1、1毕业设计开题报告计算机科学与技术宁波市海洋世界的三维立体漫游系统研究一、选题的背景与意义当前三维动画产业发展得越来越快，该系统通过交互技术实现了人在虚拟环境中的漫游，使参与者在由计算机构造的虚拟场景中获得了如同在真实环境中游玩的体验。通过三维漫游的方式让人们用网络就可代替出行，也可以利用漫游提前了解场景的规划，做足参观的提前准备。宁波市海洋世界三维立体漫游可以让更多的人通过网络了解海洋馆，也可以给宁波带来更多的旅客。随着三维技术的运用越来越广泛，比如被用来模拟矿井的安全生产和优化设计，降低了直接生产的危险系数，在社会发展中，三维技术将越来越受到重用。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题1研究
2、的基本内容本课题是宁波海洋世界为主题，重点是表现海豚和海狮的表演与观众席上观众的反应，表现一个热烈的虚拟海洋世界场景。研究动画中海豚和海狮跳跃的简单工作，用3DMAX绘制模型，用简单算法使程序具有一定的智能。2拟解决的问题如下1如何模拟真实生活中动物与驯兽员之间的互动比如在平时，海豚是在水中游泳，而当听到驯兽员的哨声时，它会做跳跃的动作，而海豹则是根据驯兽员不同的指示做不同的动作。我们主要是观察动物与驯兽员之间的沟通表现。2如何模拟观众看完表演后的反应有些观众是通过鼓掌，而有些观众则是通过跳跃欢呼的方式，小孩子与大人的表现又是不一样的，所以我们必须通过实地的考察研究，观察人物的情绪变化，做适当
3、的模拟表现。3海洋世界馆的模型搭建2绘制游戏中场景模型，宁波海洋世界主要还是要展示海洋世界馆的构造和特色，逼真的模型使程序运行效果更加现实。研究绘制三维漫游中虚拟动物和人物的静态结构模型，使其在画面中具有一定真实度。然后再根据海豚海豹的动作绘制他们的动态结构模型，模拟他们的表演。4场景中多媒体声音的插入为了增加真实感，插入声音配合动画，插入的声音必须符合剧情和动画，并且来自于现实生活。如进入场馆中音乐的播放、口哨声，海豚的叫声等。三、研究的方法与技术路线1、亲身去宁波市海洋世界体验，并拍摄图像和视频，用于漫游动画的制作。2、三维坐标系中物体的基本计算。使用3DMAX绘制物体一般用X,Y,Z来准
4、确定位，可以用三维坐标来模拟表示。三维坐标中物体的移动、旋转、缩放是用矩阵计算，因此就需要学习三维坐标计算和线性代数理论，使物体的构建更加精确细腻。3、场景建模研究。三维模型主要包括场景中的建筑物、植物、内部结构还有虚拟的动物和人物。像植物、地面等简单模型可以通过贴图的方式导入到程序中，主要为纹理表现技术。像复杂建筑物、动物、人一般都要通过其他软件绘制，像海豚的跳跃动作是有身形的弧度变化，必须进行分解，依次用软件绘制然后进行相连。本设计中用3DSMAX，虚拟角色需要具有三维真实效果和动画，因此3DMAX中平滑曲面建模就特别重要。4、用VRML脚本语言实现对菜单、小视窗的编程。在游戏中加入适当的
5、互动效果，会使游戏显的更加逼真。将3DMAX构建的画面导成WRL格式的作品，并利用VRML语言修改程序，让动画模型中的角色都能与参与者进行交流。因此VRML语言是整个设计的核心，就需要学习VRML的语言的原理，如何编码使用。5、用VRML97里的音频剪辑和触动感应器实现声音的加入，增加真实性。4、设计碰撞效果。此设计具有漫游功能，当漫游角色与场景中各种物体产生碰撞时，需要给出角色移动到该物体处时能产生的效果，开门的工作或者场景的切换必须通过有效的碰撞得到相应的结果。四、研究的总体安排与进度1、开题准备（2010年11月15日左右）在学校规定的开题日期前，完成开题3报告。熟悉VRML引擎相关技术
6、和3DMAX软件。2、文献翻译在2011年2月1日完成。3、演示原型第一版2011年3月1日完成。包括必要的场景模型或程序片断。4、演示原型第二版2011年3月20日前完成，根据指导教师的意见改进后的版本。5、演示原型第三版2011年4月15日完成。即包括一个基本成型的演示，而不是几个片断。6、毕业论文的写作在2010年5月8日完成。论文初稿2011年4月30日完成，根据演示原型的第三个版本，根据指导教师列出的论文提纲写出论文初稿。7、预答辩2011年5月13日完成，由指导教师组织，进行答辩前的一次演练。6正式答辩2011年5月15日完成应准备好一个答辩的POWERPOINT文件和程序演示,。
7、五、主要参考文献1彭翠芳，郭克希，尹望吾计算机三维动画技术发展研究湖南电力，2002，22（3），11142周长勇等编著3DSMAX8中文版三维动画案例创意与设计机械工业出版社200713DAVIDMBOURG,GLENNSEEMANN游戏开发中的人工智能东南大学出版社，2006，57794班晓娟等著人工鱼北京科学出版社20075JOHNDAVIDFUNGE著班晓娟，艾迪译人工智能在计算机游戏和动画中的应用M，清华大学出版社200456ANDREWKIRMSE编著沙鹰等译游戏编程精粹4M人民邮电出版社，200597张德丰，周灵编著VRML虚拟现实基础与VRML编程电子工业出版社20048STE
8、VERABIN编著庄越挺，吴飞等译人工智能游戏编程真言M清华大学出版社，200519党岗，刘华峰，程志全等多AGENT虚拟环境中的行为建模及其动画表现J系统仿真学报，2001，14毕业设计文献综述计算机科学与技术虚拟现实技术的研究和发展摘要虚拟现实技术是一门新兴边缘的技术，研究内容涉及多个领域，应用十分广泛，虚拟漫游是虚拟现实的重要分支，从虚拟现实的概念出发，对虚拟现实技术的国内外研究现状进行论述，并展望了虚拟现实的技术难点和发展趋势。关键词虚拟现实；漫游系统；研究现状；发展趋势；1引言近几年，漫游动画在国内外已经得到了越来越多的应用，其前所未有的人机交互性、真实建筑空间感、大面积三维地形仿真
9、等特性，都是传统方式所无法比拟的。在漫游动画应用中，人们能够在一个虚拟的三维环境中，用动态交互的方式对未来的建筑或城区进行身临其境的全方位的审视可以从任意角度、距离和精细程度观察场景；可以选择并自由切换多种运动模式，并可以自由控制浏览的路线。在漫游过程中，还可以实现多种设计方案、多种环境效果的实时切换比较，能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验。虚拟漫游,是虚拟现实技术的重要技术应用,它将真实的场景在屏幕上显示出来,由于人对图像产生速度的变化比较敏感,对图像帧生成的速度有更严格的要求。作为数字城市建设的一个层面,海洋世界的虚拟三维漫游系统的开创具有极其重要的研究意义。它将吸引众
10、多的国内外人士前去观摩、访问虚拟海洋馆的建设,有利于海洋文化的展示,并对其他虚拟漫游系统的进一步建设和远景规划提供了逼真的可视化平台。2虚拟漫游概述虚拟漫游，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特性沉浸感、交互性和构想性。虚拟建筑场景漫游或称建筑场景虚拟漫游是虚拟漫游的一个代表性方面，是虚拟建筑场景建立技术和虚拟漫游技术的结合。前者是基础，后者是系统运行方法。3虚拟现实技术国内外发展31外国的研究发展美国是虚拟现实技术研究的发源地，虚拟现实技术可以追溯到上世纪4O年代。最5初的研究应用主要集中在美国军方对飞行驾驶员与宇航员的模
11、拟训练。然而，随着冷战后美国军费的削减，这些技术逐步转为民用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。美国北卡罗来纳大学UNC的计算机系是VR研究最早最著名的大学。他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。由BROOKS教授领导的小组研制成功了第一个用于建筑设计的WALKTHROUGH虚拟建筑漫游系统，用户可以在虚拟的UNC计算机系大楼里面漫游。在欧洲，英国在VR开发的某些方面，特别是在分布并行处理、辅助设备包括触觉反馈设计和应用研究方面，在欧洲来说是领先的。英国的BRISTOL有限公司发现VR应用的焦点应该集中在软件与整体综合技术上。他们在软
12、件研究和硬件开发的个别方面在世界处于领先地位。该公司将VR分成三大类别实际环境检测、虚拟环境控制、虚拟环境显示。欧洲其它一些较发达的国家如荷兰、德国、瑞典等也积极进行了VR的研究与应用。日本的虚拟现实技术的发展在世界相关领域的研究中同样具有举足轻重的地位，它在建立大规模VR知识库和虚拟现实的游戏方面作出了很大的成就。东京大学的广濑研究室重点研究虚拟现实的可视化问题。为了克服当前显示和交互作用技术的局限性，他们正在开发一种虚拟全息系统。现在他们已经有了4项成果一个类似CAVE的系统、用HMD在建筑群中漫游、人体测量和模型随动、飞行仿真器。32国内的研究发展在我国虚拟现实技术的研究和一些发达国家相
13、比还有很大的一段距离，随着计算机图形学、计算机系统工程等技术的高速发展，虚拟现实技术已经得到了相当的重视，引起我国各界人士的兴趣和关注，研究与应用VR，建立虚拟环境，虚拟场景模型分布式VR系统的开发正朝着深度和广度发展。国家科委国防科工委部已将虚拟现实技术的研究列为重点攻关项目，国内许多研究机构和高校也都在进行虚拟现实的研究和应用并取得了一些不错的研究成果。北京航空航天大学计算机系是国内最早进行VR研究、最有权威的单位之一，他们首先进行了一些基础知识方面的研究，并着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理；在虚拟现实中的视觉接口开发出了部分硬件并提出了有关算法及实现方法；实现了分布式虚拟环境
14、网络设计，建立了网上虚拟现实研究论坛，可以提供实时三维动态数据库，提供虚拟现实演示环境，提供用于飞行员训练的虚拟现实系统，提供开发虚拟现实应用系统的开发平台，并将要实现与有关单位的远程连接。清华大学计算机科学和技术系对虚拟现实和临场感的方面进行了研究，例如球面屏幕显6示和图像随动、克服立体图闪烁的措施和深度感实验等方面都具有不少独特的方法。他们还针对室内环境水平特征丰富的特点，提出借助图像变换，使立体视觉图像中对应水平特征呈现形状一致性，以利于实现特征匹配，并获取物体三维结构的新颖算法。4技术难点与发展趋势目前，虚拟建筑场景漫游的最大难点在于建模逼真度和绘制实时性的矛盾。由于这种漫游所看到的景
15、象离观察者近，就要求绘制非常逼真。因此，建模时构造要精细，会消耗很多时间。同样，由于计算机性能的制约，构造出来的模型越复杂，在绘制时要达到实时效果就越困难，实时性太差就会使观察者无法接受。这对矛盾是整个虚拟现实系统普遍存在的。一般来说，需要在精确程度和绘制速度两方面取一个折衷值，即既满足一定的绘制真实感，又不造成观察者的动态不适感。为了满足这些新的需求，近年来，虚拟现实相关技术研究遵循“低成本、高性能”原则取得了快速发展，表现出一些新的特点和发展趋势。主要表现在以下方面动态环境建模技术；实时三维图形生成和显示技术；适人化、智能化人机交互设备的研制；大型网络分布式虚拟现实的研究与应用。总结正如其
16、他新兴技术一样，这个领域的技术潜力是巨大的，应用前景是广阔的，但仍存在着许多尚未解决的理论问题和尚未克服的技术保障。虚拟漫游技术增加了信息展示的媒体和方法，可以使游客足不出户地游历世界各地名胜和风光,但虚拟建筑场景漫游的最大难点在于建模逼真度和绘制实时性的矛盾，如何使用数据压缩技术平衡这两者之间的关系也是一个正在被研究的问题。虚拟现实技术在未来也会运用到各个领域，随着计算机技术的发展，漫游系统也将更普遍的出现在人类的生活中，必将为人类的生产生活带来全新的面貌。参考文献1彭翠芳，郭克希，尹望吾计算机三维动画技术发展研究湖南电力，2002，22（3），11142周长勇等编著3DSMAX8中文版三维
17、动画案例创意与设计机械工业出版社200713DAVIDMBOURG,GLENNSEEMANN游戏开发中的人工智能东南大学出版社，2006，57794班晓娟等著人工鱼北京科学出版社20075JOHNDAVIDFUNGE著班晓娟，艾迪译人工智能在计算机游戏和动画中的应用M，清华大学出版社2004576ANDREWKIRMSE编著沙鹰等译游戏编程精粹4M人民邮电出版社，200597张德丰，周灵编著VRML虚拟现实基础与VRML编程电子工业出版社20048STEVERABIN编著庄越挺，吴飞等译人工智能游戏编程真言M清华大学出版社，200519杨琳等编著虚拟校园三维全景漫游技术研究浙江师范大学信息科学
18、与工程学院2007,1010CHANDRAMOULIR,BLACKBURNMRAUTOMATEDTESTINGOFSECURITYFUNCTIONSUSINGACOMBINEDMODELANDINTERFACEDRIVENAPPROACHAPROCOFHICSSC,200411DESMETL,JACOBSB,PIESSENSF,ETALTHREATMODELLINGFORWEBSERVICESBASEDWEBAPPLICATIONSAPROCOFTHE8THIFIPTC26TC211CONFONCOMMUNICATIONSANDMULTIMEDIASECURITYC20048本科毕业设计（20
19、届）宁波市海洋世界的三维立体漫游系统研究9摘要【摘要】随着计算机技术、通信技术及其他相关技术的飞速发展，虚拟现实的仿真技术也日益成为当前研究的热点。3D在建筑行业中也已得到广泛的应用，虚拟漫游的一个表现形式就是建筑漫游,它综合了虚拟漫游的多维性。本建筑漫游是以宁波市海洋剧场为场景，利用3DSMAX和VRML工具，以虚拟漫游的形式表现出一个生动丰富的海洋世界，让足不出户的人们也可以通过网络体验海洋风光，同时也为宁波海洋世界的形象和宁波的旅游资源起到了宣传的作用。【关键词】虚拟漫游技术；3DSMAX；VRML10ABSTRACT【ABSTRACT】WITHTHEDEVELOPMENTOFCOMPU
20、TERTECHNOLOGY,COMMUNICATIONSTECHNOLOGY,ANDOTHERRELATIVETECHNOLOGY,THESIMULATIONTECHNOLOGYBASEDONVIRTUALREALITYISAHOTRESEARCHISSUEATPRESENT3DINTHECONSTRUCTIONINDUSTRYINAWIDERANGEOFAPPLICATIONS,VIRTUALROBOTSAFORMOFEXPRESSIONISBUILDINGROBOTS,ITINTEGRATEDTHEVIRTUALROAMINGMULTIDIMENSIONALTHEBUILDINGSROAM
21、INGSCENARIOSISNINGBOOCEANTHEATER,THEUSEOF3DSMAX,ANDVRMLTOOLSTOTHEVIRTUALROAMINGTHEFORMOFAVIVIDANDRICHMARINEWORLD,SOTHATHOMESOFPEOPLECANEXPERIENCETHEOCEANSCENERYTHROUGHTHENETWORK,BUTALSOFORNINGBOSEAWORLDSIMAGEANDPROMOTETOURISMRESOURCESPLAYEDAROLE【KEYWORDS】VIRTUALRENDERINGTECHNIQUE；3DSMAX；VRML11目录摘要9A
22、BSTRACT10目录111课题研究的目的和意义1311虚拟现实技术的概念1312虚拟现实的特点13121多感知性（MULTISENSORY）13122浸没感（IMMERSION）13123交互性（INTERACTIVITY）14124构想性（IMAGINATION）1413虚拟现实技术在旅游中的优势1414本文研究的主要内容152开发工具的介绍16213DSMAX软件1622VRML1623PHOTOSHOPCS软件173三维虚拟场景的设计1831场地的调研与分析18311场景的自然景观介绍18312场景组成19313场景的选取2032场景的绘制20321场景中非生命体的绘制20322场景中
23、生命体的绘制2633摄影机和镜头的设计2834动画设计294三维虚拟漫游技术的实现3141降低场景物体复杂度的方法31411贴图技术3142传感器的设置33421触动传感器33422范围传感器3443动画代码的生成3644声音效果设计38125软件的运行效果4051运行环境说明4052部分演示画面406结束语4461本文获得的结论4462感悟和体会44参考文献45致谢错误未定义书签。1课题研究的目的和意义11虚拟现实技术的概念虚拟现实是人们把相对复杂的数据通过计算机的运算，达到一种可视化操作和交互。跟传统的界面比较，虚拟现实技术带来了改革的创新。虚拟现实中的“现实”通常是指在一般存在于世界上的
24、任何事物，它可以是实际生活中不能实现或者很难去实现的，也可以是实际中能够实现的，这是把“现实”的概念进行广泛的运用。“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用特殊装置将自己投放到这个环境中，并控制、操作环境，实现特殊的目的，说明人是这种环境的主宰。从本质上来说，虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同时提供诸如触觉、听觉、视觉等各种直观而又自然的实时交互手段，最大限度地方便用户的操作。12虚拟现实的特点虚拟现实的特点有多感知性、浸没感、交互性、构想性。121多感知性（MULTISENSORY）多感知性是指一般计算机技术拥有的视觉感知
25、之外，还有运动、触觉、听觉、力觉、味觉、嗅觉等感知。对于理想的虚拟现实技术，当然需要具备这一切的感知功能，但是现在的技术条件非常有限，目前的虚拟技术无法达到全部的感知功能，只是限于运动、视觉、听觉、触觉、力觉这几种，感知功能的强大跟虚拟技术的先进有很大的关系。122浸没感（IMMERSION）浸没感，指用户感到作为人物存在于模拟环境中的真实程度，又被称临场感。理想的模拟环境的真假是用户很难分辨的，当用户身临其境的在计算机所创建的三维虚拟场景中运动时，该环境中的一切仿佛都是真的，动起来是真的，听上去是真的，如果配备一定的设备，甚至可以品尝和通过嗅觉来感受，如同在真实世界中存在一样。123交互性（
26、INTERACTIVITY）用户对虚拟环境内物体的可操作程度，并且从环境得到反馈的自然程度。例如，用户可以通过某些操作可以使物体的物理位置进行改变，或者点击某项物体可以激发另一个物体的动作。124构想性（IMAGINATION）虚拟现实技术存在很大的想像空间，它可以拓宽人类眼界，不仅可再现真实存在的环境，也可以大胆的假设，构想出客观不存在的甚至是不可能发生的环境。一般来说，一个完整的虚拟现实系统是由视觉系统、虚拟环境处理器、听觉系统以及跟踪设备和各种功能单元组成，缺一不可。13虚拟现实技术在旅游中的优势目前虚拟现实系统发生着日新月异的变化，从国内外研究的进展情况来看，虚拟现实的研究结合当前的各
27、种计算机技术和各行业的发展而飞速前进。近年来旅游也成为了炙手可热的话题，在追求物质享受的同时，人们逐渐开始追求经精神上的享受，旅游是一种很好的选择方式。但是未必所有人都能够满足旅游的梦想，很多人由于客观条件受到现实而无法真正的到达想要去的地方。对于这一点，现在的虚拟现实技术就能够为大家提供很多帮助和乐趣，相较与传统的旅游，虚拟旅游有3个方面的优势。第一，虚拟旅游不受时间，空间以及经济上的限制。与传统旅游要亲自到达旅游地点不同，游客可以在任何时候，在任何地点，只要有一台与互联网想通的计算机就可以游览你所要去的景点。并且省去了漫长而又辛苦的旅程，节省了一批很大的旅游费用，这对于经济不宽裕的群体来说
28、，也是一种优势。第二，虚拟旅游可以游览已经不复存在的景点。由于自然或者人为地原因，一些古老的景观已经消失，为了满足游客这方面的需求，技术员可以通过了解和观赏一些静态的资料，利用虚拟现实技术还原当时的场景，使游客可以利用计算机亲自体验当时的场景。这一点是传统旅游不可替代虚拟旅游的。第三，虚拟旅游有很好的宣传作用。虚拟旅游可以为传统旅游起到宣传的作用，对于很多游客，虚拟旅游毕竟不能满足顾客的需要，但是可以为顾客在旅游之前做好一定的规划，对景点有大概的了解，这比传统的广告宣传更加生动，更加具体。有了那么强大的优势，虚拟现实技术在旅游中的前景必定无可限量。14本文研究的主要内容本文选择了宁波海洋世界的
29、海洋剧场作为研究的对象，用3DSMAX和VRML实现了该景观的虚拟游览原型系统。第一节介绍课题研究的目的和意义，又分3个小节进行详细说明，分别是虚拟现实技术的概念，虚拟现实的特点以及虚拟现实技术在旅游中的优势。第一节首先解释了虚拟现实技术的定义，第二节中介绍了虚拟现实的四大特点，在第三节中主要介绍虚拟现实技术的虚拟旅游较传统旅游的优势。第二节介绍了开发工具，又分三个小节分别介绍了3DSMAX软件，VRML软件以及PHOTOSHOPCS软件。第三节是三位虚拟场景的设计，分4小节，分别是场景调研和分析，场景生命体和非生命体的绘制，摄影机和镜头的设计和动画设计。第一小节介绍了场景中的自然景观，分析场
30、景的组成，最后选择绘制的场景。第二小节中详细描述了场景中生命体和非生命体不同的绘制方法。第三小节中介绍了场景中摄影机的设置。第四小节则是介绍动作的制作流程。第四节是三维虚拟漫游技术的技术实现，其中有降低场景物体复杂度的方法，传感器的设计，动画代码生成和声音效果的设计。这里的技术实现主要是在系统中增添了很多互动的效果，是虚拟漫游中重要的组成部分。主要包括贴图，触动传感器，范围传感器，动画以及声音。第五节是软件的运行效果。通过虚拟场景和实体照片对比来验证系统是否符合要求。主要包括运行环境说明和部分演示画面。第六节是结束语，包括本文获得的结论，感悟和体会。在此章节中主要是对自己所做系统过程的评价和体
31、会。2开发工具的介绍213DSMAX软件3DSTUDIOMAX是AUTODESK公司开发的三维动画渲染和制作软件，也是目前市面上最常见的三维动画建模软件，在当今被广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。3DSMAX相比较与国内其他的建模软件和动画制作软件更加成熟，使用率也是占了绝对的优势。不同行业的技术要求不同，要求掌握3DSMAX的程度也不同。最近几年，由于房地产市场的火热，3DSMAX在建筑方面的应用也是得到了很到的发展，各种美轮美奂的效果图，样板房都是3DSMAX的杰作，像现在很多游戏也运用到3DSMAX。3DSMAX的提供了两种造型工具
32、，包括基本造型工具和高级造型工具。基本造型工具可以用来创建立方体，球体，多边形，圆柱体、圆管、圆环，椎体和半球体。高级造型工具可制作出山、水、波纹、波浪、颗粒及非规则形体，如人物，植物等。创建好的三维形体可以进行扭曲，弯曲，缩放，摇摆，角度变形，雕刻和锥孔等操作，并且3DSMAX提供了丰富贴图功能，用户可以通过材质编辑器对物体进行贴图，如果要让材质与真实的相近，并可对材质进行颜色、明暗、色裹、反射，凹凸和透明度等进行编辑。为了提高真实感，3DSMAX中还可以设置光源和摄影机，光源可分为环境光、泛光灯和聚光灯，用户可以根据需要自己设置灯光，并调整角度。用户也可以根据场景的需求设置任意以及多个摄影
33、机，并且可以调整位置，方向和角度，给观看者呈现一个最佳的角度观赏场景。此外，在3DSMAX中还有很多特殊效果，如淡入淡出，模糊，光晕，雾雨，声等，利用这些特技对场景中的物体进行特殊的处理，可产生很多美轮美奂的神奇效果。3DSMAX中还具有动画功能，通过对关键帧的设置和创建轨迹来完成所需要的动画，并且在3DSMAX中就有实时预演功能，你可以按播放键观察自己创建的动画。更值得一提的是，3DSMAX中还带有各种插件，这里就包含了VRML97的辅助工具，具体包括锚，声音，布告牌，雾等简单的VRML操作，使用起来方便，易懂。22VRMLVRML即虚拟现实建模语言，是一种用于建立真实世界的场景模型或人们虚
34、构的三维世界的场景建模语言，它是一种与平台无关的语言，是目前INTERNET上基于WWW的三维互动网站制作的主流语言。它是以虚拟现实为特征的3DWEB技术的核心，集成多种媒体类型的面向对象的三维造型语言，并也是一种可以内嵌JAVA/JAVASCRIPT等语言编写的程序代码的解释性语言。VRML的对象称为结点，子结点的集合可以构成复杂的景物。我们可以通过创建实例来重复使用结点，并对它们命名，进行定义后，即可建立动态的虚拟世界。构建VRML文件一般有三种方法使用文本编辑器直接进行VRML文件的书写。但是这样也存在一定的缺陷，因为通过代码编写只能创建一些比较简单的物体和场景，如果是复杂的场景也通过这
35、种方式，那是非常行不通的，不可能是通过直接编辑的方式。第一是对于复杂的物体建模是很有限的，小数位精确两位已经是计算的极限，第二是因为场景之间的关系比较复杂，无法直接确定两者的位置，第三对各方面的要求都比较高。一般的方法是使用可视化编辑器来建模。相对于直接进行文件的书写，使用可视化编辑器避免了一些问题，在复杂场景的生成上也改善了很多。可视化的工具都具有一个突出的优点就是使用起来相当方便，它只要轻轻的移动鼠标按下按钮，就可以省去输入大量命令或者代码，这样简单的操作同样可以实现相同的功能。第三种方法就是转换其它常见的图形格式。在互联网上，存在着大量的各种各样的三维文件格式，可以将这些文件格式通过常见
36、的工具进行转换，得到所要的格式。需要注意的是，有些格式转换时光照和纹理贴图会消失，所以转换程序都有一定的局限性。23PHOTOSHOPCS软件PHOTOSHOP是由ADOBE公司开发的图形处理系列软件之一，通常用于图像处理和广告设计。图像编辑、图像合成、校色调色及特效制作是PHOTOSHOP的四大功能。图像编辑就是对图像做各种变换，也可以复制或者去除斑点，修补图像残缺。一般在人物摄影中用的较多，因为可以祛除人物不美观的部分，将人物进行加工得到一个满意的效果。图像合成则是通过图层操作、工具应用将几幅图片合成一副所需的图像。我们可以通过叠加，滤光等操作，也可以使用羽化等工具，让多幅图片能很好的融合
37、，一般无法辨识图像是否是经过加工合成。校色调色是PHOTOSHOP中深具优势的功能之一，通过简单的操作可对图像颜色进行明暗的调整和校正，也可在不同领域如网页设计、印刷等方面颜色进行切换时，满足图像的需求。特效制作在PHOTOSHOP中主要有滤镜、通道及工具综合应用完成。例如运用特效制作，可以将一般的图像设置成油画。浮雕、素描等传统美术技巧的效果。3三维虚拟场景的设计31场地的调研与分析在对虚拟场景进行建模前夕，本人亲自到宁波海洋剧场进行实地考场，对海洋剧场的外观以及内部构造都进行了解，并且拍摄照片以及视频，作为场景的素材，而且拿到了海洋剧场的地图参考，这样对于建模就更加有帮助了。本文中从场景自
38、然景观简介，场景组成和场景选取三个方面进行描述。311场景的自然景观介绍宁波海洋世界极地馆位于儿童公园东首，按国家AAAA级旅游景区标准规划设计，是集大型表演互动、极地景观、极地动物展示、海洋科普教育于一体的大型海洋剧场。馆内弧形阶梯式观众席能够同时容纳2000多名观众，是全国最新颖时尚、最振奋人心的海洋的海洋剧场。极地馆以“大型海洋生物表演”为主题，海洋剧场每天都有堪称世界水平的海豚、花鲸、海狮表演，掌声不断，高潮叠起，让你感受到人类与海洋生物亲密无间的和谐生活。极地馆内还设有海洋科普教育长廊、极地动物展示区、喂食互动区，海洋西餐厅、海洋精华品商场等，令人充分发挥想象力，领略独特的异域奇观，
39、亲身体验海洋的博大与魅力。图31海洋剧场一楼平面示意图图32海洋剧场二楼平面示意图312场景组成通过归类和划分将场景分为十四个部分，分别是售票处，旅游服务中心，海豚展示区，生命之源海洋科普画廊，北极狐展示区，花鲸展示区，北极狼展示区，跳崖企鹅展示区，海狗展示区，海象喂食互动区，海洋精品商场，海洋西餐厅，光中看台区，表演池。其中所有的墙体，楼梯，看台座位，以及各种科普展示牌等都为静态物体，部分海洋动物，人物物以及表演池中的水都有动态物体。以下就为场景的具体组成图。图33场景的组成图313场景的选取场景剧场主要有两层，要对所有的事物进行模拟重现是有困难的，每个场景都要做到精细的话，工程量非常大，所
40、以也是有侧重和简略的。本系统主要侧重表现的是动物的展示区，生命之源海洋科普画廊，以及观众看台，表演池动物的表演，人物的动作模拟。32场景的绘制场景中的各个物体可分为两类，一类是非生命体，另一类则是生命体。所以在绘制过程中也将物体分为这两类，分别进行绘制。321场景中非生命体的绘制海洋剧场是一个非常庞大的系统，所以他的非生命种类繁多，绘制的方法也有很多，下面就介绍几种绘制比较复杂的，有代表性的场景介绍。1楼梯与扶手的绘制在场景中，楼梯和扶手出现的频率都很高，所以介绍下绘制的思路。楼梯的绘制。其实台阶的绘制方法有两种，一种是手工的一个一个台阶画，还有一种就是直接运用3DSMAX中创建面板几何体楼梯
41、工具就可以直接创建了。因为往往直接绘制的楼梯达不到我们的要求，为了谨慎起见，我们采用自己手工绘制，因为场景中的楼梯都是由长方体构成，以此为例介绍，具体步骤如下（1）选择标准基本体长方体，挤出一个长方体，根据你需要楼梯每一台阶的高度，在参数中设置它的长、宽、高。（2）选择第一个台阶，右键单击克隆，这样就得到第二个台阶，然后改变Y轴和Z轴的位置，并将第一个台阶Z的最小值与第二个台阶Z的最大值对齐，这样第一台阶与第二台阶就能拼接在一起。（3）重复上述的步骤，楼梯就形成了。扶手的绘制。扶手的绘制方法也有两种，一种是通过贴图，还有一种是自己建模，这两种方法在场景中都有得到运用。贴图的方法比较简单，主要步
42、骤是（1）选择标准基本体长方体，挤出长方体。（2）选择渲染材质编辑器，将栏杆材质拖入材质球。（3）将材质编辑器中的材质拖到长方体，点击在窗口中显示贴图，这样就成功了。另一种建模的方法，主要步骤是（1）选择标准基本体圆柱体，挤出一个圆柱（2）通过贴图，将栏杆的材质贴到圆柱上，这样就形成第一根栏杆。（3）选择第一个栏杆，右键单击克隆，这样就得到第二根栏杆，改变Y轴和Z轴的位置，调整好栏杆间距。（4）重复上述步骤，这样竖着的栏杆就形成了。（5）选择一根栏杆，利用缩放工具，调整长度，并且右键选择旋转，调整好角度和Z轴的位置，将横着的栏杆与竖着的栏杆结合，这样就形成了扶手。图34台阶与扶手的透视图图35
43、通过贴图实现的扶手2看台的绘制在场景中，二楼观众看台的绘制是非常重要的，也是非常繁琐的。在绘制看台时，也是通过先对第一阶建模，主要步骤是（1）选择标准基本体圆柱体，挤出一个圆柱。（2）右键单击一号圆柱体选择克隆，然后选择缩放，使X轴和Y轴同步变小，得到二号圆柱。（3）选择二号圆柱，再选择复合对象布尔，拾取操作对象一号圆柱，选择差集（BA），这样就得到一个空心的圆柱体。（4）选择标准基本体长方体，挤出一个长大于圆柱直径，宽小于圆柱直径，高大于圆柱高度的长方体。（5）移动长方体的位置到空心圆柱体不需要的部分，选择复合对象布尔，拾取操作对象空心圆柱体，选择差集（BA），这样就得到一部分的圆柱环。（6
44、）选择缩放，对X轴，Y轴，Z轴都调整到合适的大小，这样一个看台台阶做好了。（7）复制第一个台阶，调整位置，重复上述步骤就能得到最后的看台了。图36通过布尔运算得到的第一个看台台阶图37看台的最终模型3表演池的绘制二楼的表演池是海豚与海狮进行表演的地方，也是整个场景重要的构成部分，为了显示一个真实的效果，表演池中的水是会流动的，下面介绍绘制的方法（1）首先选择创建面板几何体标准基本体圆柱体，创建一个圆柱体，并选择缩放，将它拖拉成表演池的形状，并克隆。（2）选择圆柱体，使用复合对象布尔工具，拾取操作对象地板，选择差集（BA），由于地板是由很多长方体构成，需要逐个进行布尔运算，最终得到表演池的模型。
45、（3）将水的贴图放入材质编辑器，设置透明度80，将材质贴图到克隆的圆柱体上，调整高度，放入表演池的模型中。（4）再创建一个长方体，放入表演池模型，大小不超过表演池（5）选择长方体，右键单击转化为可编辑面片，选取顶点选项，之后就可以在长方体上拖动顶点，使长方体铺满表演池。（6）点击设置关键点，选择关键帧对长方体的顶点进行幅度较小的拉伸，这样就形成了一个动态的水的效果。图38表演池透视图图39表演池最终效果图4展示缸的绘制海洋剧场中展示的动物一般都放在展示缸中，为了使动物展示感觉更加逼真，展示缸都没有采用直接贴图，而是用以下方法进行绘制。展示缸的绘制采用的也是布尔运算，这里所有的缸都是长方体，所以
46、以此为例，步骤如下（1）首先选择创建面板几何体标准基本体长方体，根据所需展示缸的大小创建两个长方体。（2）将较小的长方体放入到较大的长方体中心（小的长方体的宽应小于较大长方体）。（3）选择小的长方体，使用创建面板复合对象布尔工具，选择差集（BA），这样就得到一个展示缸。（4）创建面板几何体标准基本体长方体，长度与高度都跟展示缸大小相同，宽度小于它。（5）将动物展示缸的照片素材放入材质编辑器，设置透明度为40，对长方体贴图，这样获得的展示缸就有立体和真实的感觉。图310鱼缸的透视图图311鱼缸的最终效果5其他模型的绘制其他的模型绘制如墙壁，售票处，科普画廊都是由标准基本体组合而成，有些则是通过布
47、尔运算得到再加上基本操作得到，虽然整个场景可能都是通过简单的建模制作，但是要组合成一个完成庞大的场景也需要花费很大的时间。322场景中生命体的绘制在整个场景中，生命体主要包括人物，动物。下面分别介绍带骨骼生命体和无骨骼生命体的绘制。1无骨骼生命体的绘制无骨骼生命体主要是一楼展示区中部分动物，如北极狐、海狗、海象、跳崖企鹅以及鱼类，其他展示动物则是通过贴图省略。下面通过北极狐的例子简单介绍下，无骨骼的北极狐的绘制主要分为建模和添加动作。建模。因为北极狐的模型较为复杂，所以这里并没有真的建一个北极狐的模型，而是用一个平面代替，选择创建面板几何体标准基本题平面，给平面贴图后，还是会很逼真的，因为贴图
48、本身就影藏着凹凸信息。这样的建模方法不但简单，数据量少，而且不影响效果。添加动作。这里配合关键帧，对北极狐的就添加了一个前进后退的走动过程，因为重点是放在海豚海狮表演上，所以他们没有使用骨骼动画，难免看上去有种真实度欠缺的感觉。图312北极狐的运动路径图2有骨骼生命体的绘制有骨骼的生命体主要是场景中的人物和海豚，海狮。骨骼动画的制作包括四个方面建模，制作骨骼，蒙皮，添加动作，下面有以海豚为例来详细介绍骨骼动画的制作。建模。因为海豚的模型较为复杂，自己没能够建模成功，所以利用了网上的资源，找到了一个海豚的模型。制作骨骼。在制作骨骼时根据海豚的运动情况，需要制作4根骨骼来模拟。由于3DSMAX本身
49、就带有骨骼工具，选择创建面板系统标准骨骼，修改骨骼对象的大小，然后单击海豚模型的始端，然后移动鼠标，在模型分段处单击一次，最后在模型的末端点击一次，点右键就结束骨骼的创建了。图313海豚模型与骨骼蒙皮。蒙皮的作用就是把骨骼和海豚模型联系起来，就是把4根骨头和海豚进行绑定。首先选定需要蒙皮的海豚模型，然后选择修改器列表蒙皮，在参数面板里，点击添加，然后再列表中选择要绑定的4根骨头，比如说这里就选择了BONE1，BONE2，BONE3，BONE4。最后再测试一下，选择BONE4进行移动比较符合海豚的运动。添加动作。海豚的运动就是尾巴上下摆动，移动BONE4来控制身体的摆动幅度，这样一个海豚的生命体就完成了。图314海豚的骨骼运动33摄影机和镜头的设计在虚拟漫游中，摄影机和镜头的设置是不可缺少的，要从各个角度观察场景或者直接进入某个场景，就必须通过设置摄影机。摄影机可以分为自由摄影机和目标摄影机。自由摄影机的设置的步骤如下（1）选择创建面板摄像机自由，创建一个自由摄像机。（2）然后根据你所要选取的画面，反复调整摄像机的视野和位置的高低。目标摄影机的设置步骤跟自由摄影机类似，这里就不介绍了。我们很容易通过操作得到一个摄影机，重点是在于怎样去调整他，使他的效果符合我们的要求。本人认为摄影机的设计遵循两个原则，一是要尽可能的展现出场景的特色和美观的角度，二是尽可能多的包含多的场景。下面就
