校园教学北区场景的交互漫游设计【文献综述】.doc

1、毕业论文文献综述计算机科学与技术校园教学北区场景的交互漫游设计近十余年来，计算机技术的发展进入了虚拟世界的领域，虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）发展最快的一项多学科综合技术，虚拟现实是在计算机技术支持下的一种人工环境，是人类与计算机和极其复杂的数据进行交互的一种技术。虚拟现实系统向用户提供视觉、听觉和触觉、味觉和嗅觉等感知功能的能力，人们能够在这个虚拟环境中观察、聆听、触摸、漫游、闻赏，并与虚拟环境中的实体进行交互，从而使用户亲身体验沉浸在虚拟空间的感受。虚拟校园是基于虚拟现实技术之上，不仅将校园的真实面貌在计算机上还原，供用户观看，而且能将各种基础数据集成到该系统中，提供

2、校园的地理信息数据及其他空间数据，实现一个真正的数字化的过程。虚拟校园的构建对于一个学校有着极其重要的意义。在虚拟校园建设中，场景建模和实时漫游驱动是主要构成部分。目前的虚拟现实界建模工具很多，经过多方考察之后，最终选定用Creator进行学校的场景建模，用Vega进行校园仿真系统的漫游。下面对校园教学北区场景的交互漫游设计的实现做一个系统阐述。首先，是搭建校园教学北区的教学楼场景，设置正确的参数，调整大小，方位等。完成这步之后需要设置观察者，考虑到观察者能作为一双眼睛从一个特殊的位置观测场景，观察者（Observers）控制Vega内的视觉表现。另外，观察者是通过把许多模拟的元素聚合在一起来

3、控制观测场景的，事实上，这些元素的聚合物要比其他Vega类的聚合物少得多。每个观察者都有关联的场景（scene） 、通道（channels） 、环境（environment）以及其他的类用以描述可见的物体。创建Transform，Transform 是一个动态坐标系统在场景中设置的位置是物体，特殊效果光线或其它transform的子系统。也就是说， transform的值与父系统有关。创建一个通道，通道是进入图形窗口的视角。一个窗口可能有几个通道。通道的位置由拖曳区来管理。拖曳区是根据相关窗口的规范值。通道的默认值是与窗口大小一样，但是可以调节它的大小。同样可以调节拖曳区的值来排列或叠加通道。

4、接下来是运动方式的选择，我们利用系统自带的一些模拟运动方式来实现场景的驱动。Vega Prime用vpMotion定义抽象的运动模型。视点可以设置为观察者Observer,该视点同样可以应用在物体object上。所有具体的运动模型,比如Fly、UFO、Walk等等,都是从vpMotion这个抽象基类派生的。Vega使用运动模式的方法来模拟各种常见的运动状态，比如飞机飞行、散步、开车、转体运动、滑行等等。运动模式最大的特点就是，当漫游物体和观察者相结合时，用户就可以使用常规的输入设备（鼠标或者键盘）实时地控制物体漫游的速度和方向，进而，模拟出逼真的运动仿真效果 9。运动模式是一个位置方法，它允许

5、通过使用一些标准输入设备执行经过准确定义的定位方法，这些设备包括，例如：鼠标，键盘和操纵杆。Vega Prime中的vpmotion类是所有运动模式的基础。然后是路径的设置，除使用Vega提供的基本运动模型以外，我们可以为一个预先确定的路径创建关键点。然后通过场景运动体、观察者或者对象物用一个导航器穿行路径来自动地对运动进行控制。我们可以使用Vega Path工具通过API创建路径，vgNewPath建立并返回一个新的vgPath句柄，创建指定控制点的文件来读取路径文件。在这个过程中，把所有vgPath事件属性设置为缺省值，vgFIndPath函数由名称寻找路径，函数vgGetPath给函数v

6、gPath返回一个给定索引的句柄，该索引由创建历经事件时的系统询问。下面一步就是环境的设置，Vega的环境描述场景内大气层和气候的条件，环境数据由属性加到Vega类事件中的参考对象物组成。环境提供一种方法控制当前的雾模型、能见度范围和时辰对比。环境包括的Vega类模块有光源和环境效果。环境可包含多个光源和环境效果类，并支持每个环境中单个的雾模型，一旦创建环境即可将其加到观察者中。Vega中的环境模型可以为场景选择和控制一个变化的大气层和光源参数。改变天时，默认天时是从午时12点开始，时间决定了光照的强度。一天中太阳和月亮交替出现。Time Multiplier是控制时间快慢的工具。默认值为1，

7、表示仿真时间和现实时间的快慢相同；若值设为0，表示时间静止；若值设为60，表示仿真时间是现实速度的60倍，这时在半小时的现实时间内你就可以看到几乎整天的仿真天时效果。所以我们将值设为120，这样几分钟的时间内将黎明变成白天、黄昏和夜晚。然后是特殊效果的设计，特效能让你的应用变得更加真实、丰富及夺目。你可以定义烟火、爆炸、碎片等特效，也可以通过VP的粒子特效来模拟烟尘等效果。场景中的物体可以用来撞击或破坏，造成的结果可以加上特效。所有这些都可以通过LP来方便的进行定义。加入特殊效果后，建立VC编译环境，利用程序控制特效。虚拟现实技术既可以对真实世界进行模拟, 也可以对假想世界进行模拟, 给用户以

8、身临其境的感觉。以校园、军事基地、住宅、商业广场、矿山、都市为场景的视景仿真是其中的一个应用趋势。上文中利用虚拟现实技术对校园全景进行建模, 并利用Vega可视化编程设置了校园全景虚拟漫游驱动显示, 基本完成了校园三维仿真的工作,从而能以三维可视化动态地全方位展示、鸟瞰、漫游校园实景。学校作为我们成长的摇篮, 将为三维城市仿真领域提供开辟一条切实可行的仿真之路。参考文献1 黄心潮 . 虚拟现实技术与应用M. 北京 科学出版社，1999.2 王乘，李利军等编著. Vega 实时三维视景仿真技术专著 . 武汉: 华中科技大学出版社, 2005.123 韦有双,杨湘龙,王飞.虚拟现实与系统仿真M.北

9、京:国防工业出版社,2001.54 吴家铸 等编著. 视景仿真技术及应用专著. 西安: 西安电子科技大学社, 2001.75 江学东，陈无畏编著，基于 Vega 的车辆驾驶模拟视景仿真，期刊：公路与汽运，2007， （2）6 袁庆华,罗璇. 基于 MultiGenCreator_Vega 的校园虚拟现实研究(1) 科技创业月刊2008 年第 7 期7 史红兵,张毅彬,童若峰,等. 虚拟场景自动漫游的路径规划算法J . 计算机辅助设计与图形学学报,2006 (4) :592- 597.8 韩志英 席志红等编著，基于 Creator/Vega 的空间目标视景仿真，期刊：应用科技，2010,(5)9

10、 容哲,谷正气,杨易,罗国青 基于MultiGenCreator_Vega的立交桥三维虚拟场景实时仿真 湖南交通科技 第32卷第4期 2006年12月10 张冬有, 臧淑英 基于MultiGenCreator_Vega的虚拟图书馆设计研究 测绘与空间地理信息 第29卷第4期 2006年08月11 MultiGEN-Paradigm Inc.Vega Prime Programmers Tutor， Version 2.0 for Windows and NT MARCH 2005 25312 MultiGEN-Paradigm Inc.Vega Prime Programmers Guide，Version 2.0 USA.2000 507