 虚拟现实的概念及起源虚拟
9、现实(Virtual Reality，简称 VR)，是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具体地说，就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。VR 思想的起源可追溯到 1965 年 Ivan Sutherland 在 IFIP 会议上的报告，而 Virtual Reality 一词是 80 年代初美国 VPL 公司的创建人之一 Jaron Lanier 提出来的。VR 系统在若干领域的成功应用，导致了它在 90 年代的兴起。虚拟现实是高度发
10、展的计算机技术在各种领域的应用过程中的结晶和反映，不仅包括图形学、图像处理、模式识别、网络技术、并行处理技术、人工智能等高性能计算技术，而且涉及数学、物理、通信，甚至与气象、地理、美学、心理学和社会学等相关1。1.1.2 虚拟现实的特点虚拟现实技术是一种高度逼真地模拟人在自然环境中视、听、动等行为的人机界面技术，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。从概念上讲，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、触等直观而又自然的实时感知，并使参与者
11、“沉浸”于模拟环境中。脱离不同的应用背景，VR 技术是把抽象、复杂的计算机数据空间表示为直观的、用户熟悉的事物。其技术实质在于提供了一种高级的人与计算机交互的接口。VR 具有三个最突出的特征，即三“I” ，特征可以由此来区分相邻技术，如多媒体技术、科学计算可视化技术。这三个特征是交互性(Interaction)、想象本科毕业设计论文本科毕业设计论文2性(Imagination)和沉浸感(Immersion)。如图 1.1 表示出了三者的关系。图 1.1 虚拟现实的三角形表示沉浸感是指用户作为主角存在于虚拟环境中的真实程度，要求计算机所创建的三维虚拟环境能使“参与者”得到全身心置于该环境之中的体
12、验。理想的虚拟环境应该达到使用户难以分辨真假的程度(例如可视场景应随着视点的变化而变化)，甚至超越真实，如实现比现实更逼真的照明和音响效果等。交互性是指用户对虚拟环境内的物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)，使参与者通过使用专用设备实现用人类自然技能对虚拟环境中的实体进行交互考察与操作。因此，VR 技术将从根本上改变人与计算机系统的交互操作方式。例如，用户可以用手直接抓取虚拟环境中的物体，这时手有触摸感，并可以感觉物体的重量，场景中被抓的物体也立刻随着手的移动而移动。想象力是指用户沉浸在多维信息空间中，依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识，发挥主观能动性，寻求解答，形成
13、新的概念。由于 VR 并不只是一种媒介或一个高级终端用户界面，它的应用能解决在工程、医学、军事等方面的问题，这些应用是 VR 与设计者并行操作，为发挥它们的创造性而设计的。这极大地依赖于人类的想象力。VR 的最主要的技术特征是沉浸感，即投入感。VR 的追求目标是力图使用户在计算机所创建的三维虚拟环境中处于一种全身心投入的感觉状态，有身临其境的感觉，即所谓“沉浸感” 。在该环境中的一切看上去是真的、听起来是真的、动起来也是真的，一切感觉逼真。用户觉得自己是虚拟环境中的一个部分，而不是旁观者。他感到被虚拟景物所包围，可以在这一环境中自由走动，与物体本科毕业设计论文本科毕业设计论文3相互作用，如同在
14、已有经验的现实世界中一样。导致“沉浸感” ，其原因是用户对计算机环境的虚拟物体产生了类似于对现实物体的存在意识或幻觉.为此，必须具备三种基本的技术要素：1. 图像(Imagery)虚拟物体要有三维结构的显示，其中包括主要由以双目视差、运动视差提供的深度信息，图像显示要有足够大的视场，造成在图像世界内观察;而不是窗口观察的感觉；显示画面符合观察者当前的视点，能跟随视线变化;物体图像能得到不同层次的细节审视。2. 交互(Interaction)虚拟物体与用户间的交互是三维的，用户是交互的主体:用户能觉得自己是在虚拟环境中参与对物体的控制。交互是多感知的，用户可以使用与现实生活不同的方式(例如手语)
15、与虚拟物体交互。3. 行为(Behavior)虚拟物体在独自活动时、或相互作用时、或在与用户的交互作用中，其动态都要有一定的表现，这些表现或者服从于自然规律，或者遵循设计者想象的规律，这也称之为 VR 系统的自主性(autonomy)。自主性是指虚拟环境中物体依据物理定律动作的程度。如当受到力的推动时，物体会向力的方向移动、翻倒或从桌面落到地面等等。上述技术要素之间是相互关联的，它们对于用户的“存在”意识的影响，进而导致“沉浸感”的过程实际上是基于人的认知机理，因此可以说心理学是虚拟现实的物理学。VR 的“沉浸感”特征使它与一般的交互式三维计算机图形有较大的不同:用户可以沉浸于数据空间，可以从
16、数据空间向外观察，从而可以使用户能以更自然、更直接的方式与数据交互。利用沉浸功能，使用户暂时与现实环境隔离，投入到虚拟环境中，从而能更真实地注视数据。VR 界面也可以给技术人员及创作人员提供真实数据，以便正确地创建虚拟环境，这样有助于用户更快、更全面地分析理解数据。因此，VR 技术从根本上改变了人与计算机系统的交互操作方式。本科毕业设计论文本科毕业设计论文41.1.3 虚拟现实技术的应用VR【2】可以应用在商业上，创建虚拟商店、虚拟房地产漫游、建筑物可视化、虚拟旅游景点漫游、虚拟博物馆等。例如日本就出现了可以帮助顾客买房、购房的虚拟现实服务，在日本松下公司的“虚拟厨房”里，顾客可以把自己想买的设备和餐具安置在厨房的相应地方，看看是否合适，虽然认识到这一切都是虚拟的，但还是会被它的那逼真的效果所迷惑，一不小心就会全身
