【正文】 貼圖烘焙的過程就是把多張貼圖整合成一張或幾張大的貼圖?？梢栽趯崟r 3D 應用程序（如游戲）中使用這些特殊紋理，以減少渲染器的負擔，從而提高幀速率。紋理的拼接的主要思想是，先采集一小塊有代表性的、可重復拼接的紋理基元作為基本拼接單元，例如一小段馬路路面紋理、一小段草坪紋理等，然后用基本拼接單元不斷重復拼接，最后拼接出一幅大圖像的效果。應用這種技術，所有交叉面都要雙面繪制，并貼上相同的紋理。為了提高渲染速率，在實時的計算機圖形計算中，常常使用簡化的模型，用很少的多邊形數(shù)目加上適當?shù)募y理來表現(xiàn)較為復雜的物體。 例如磚紋表面的生成，可以借助不透明 紋理映射 貼圖 來實現(xiàn)（如圖 52所示）。紋理的意義可簡單歸納為：用圖像來替代物體模型中的可模擬或不可模擬細節(jié)，提高模擬逼真度和顯示速度。 圖 51 路燈 紋理映射 (Texture mapping)技術 除了 利用 以上講的技術外，紋理 映射 是另一個用來簡化復雜幾何體的有效 方法。在虛擬現(xiàn)實場景的制作中，往往有大量 物理 形狀相同但其 高度 、 大小 、方向不一樣的物體存在。細節(jié)層次 (Level of Detail， LOD)模型是指對同一個場景或場景中的物體，通過 不同細節(jié)的描述方法得到 同 一組模型，供繪制時選擇使用 [10]。因此，有必要應用一些三維場景實時生成與顯示的優(yōu)化策略，來減少圖形畫面的復雜度。一種是實際做出路燈模型。一般樹多的話就干脆多種些樹，如果地方的樹少，就讓它只有稀疏的幾棵就好。這些植物可以用面片加 不 透明紋理 貼圖 的方法制作出來，這在后面會講到。第一類是天空，包括藍天白云。為了真實起見，在重復 該 模型時，還因該注意適當做些變化，避免出現(xiàn)完全一樣的花壇在馬路上不斷 地重復出現(xiàn)。要注意的是，一條馬路可能有好幾百米長，所以對馬路的建模過程中，馬路路面上各 種東西不要求嚴格按照實 際的尺寸來做。道路的特點是很長，但重復的東西很多。以不同的視角來觀察模型，就能得到各自不同的信息。建模過程中，要對不同的建筑物給予區(qū)別對待。對樣條線進行 Shift 復制，設置擠出，擠出高度 分別設置為 和 2米，作為兩個樓層外層的裝飾。按照先建概略模型，再慢慢細化的原則。 下面體育館為例，介紹一般建筑物的建模過程。 整理時 可以使用修改圖層的方法將相同屬性的地物放置在相同的層里面。 圖 43 梧州學院 CAD 圖 圖紙的整理 梧州學院的校園面積雖然相對較小，但地處丘陵地帶，地形復雜。區(qū)域集成完后，要對區(qū)域環(huán)境進行修飾，例如，添加樹木、植被、灌木、燈、花壇、水池、雕塑等等修飾物。在校園三維可視化地面模型仿真建模時，就要求不但要收集到最新的、準確的資料信息，而且要到實地進行考察。概 要 模型一般把復雜的原型分成幾個簡單的主要部分，使人們從總體上了解整個原型的結構。第一，模型要有精確性。第二，紋理的使用，使得模型不必靠增加大量多邊形就能提高其真實感，大大減少模型的多邊形數(shù)目，降低模型的復雜度，因而提高屏幕的刷新頻率。 圖 41 三維可視化地面模型結構 幾何建模 幾何建模是開發(fā)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)過程中最 基礎 、最重要的工作之一。 信息需求分析 由于校園面積比較大且地形、建筑復雜多樣，所以給校園建筑模型的比例數(shù)據(jù)、貼圖數(shù)據(jù)、布局位置等數(shù)據(jù)的采集帶來較大的困難。對各個建筑進行三維仿真建模，最大程度還原原有的實際景觀。基本思想是 ： 用體積略大而幾何特征簡單的包圍盒來近似地描述復雜的集合對象 ， 通過構造樹狀層次結構來逼近對象的幾何模型 ， 進行測試時只對包圍盒重疊的部分進行進一步相 交測試 ，從而可以大大減少參與檢測的包圍盒數(shù)目。 碰撞檢測問題 隨著虛擬現(xiàn)實技術的不斷發(fā)展 ， 碰撞檢測已經成為計算機動畫、 三維漫游、場景仿真 等研究領域的重要組成部分。 對紋理走樣的對策，主要有兩種方法。 11 紋理走樣 紋理映射通常涉及到將一幅紋理的象素映射到不同大小的景物表面上。由于采樣不充分重建后造成的信息失真 ， 就叫走樣 (aliasing)[5]。例如本人用于開發(fā)的計算機平臺硬件配置如圖 21所示： 圖 21 計算機硬件配置 一個場景在計算機上演示的流不流暢，與場景中的模型個數(shù)、模型面數(shù)、模型貼圖這三個方面的數(shù)據(jù)量系系相關，用戶只有在前期處理好這三個方面的數(shù)據(jù)10 量，才不會導致后期模型在演示時出現(xiàn)卡、頓現(xiàn)象。 本系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)有助于 開展 校園 虛擬場景的導航與展示，也可用于校園建設的規(guī)劃 管理 ， 另外對 有關三維建模、場景漫游、 人機 交互、虛擬小區(qū)、虛擬城市 等方面 的 進一步研究實現(xiàn)也起到初步的示范作用 。 三維校園漫游是虛擬現(xiàn)實技術在數(shù)字校園中的具體應用 ， 它 運用計算機圖形學以及圖像處理技術結合三維可視化 模型 在屏幕上顯示校園環(huán)境，并實現(xiàn)漫游、人機交互等功能。 浙江大學 CADamp。該公司生產 的 一系列的商業(yè) VR軟件包，都命名為 Superscape；Divison LTD 公司在開發(fā) VISION、 Pro Vision 和 su— pervision 系統(tǒng)／模塊化高速圖形引擎中，率先使用了 Tmnsputer 和 i860 技術 [4]。現(xiàn)在 NASA 己經建立 了 航空、衛(wèi)星維護 VR 訓練系統(tǒng) ，空間站 VR訓練系統(tǒng)，并且已經建立了可供全國使用的 VR 教育系統(tǒng)。 80 年代， Jaron Lanier 提出了 “ 虛擬現(xiàn)實 ” VR（ Virtual Reality）的觀點 。 虛擬校園 是 虛擬現(xiàn)實技術與網(wǎng)絡教育最早的具體應用，天津大學早在 1996 年在 SGI 硬件平臺上，基于 VRML 國際標準，最早開發(fā)了虛擬校園，讓大家領略到近代史上久負盛名的大學。 虛擬現(xiàn)實技術在軍事領域的應用主要表現(xiàn)在虛擬戰(zhàn)場環(huán)境、單兵模擬訓練與考核、多兵種聯(lián)合虛擬演習以及進行指揮員的訓練等。例如，用戶可以用手去直接抓取模擬環(huán)境中虛擬的物體，這時手有握著東西的感覺，并可以感覺物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動而移動。 （ MultiSensory） 所謂多感知是指除了一般計算機技術所具有的視覺感知之外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。因此，虛擬現(xiàn)實是指用計算機生成的一種特殊環(huán)境，人可以通過使用各種特殊裝置將自己“投射”到 該 環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實現(xiàn)特殊的目的，即人是這種環(huán)境的主宰。 第 六 章為地圖引擎 、用戶界面的制作。 第 二 章 提出 系統(tǒng)中碰到的技術難題及解決方法，其中涉及到地理環(huán)境問題、計算機硬件問題、模型數(shù)據(jù)量問題、走樣問題。在設計一個重要或者標志性建筑的時候， 設計者 還可以從上下左右各個不同的角度來觀察它的美觀性、合理性。s all kinds of geographic information collection, collation, induction, and then follow the geographic coordinates of the school building to establish a plete threedimensional model. It is the campus planning and construction, tourists navigation, schools and other outreach to provide an intelligent platform for the majority users of the system provides a great convenience. In this paper, threedimensional system as the core to start roaming the campus, discusses the project development to achieve the objectives and functions, and focuses on systems analysis and design, 3DS MAX threedimensional modeling, texture mapping and map making the whole process of the engine, to achieve threedimensional campus Virtual Tour and intelligent navigation. Optimization model for the scene, the paper gives four mon principles and applications of optimization methods. The paper also focuses on the texture mapping technique to analyze a variety of situations texture mapping techniques. Later with VRPBUILDER Editor module production of virtual reality map engine, interactive and other functions, provide users with a friendly interface. Key word : Virtual Reality Roaming 3d Modeling Mapping VRP III 目錄 前言 ................................................................. 1 第一章 虛擬現(xiàn)實技術 .................................................. 3 虛擬現(xiàn)實技術的概念 ............................................ 3 虛擬現(xiàn)實技術的特征 ............................................ 3 虛擬現(xiàn) 實技術在各個領域的應用 .................................. 5 虛擬現(xiàn)實技術的國內外研究動態(tài) .................................. 6 本課題的研究背景及意義 ........................................ 8 第二章 技術難題及解決方法 ............................................ 9 計算機硬件問題 ................................................ 9 地理環(huán)境問題 ................................................. 10 走樣 (Aliasing)問題 ........................................... 10 碰撞檢測問題 ................................................. 11 模型數(shù)據(jù)量問題 ............................................... 12 第三章 系統(tǒng)分析與設計 ............................................... 13 問題描述 ..................................................... 13 系統(tǒng)功能分析 ................................................. 13 信息需求分析 ................................................. 14 系統(tǒng)總體設計 ................................................. 14 第四章 場景模型的建造 ............................................... 16 幾何建模 ..................................................... 16 建模要求 ..................................................... 17 建模原則 ..................................................... 18 建模流程 ..................................................... 18 模型制作 ..................................................... 19 第五章 漫游場景生成技術 ............................................. 26 可見性判定和消隱技術 ......................................... 26 多細節(jié)層次 (Levels Of Detail)技術 .........................