1、毕业论文文献综述计算机科学与技术校园图书馆场景的交互漫游设计虚拟现实（virtualreality,VR）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，是指利用高性能的计算机生成逼真的视、听、触、嗅觉等一体化的虚拟环境，用户可以在虚拟环境中观察、聆听、触摸、漫游、赏闻，并于虚拟环境中的实体进行交互的技术。 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。而虚拟现实技术在建筑环境实时漫游中的应用成为人们关注的热点。虚拟校园漫游是城市规划应用的基本功能之一，构建一个虚拟校园漫游系统，必须综合应用计算机图形技术、多媒体技术、计算机仿真技术、信息合成技术
2、等多项计算机领域的最新技术。基于 Vega Prime（VP）的虚拟漫游系统通过对校园图书馆的虚拟仿真，把我校图书馆以立体临场感的三维方式呈现给大家，是大家产生身临其境的感觉。虚拟校园漫游体统的构建对一个学校有及其重要的意义。在整个校园图书馆场景的交互漫游设计中，主要有两部分组成：一是基本场景的设计；二是基于程序控制的交互设计。根据设计方向，选用基于 Creator的学校场景建模，利用Vega技术设计主场景，结合 Visual C+编程实现人机交互的漫游设计。下面是对校园图书馆场景的交互漫游系统的实现做一个系统阐述。首先，是素材的采集和整理。根据设计的主场景是图书馆，以及我校的整体建筑布局确定
3、自己所需要用的素材，包括：在辅助工具 Creator下所建构的校园地平面、图书馆、1号楼、3 号楼、空中花园等模型；由 Lynx Prime软件自带模型中的飞机模型。确定了设计所设计到的素材之后，就是对漫游的主场景进行设计搭建。在搭建过程中最重要的就是各建筑物的三维位置的摆放必须与实际相符。在 VP环境下通过引用各模型素材，然后对这些素材进行大小调节即 scale的 x、y、z 参数设置，位置改变即 position的 x、y、z 参数设置，使整个主场景与我们现实的校园布局相同，更接近成为一个真正的虚拟现实环境。完成了场景的搭建只是初步实现了一个静态的虚拟现实环境，接下来的设计则是要实现真正的
4、动态漫游效果。在动态漫游效果实现的过程中，首先，我设计了一个观察者 Observer,并给观察者一个可观察的运动物体飞机。为了实现观察者的观察视角是对着运动物体的，所以给运动物体添加了一个 Transfrom,而该 Transfrom的父类就是飞机，目的在于观察飞机。要使飞机运动起来实现动态的效果，则要给飞机添加一个运动方式。运动方式可选的有多种：步行模式、无人机舱模式、人工控制飞行模式、跳跃模式、滑行模式、自由落体模式、旋转模式等。这些运动模式对应各自不同的运动体，如人，飞禽，水波，汽车，飞机等等。多数我们都很难控制，所以通过深入学习我们又了解到通过外部设备控制运动，主要有鼠标、键盘等。在运
5、动方式选择的过程中我又考虑到：如何使飞机在自己的设计主场景内飞行，又不难控制？借此，我又学习了 path tool这个工具的应用，然后通过构建点、线完成飞机的一个固定的轨道，使飞机实现了沿轨道运行自动导航。到这里已经完成了一个初步的漫游设计。接下来这一步，则使这个漫游系统更加人性化。考虑到多视角观察可以使系统的使用者可以从不同的角度观察我们的校园场景。通过创建通道 Channel和观察者 Observer即可达到该效果，通道的位置大小可通过设置参数自由变换；而观察的视点为了更为直观的观察图书馆场景我则是观察者盯着图书馆，犹如在某一高度位置观察图书馆全貌。但是观察者只有和其他的通道观察者观察同一
6、个环境才能达到该效果。为了使漫游系统更为逼真，接下来对环境进行设置。整个环境可以通过调节时间看到不同的光照效果，在晚上来临可以看到月亮升起；在早上可以观察到太阳升起。这些都是系统已经预先设计好的，而这些设计设计到的知识点也相当广，包括天空纹理的设置，光照模型的设置等等。在已有的环境基础上还可以添加雨、雪、雾等一些天气效果，这些天气效果的生成涉及到粒子系统的学习，Vega 特殊效果模块中的粒子系统采用始终面向观察者的多边形来拜师粒子，而且粒子系统遵循简单的运动学规律。例如它可以模拟风力和重力。而这里我们直接可以在软件里添加这些效果，不需要我们一步步做雨、雪这些粒子系统设计。最后，通过 VC+编程
7、与设计作品相结合实现人机交互漫游的效果。主要是通过键盘控制实现一些效果，在本次设计过程中主要实现了为飞机添加彩带，可以通过键盘控制达到彩带有无的效果；另外，通过键盘控制实现各种雨、雪、雾等一些天气的切换效果。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。本次设计的主要内容是通过对学校图书馆场景进行模拟的仿真效果，通过飞机运动带动观察者全方位展示、鸟瞰、漫游校园图书馆实景。该系统可为用户提供一个仿真的平台通过体验虚拟的环境实现足不出户即可了解我校图书馆全貌，也可为校园文
8、化达到一个很好的宣传效果。参考文献1 李俊山，王蕊，李建军.三维视景可视化建模技术M.北京：科学出版社，20112 杨丽，李光耀.城市仿真应用工具Vega 软件教程M.上海：同济大学出版社 2007.3王乘，李利军，周均清，陈大炜.Vega 实时三维视景仿真技术M.湖北：华中科技大学2005.124 王芳.基于 Creator/Vega的三维视景仿真系统设计J.现代电子工程 2009，第 5期：14-18.5 郭玺，薛青，张申，韩安媛.视景仿真中运动实体的动态碰撞检测J.装甲兵工程学院学报，2010.6王进，江加和.基于 Vega的虚拟场景漫游系统的研究 C.2005 系统仿真技术及其应用学术交流会论文选编.2005.7徐东平.实时动态交互视景仿真 D.武汉理工大学.20028 碰撞检测在操作训练仿真系统中的应用J.兵工自动化，2005 年 01期.9Vega Prime Desktop Tutor Version2.0M. Canada: MultiGen-Paradigm lnc,2004.10 .MultiGEN-Paradigm Inc.Vega Prime Programmers Tutor， Version 2.0 for Windows and NT MARCH 2005 253
