1、.1.本科毕业设计(论文)( 届)论文题目 校园图书馆场景的交互漫游设计所在学院 计算机与信息学院 专业班级 计算机科学与技术 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 日.2.诚 信 声 明我声明，所呈交的毕业设计作品和论文是本人经过近四年的基础课程与专业课程学习的基础上，在指导老师的指导下，经过几个月集中的毕业设计学习、实践和努力工作所取得的成果。据本人查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，设计作品和论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。我承诺，设计作品和论文中的所有内容均真实、可信。学生签名： 签名日期： 年 月 日.3.论文目录摘 要 .23Abstract .24
2、1 引言 .252 主要技术 .262.1 Vega Prime场景驱动 .262.1.1 VP系统结构 .262.1.2 VP实时应用的组成 .262.1.3 Lynx prime .272.2 VC+2003开发平台 .282.2.1 Visual C+ 开发工具 .282.3 Creator辅助工具 .293 漫游系统设计 .303.1 基本场景设计 .303.1.1 场景内的主要模型 .303.1.2 基本场景构建 .323.1.3 观察者的设置 .333.1.4运动设置 .343.1.5环境设置 .413.1.6 特殊效果设计 .433.2交互控制的程序实现 .443.2.1 Veg
3、a API命令和类 .443.2.2 特殊效果的控制 .474 系统开发中的问题及解决方法 .525 总结 .54致 谢 .55参考文献 .56附录 1：测试报告 .57附录 2：作品说明书 .58.4.摘 要Vega是一套完整地用于开发交互式、实时可视化仿真应用的软件平台，其最基本的功能是驱动、控制、管理虚拟场景并支持快速复杂的视觉仿真程序，快速创建各种实时交互的三维环境，快熟建立大型沉浸式或非沉浸式的虚拟现实系统。本文主要分析了我校图书馆场景及其周边环境的布局结构，涉及到图书馆，1、2、3 号教学楼等建筑模型和树木，飞机等部分文化模型设计。通过 Vega Lynx Prime完成了场景配置
4、、漫游方式、漫游路径的基本配置，实现了基本的交互漫游设计。利用粒子系统，创建了飞机尾部三条彩带的特效，以及雾和雪的天气效果。在 Visual C+环境中实现了鼠标控制转体运动，键盘控制彩带特效有无和一些天气变幻效果，真正达到人机交互，可以给使用者带来身临其境的临场感。虚拟校园的构建对我校的发展有着十分重要的意义。关键词：虚拟现实，漫游，校园图书馆，Vega Lynx Prime ，Visual C+.5.AbstractVega is a complete software for application development, interactive visual simulation o
5、f real-time platform, its most basic function is to drive and control, management and support for fast simulation of complex Visual virtual environment program, quickly create a variety of real-time interactive three dimensional environment, cooked large immersive and non-immersive virtual reality s
6、ystems.This article analyses the scene and the surrounding environment for our library layout structure, involving libraries, such as teaching, 1, 2, 3rd floor, building models and trees, design of the model aircraft parts. Performed by Vega Lynx Prime scene configuration, basic configuration of roa
7、ming, roaming path, enabling basic interactive design. Using particle systems, creating effects of the planes tail section three ribbons, as well as fog and snow weather effects. In Visual c environment to achieve a controlled rotary movement of the mouse, keyboard control Ribbon effects and changin
8、g weather effects-free, really human-computer interaction, can be used to bring immersive Telepresence. Construction of a virtual campus has a very important significance for the development of our school.Key Words: Virtual reality, roaming ,the campus library , Vega Lynx Prime，Visual C+.6.1 引言近十余年来
9、，随着计算机技术、信息技术“摩尔定律”式的高速发展，计算机性能的大幅提高，工业产品、建筑的设计和发布也从二维平面迅速发展为三维立体，并朝着虚拟设计、虚拟现实发布迈进。虚拟现实（Virtual Reality,简称 VR）技术是在计算机图形学、计算机仿真学、人家接口技术、多媒体技术以及传感技术的基础上发展起来的一门交叉技术。VR 是一种模拟人在自然环境中的视觉、听觉、触觉等行为的高度逼真的人机交互技术，是利用人类感知能力和操作能力的新方法。虚拟现实技术的发展，使得虚拟现实和现实世界之间的界限变得越来越模糊。在虚拟现实系统中，利用现代技术手段构造出能被设计者观察、交互、控制并可沉浸其中的三维虚拟空
10、间，使设计者以及使用者有一种完全身临其境的感觉。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。而在众多的应用中，虚拟现实技术在建筑环境实时漫游中的应用逐渐成为人们关注的热点。Vega Prime 提 供 真 正 跨 平 台 、 可 扩 展 的 开 发 环 境 ， 来 高 效 创 建 和 配 置 视 景 仿 真 、 城 市 仿真 、 基 于 仿 真 的 训 练 、 通 用 可 视 化 应 用 。 它 既 具 有 强 大 的 功 能 来 满 足 当 今 最 为 复 杂 的 应 用 要 求 ，又 具 备 高 度 的 易 用 性 来 提 高 效 率
11、 。 本文以浙江万里学院图书馆场景为对象，利用 Vega Prime2.0开发平台，结合 Visual C+编程实现一个校园图书馆场景的交互漫游设计。.7.2 主要技术2.1 Vega Prime场景驱动Vega Prime（以下简称 VP）是用于虚拟现实，实时视景仿真的一个实时三维驱动的工具包。在这个工具包中，包含了一个重要的编辑器 Lynx Prime（以下简称 LP）是用来定义 VP 中的类及其参数的人机交互界面。2.1.1 VP系统结构图 2-1 VP系统结构图2.1.2 VP实时应用的组成 应用程序应用程序控制场景，模型在场景中的移动，和场景中其它大量的动态模型。实时应用程序包括汽车
12、驾驶，动态模型的飞行，碰撞检测，和特殊效果，如爆炸。可以在VP外的开发平台创建应用程序，并将文件以.ccp格式存档。它就包含了C+ 可以调用的VP库的功能和分类。在编辑完成后就形成了一个可执行的实时3D应用文件。 应用配置文件应用配置文件包含了VP应用在初始化和运行时所需的一切信息。通过编译不同的 ACF文件，一个VP能够生成不同种类的应用。ACF文件为扩展Mark-up 语言（XML）格式。可以使用VP编辑器LP 来开发一个ACF，然后使用VP API动态地改变应用中模型运动。对于实时应用来说，ACF不是必要的，但它可以将改动信息进行译码，记录在.cpp程序中，这样可以节省大量的时间。 模型
13、包.8.以前，通常是通过计算机辅助设计系统或几何学来创建单个模型，但这些方法在实时应用很难进行编码。现在，可以使用MulitGen Creator和ModelBuilder 3D，以OpenFlight的格式来创建实时3D应用中所有独立的模型。可以使用Creator Terrain Studio（CTS），以MetaFlight格式来生成大面积地形文件。并可以使用这两种格式在VP中增加模型文件。2.1.3 Lynx prime LP 的基本应用LP 是一个编辑器，用于增加不同种类的模型，为模型定义参数。这些参数都存储于应用配置文件（ACF）中的一个模型结构内，例如观察者的位置，模型及它们在场景
14、中的位置，在场景中的移动，光线，环境效果，及目的硬件平台。ACF 文件包含了 VP 再初始化和运行是所需要的信息。 LP 的界面构成LynX Prime用户界面包括四个部分：实例树形显示区（Instance Tree View），用户操作区（GUI View），应用程序区（API View），和工具条（Toolbar ）和目录区（Menus）。所有这些区域将显示同一选定的对象的信息，但是这些信息是以不同格式进行安排的。可以在一个或多个工作区进行操作来定义ACF。界面如图2-2所示。图 2-2 LP界面构成图GUI View.9.用户操作区在用户界面中显示ACF模型及相关的参数，操作起来十分方便
15、。可以从一个下拉菜单中选择参数，也可在空格处输入参数。当打开Lynx Prime时，第一个显示的用户操作窗口叫myKernel，这是Vega Prime中Kernal类型中的一个实例。Kernel即是应用的起始点。Instance Tree View实例树形显示区显示目前正在操作的ACF文件和文件中包含的所有模型。实例树用一个等级结构显示了模型间的关系，及与它们的上级模型和下级模型的关系。通过实例树你可以直观的了解到应用中的模型之间的联系。如果选定等级中一个模型，则在所有的操作区中同时显示这个模型的有关信息。如果一个模型在文件中的不同的地方被使用，在这个模型的文件名旁就标有蓝色的箭头。向下的箭
16、头 表示文件第一次被使用。向上的箭头 表示这个模型的其它应用。API ViewAPI区显示选定的模型的所有可能的变量。在这里可以定义模型的值，就象在用户操作区一样。但是在API中，可以直接给变量赋值。当需要更改应用中的参数时，可参考API 区中要使用的变量的值。2.2 VC+2003开发平台应用 C+等共计编辑语言开发的仿真系统往往注重于物体的运动模拟，开发代码繁复，开发周期长，可靠性低，不利于系统的维护。而采用 Vega Prime 等仿真软件能对虚拟环境进行快速开发，但对于运动的模拟效果一般。利用 Multigen Creator 软件建立实体模型，并运用 Vega Prime 软件建立视
17、景仿真系统；最后，利用 C+将两个系统联合起来，组成完整的交互漫游系统。2.2.1 Visual C+ 开发工具Visual C+是一个功能强大的可视化软件开发工具。自 1993年 Microsoft公司推出 Visual C+1.0后，随着新版本的不断问世，Visual C+已成为专业程序员斤西瓜开发软件开发的首选工具。应用程序和你在 ACF中定义的类互相作用，程序将指针指向程序中的类，并且依据程序所定义的条件来反应。这里需要在 VC+6.0的环境里建立一个 workspace和 project，将 ACF文件关联在一起。然后可以通过键盘来交互控制漫游。Visual C+ 2003 界面,如
18、下图 2-4 所示。.10.图 2-3 Visual C+2003界面图2.3 Creator辅助工具MultiGen Creator 是一个强有力的、集为一体的套装软件，用来开发诸如大地、海洋、天空等视景仿真数据库。无论是要建立动态的车辆的模型，产生特定地点的符合地球弧度的大地景还是操控半自动化的武器，MultiGen Creator 都在同一个完整的环境中给了你所有必需的高效率的工具来创建最优化、高度逼真的实时三维模型 1。MultiGen Creator 产品是世界上领先的实时三维数据库生成系统，它可以用来对战场仿真、娱乐、城市仿真和计算可视化等领域的视景数据库进行产生、编辑和查看。这种先进的技术由包括自动化的大型地形和三维人文景观产生器、道路产生器等强有力的集成选项来支撑。MultiGen Creator 3.01 包括一套综合的强大建模工具，具有精简、直观的交互能力。工作在所见即所得/三维/实时的环境中，能够让使用者看到在数据库的什么地方发生了什么事情。针对要完成的任务，总能找到所需的工具或使用自定义的工具箱。界面如下图 2-5 所示。工具栏程序现实窗口资源管理窗口属性窗口程序运行调试输出窗口
