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1、. . . . 本科毕业设计（论文）基于creator和3ds max相结合的虚拟场景建模与动画技术的应用雨打芭蕉场景的建立学 院 专 业 年级班别 学 号 学生 指导教师 摘要虚拟现实技术是近年来在计算机领域引起广泛关注的技术。虚拟现实技术是采用以计算机技术为核心，生成逼真的虚拟环境，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“沉浸”于真实环境的感受和体验的技术。为了给用户创建一个能使其感受到身临其境、逼真的环境，必要条件之一就是创建一个逼真的虚拟场景。三维建模技术是整个VR系统建立的基础，是所有应用中的一个关键的步骤和技术，是整个虚拟现实技术的灵魂。本
2、文以雨打芭蕉这样一个的虚拟场景为容，对虚拟现实建模和动画技术进行了探讨和研究，实现了虚拟现实建模和动画技术的一些重要方法。1、分析和比较了虚拟场景的三种建模方法的优缺点基于图形渲染的建模方法、基于图像的建模方法、基于图形和图像的混合建模方法，确定了本文采用基于图形和图像的混合建模方法来创建场景模型。2、提出了基于3ds max和MultiGen Creator相结合虚拟场景模型的创建流程，对雨打芭蕉虚拟场景进行具体的构建。运用3ds max完成了场景建模和调节动画，与运用Creator软件对场景进行场景结构优化和模型优化以与整合，显著的提高了系统的实时渲染和响应速度。3、研究了虚拟现实的动画技
3、术，在雨打芭蕉场景实现了动画效果。4、在Vega Lynx环境中对优化后的雨打芭蕉虚拟场景进行了漫游参数设定，实现了系统的实时漫游。关键词：虚拟场景，建模，动画，烘培，优化AbstractIn recent years, Virtual Reality (VR) technology has been paid extensive attention in computer field. Virtual reality technology is designing a lifelike virtual environment based on the computer technology,
4、 which can access interaction between the user and the environment by use of the essential device.It is an essential condition to design a lifelike model for user feeling the lifelikevirtual environment. 3D modeling technology is the foundation of the VR system andthe key step and technology of the
5、application. it is an important part in virtual realitysystem when developing a virtual reality system.With object of plantain on raining，this paper contains study and research on virtual scenes modeling and marking animation. Realized the concept and methods of virtual scene modeling and marking an
6、imation technology.1st, Analyzed and compacted three kinds of virtual scenes modeling methods modeling method based On graphics rendering，image，and both graphics and image；decided to adopt modeling method based On both graphics and image2nd,Proposed a flow of creating virtual scene models based on 3
7、ds max and MultiGen Creator。Constructed the virtual scene on detail. completed virtual scene modeling and animating with 3ds max , virtual scene structure and models and integrated the whole scene with Creator. improved system of real-time rendering and responsiveness Significantly.3rd, Studied the
8、technology of virtual reality animation, added animation effect to the virtual scene.4th,seted the basic parameters in Vega Lynx environment,and realized real-time system cruisingKeywords : virtual scene ，modeling，animation，render to texture， optimizing目录1 绪论11.1题目研究背景11.1.1虚拟现实技术的概念11.1.3现有虚拟现实系统的关
9、键技术11.2国外研究现状21.2.1国外发展现状21.2.2国发展现状31.3发展前景31.4选题意义41.5论文结构42 虚拟现实建模技术62.1 虚拟现实建模技术特点62.2 虚拟现实建模实现方式72.3 虚拟现实建模关键技术103 基于creator和3ds max虚拟场景的构建123.1 实例场景建模方案123.2场景模型的构建133.2.1场景建模133.2.2模型优化193.2.3灯光布置253.2.4烘培贴图(渲染到纹理)273.2.3 雨打芭蕉动画304 场景的整合和漫游设置374.1Vega LynX环境374.2 LynX设置和Vega驱动375 结论45参考文献47致4
10、8 / 1 绪论1.1题目研究背景1.1.1虚拟现实技术的概念虚拟现实技术(Virtual Reality)，简称VR，又称灵境技术，是90年代为科学界和工程界所关注的技术。虚拟现实技术逐渐成为军事、医疗、教育、艺术、娱乐、制造业以与信息可视化等各个领域中解决各种实际问题的有效工具。这种技术的特点在于，计算机产生一种人为虚拟的环境，这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三度空间，或是把其它现实环境编制到计算机中去产生逼真的“虚拟环境”，从而使得用户在视觉上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉。这种技术的应用，改进了人们利用计算机进行多工程数据处理的方式，尤其在需要对大量抽象数据进行处理时。同时，它在许多
11、不同领域的应用，可以带来巨大的经济效益。1.1.3现有虚拟现实系统的关键技术虚拟现实的关键技术可以包括以下几个方面：1.1.3.1虚拟环境建模技术虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心容。虚拟环境建模技术的目的是获取实际环境的三维数据，并根据应用的需要，利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。三维数据的获取可以采用CAD技术(有规则的环境)，而更多的环境则需要采用非接触式的视觉建模技术，两者的有机结合可以有效地提高数据获取的效率。1.1.3.2 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，其关键是如何实现“实时” 生成。为了达到实时的目的，至少要保证图形的刷新率不低于15帧秒，最好是高于
12、30帧秒。在不降低图形的质量和复杂度的前提下，如何提高刷新频率将是该技术的研究容。（1） 立体显示和传感器技术虚拟现实的交互能力依赖于立体显示和传感器技术的发展。现有的虚拟现实相关技术还远远不能满足系统的需要，例如，数据手套有延迟大、分辨率低、作用围小、使用不便等缺点；虚拟现实设备的跟踪精度和跟踪围也有待提高，因此有必要开发新的三维显示技术。（2） 应用系统开发工具虚拟现实应用的关键是寻找合适的场合和对象， 即如何发挥想象力和创造力。选择适当的应用对象可以大幅度地提高生产效率、减轻劳动强度、提高产品开发质量。为了达到这一目的，必须研究虚拟现实的开发工具。例如，虚拟现实系统开发平台、分布式虚拟现
13、实技术等。（3） 系统集成技术由于虚拟现实中包括大量的感知信息和模型，因此系统的集成技术起着至关重要的作用。集成技术包括信息的同步技术、模型的标定技术、数据转换技术、数据管理模型、识别和合成技术等等。1.2国外研究现状1.2.1国外发展现状目前，国外在虚拟现实领域的研究现状可以做如下概括：美国是VR 技术的发源地，因此大多研究机构也在美国，美国虚拟视景仿真研究技术的水平基本上就代表国际发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。其中美国宇航局（NASA）己经建立了航空、卫星维护VR 训练系统，并且己经建立了可供全国使用的VR教育系统；乔治梅森大学研制
14、出一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统，在一个分布交互式仿真系统中仿真了真实世界复杂流体的物理特性。1994年，由洛杉矶大学建筑与城市设计系统试验室研发的虚拟洛杉矶是目前城市仿真系统中较复杂较成功的系统。该仿真系统可作为城市规划和建设的重要手段，城市规划与设计人员通过建立仿真模型和地理信息数据，对城区进行重新规划和设计，以辅助决策。日本在当前实用虚拟现实技术的研究与开发中也是居于领先位置的国家之一。它主要致力于建立大规模VR知识库的研究，另外在虚拟现实的游戏方面的研究也做了很多工作。在欧洲，英国在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面是领先的，到1991年底，英国已有从事V
15、R的六个主要中心，它W1nduslxies(工业集团公司)，British Aerospace(英国航空公司)，Dimension International，Division Ltd,Advanced Robotics Research Center和Virtual Presence Ltd(主要从事VR产品销售)。德国是虚拟现实技术应用在建筑设计行业最早的国家。从1991年开始，德国多家研究所和公司就探索将计算机辅助设计升级到具有交互效果的“虚拟设计”。例如，在全世界建筑设计软件领域居领先地位的慕尼黑梅切克公司，研制出了由个人电脑、投影设备、立体眼镜和传感器组成的“虚拟设计”系统。它不仅可以让建筑师看到甚至“摸”到自己的设计成果，还能简化设计流程，缩短设计时间，而且方便随时修改。汉诺威世界博览会德国馆的建筑，就是用虚拟现实技术设计的。1.2.2国发展现状和发达国家相比，我国VR研究起步较晚，在技术方面也还有一定的差距，但已引起政府有关部门和科学家们的高度重视。九五规划、国家自然科学基金会、国家高新技术研究发展计划等都把VR 列入在重点研究项目计划之。在紧跟国际新技术
