【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，以及多種專(zhuān)業(yè)選項(xiàng)及插件，能高效、最優(yōu)化地生成實(shí)時(shí)三維（RT3D）數(shù)據(jù)庫(kù)，并與后續(xù)的實(shí)時(shí)仿真軟件緊密結(jié)合，在視景仿真、模擬訓(xùn)練、城市仿真、交互式游戲及工程應(yīng)用、科學(xué)可視化等實(shí)時(shí)仿真領(lǐng)域有著世界領(lǐng)先的地位。 使用傳統(tǒng)三維圖形建模軟件包，比如 MAYA、3DStudio MAX、 SoftImage、LightWave3D 等都可以方便地創(chuàng)建各種各樣的三維模型，然而這些模型都不適用于可視化仿真應(yīng)用。這些軟件以視覺(jué)效果為第一建模目標(biāo)，不用考慮其模型的渲染效率；這些軟件可以輕易實(shí)現(xiàn)炫目的光影效果、復(fù)雜的材質(zhì)效果、逼真的光線追蹤效果、惟妙惟肖的人物動(dòng)畫(huà)，進(jìn)而渲染出質(zhì)感極強(qiáng)的畫(huà)面效果；這種以藝術(shù)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)建模的結(jié)果通常是，一個(gè)優(yōu)雅精細(xì)的模型包含了成千上萬(wàn)個(gè)多邊形和不計(jì)其數(shù)的曲線曲面，以及紛繁復(fù)雜的材質(zhì)貼圖設(shè)定，結(jié)果渲染這樣一幀畫(huà)面可能需要幾十分鐘甚至更長(zhǎng)時(shí)間，這顯然不能滿足對(duì)模型進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染的要求。Multigen Creator 軟件包正是在這種背景下誕生的，它從軟件設(shè)計(jì)理念上完全針對(duì)可視化仿真應(yīng)用，集成了多邊形建模、矢量建模和地形生成等多種高級(jí)功能，所以可以在滿足實(shí)時(shí)仿真要求的前提下，高效地創(chuàng)建大面積虛擬場(chǎng)景模型數(shù)據(jù)庫(kù)。Multigen Creator 建模軟件區(qū)別于傳統(tǒng)三維建模軟件包的主要特點(diǎn)，并不在于它強(qiáng)大的多邊形建模功能，而在于它獨(dú)創(chuàng)的用于描述三維虛擬場(chǎng)景的層次化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——OpenFlight 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。OpenFlight 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)區(qū)別于傳統(tǒng)的三維模型數(shù)據(jù)組織形式，在于它采取一種節(jié)點(diǎn)式的分層結(jié)構(gòu)，可以快捷方便地對(duì)場(chǎng)景內(nèi)的任意元素進(jìn)行直接的編輯、修改和控制，特別適合圖像生成器對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)的渲染操作。此外，它還提供了諸如多層次細(xì)節(jié)(LOD) 、自由度控制 (DOF)、光點(diǎn)系統(tǒng)等高級(jí)實(shí)時(shí)功能，同時(shí)還支持邏輯篩選、分離面裁剪、紋理動(dòng)畫(huà)序列、公告牌第 2 章 工具介紹 9(billboard)渲染等多種高級(jí)渲染功能，使得其成為視景仿真領(lǐng)域使用范圍最廣的數(shù)據(jù)格式。目前，MultigenCreator 軟件所使用的 OpenFlight 格式已經(jīng)成為事實(shí)上的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式。 MultiGen Creator 的主要功能基于對(duì)實(shí)時(shí)應(yīng)用優(yōu)化的 OpenFlight 數(shù)據(jù)格式，Multigen 提供了強(qiáng)大的多邊形建模、矢量建模以及大面積地形精確生成等功能，配合多種專(zhuān)業(yè)可選模塊及插件，用戶能夠高效地生成實(shí)時(shí)三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)，并與后續(xù)的實(shí)時(shí)仿真軟件緊密結(jié)合。這些特點(diǎn)使得 Multigen 系列軟件在視景仿真、模擬訓(xùn)練、城市仿真、交互式游戲及工程應(yīng)用、科學(xué)可視化等實(shí)時(shí)可視化仿真領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。Multigen 可視化建模軟件包將 OpenFlight 格式模型數(shù)據(jù)庫(kù)的層級(jí)視圖無(wú)縫地與建模環(huán)境集成在一起，使得用戶可以在創(chuàng)建虛擬三維模型的同時(shí)關(guān)注模型數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)與狀態(tài)，可以實(shí)時(shí)地對(duì)模型進(jìn)行觀察、檢查和修改。用戶還可以直接對(duì)模型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，通過(guò)簡(jiǎn)單的移動(dòng)和調(diào)整就可以達(dá)到優(yōu)化 OpenFlight 模型數(shù)據(jù)庫(kù)的目的。Multigen Creator 是一個(gè)軟件包，專(zhuān)門(mén)創(chuàng)建用于視景仿真的實(shí)時(shí)三維模型。Creator 使得輸入、結(jié)構(gòu)化、修改、創(chuàng)建原型和優(yōu)化模型數(shù)據(jù)庫(kù)更容易。不僅可用于大型的視景仿真，也可用于娛樂(lè)游戲環(huán)境的創(chuàng)建。 這個(gè)集成的和可擴(kuò)展的工具集提供比其他的建模工具更多的交互式的實(shí)時(shí) 3d 建模能力。multigen creator 軟件包是合算的、交互式的、高度自動(dòng)化的軟件，用它可以高效、實(shí)時(shí)的 3d 數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)生而沒(méi)有可視質(zhì)量的損失。它由以下幾部分組成： creatorpro： multgen creatorpro 是一套高逼真度、最佳優(yōu)化的實(shí)時(shí)三維建模工具，它能夠滿足視景仿真、交互式游戲開(kāi)發(fā)、城市仿真以及其他的應(yīng)用領(lǐng)域。creatorpro 是唯一將多邊形建模、矢量建模和地形生成集成在一個(gè)軟件包中的手動(dòng)建模工具，它給我們帶來(lái)不可思議的高效率和生產(chǎn)力。它能進(jìn)行矢量編輯和建模、地形表面生成。 terrain pro： terrain pro 是一種快速創(chuàng)建大面積地形數(shù)據(jù)庫(kù)的工具，它可以使地形精度接近真實(shí)世界，并帶有高逼真度三維文化特征及圖像特征。燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10 road pro： roadpro 擴(kuò)展了 terrainpro 的功能，利用高級(jí)算法生成路面特征，以滿足駕駛仿真的需要。 interoperability pro：interoperability pro 提供了用于讀、寫(xiě)及生成標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)的工具，主要用于 saf 系統(tǒng)、雷達(dá)及紅外傳感器的仿真。smartscene：smartscene 是將實(shí)時(shí) 3d 技術(shù)應(yīng)用于訓(xùn)練，考察和保持高效的工作能力方面的先驅(qū)，它使工作者完全融入虛擬環(huán)境過(guò)程成為可能。openflight：openflight 為 multigen 數(shù)據(jù)庫(kù)的格式，它是一個(gè)分層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。openflight 使用幾何層次結(jié)構(gòu)和屬性來(lái)描述三維物體，它采用層次結(jié)構(gòu)對(duì)物體進(jìn)行描述，可以保證對(duì)物體頂點(diǎn)、面的控制。 MultiGen Creator 建模的關(guān)鍵技術(shù)方法Multigen Creator 是專(zhuān)門(mén)為復(fù)雜的虛擬場(chǎng)景實(shí)時(shí)漫游設(shè)計(jì)的建模工具，有良好的用戶交互界面，建模速度快，而且它建立的模型較小，不會(huì)影響虛擬環(huán)境的實(shí)時(shí)性。將 MultiGen Creator 應(yīng)用于三維建模的方法如下。（1）初步建立模型：根據(jù)實(shí)物的形狀大概描繪出物體的大體輪廓，建立粗糙模型。然后對(duì)建立的各種模型進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組織、LOD 模型的制作等。（2）制作紋理：利用數(shù)碼相機(jī)拍攝建筑物的數(shù)字影像，然后利用Photoshop 圖像處理軟件對(duì)其進(jìn)行糾正、縮放、匹配處理，為了能夠在Vega Prime 中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)渲染和漫游時(shí)紋理不發(fā)生變形和丟失，將紋理文件轉(zhuǎn)化為 Vega 中支持的文件格式 RGB、RGBA、INT、INTA 或 BMP，紋理的大小修改為 Vega Prime 規(guī)定的像素長(zhǎng)度——2 的 N 次冪。（3）虛擬小區(qū)三維模型的建立：將所有的模型導(dǎo)入場(chǎng)景，形成完整的小區(qū)景觀，并完成各種實(shí)例化等技術(shù)的后續(xù)工作。（4）三維仿真系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)：應(yīng)用 Vega Prime 開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，建立數(shù)字三維景觀系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的三維漫游和分析等功能。而以上建模過(guò)程中所設(shè)計(jì)到的技術(shù)如下。（1）實(shí)例化技術(shù)：一個(gè)實(shí)例是指對(duì)模型數(shù)據(jù)庫(kù)中某個(gè)對(duì)象的一個(gè)參考第 2 章 工具介紹 11副本，僅僅是指向模型數(shù)據(jù)庫(kù)中模型對(duì)象的指針，并沒(méi)有復(fù)制模型對(duì)象的幾何形體。所以，節(jié)省了計(jì)算機(jī)運(yùn)行的開(kāi)銷(xiāo)。如果同一物體在場(chǎng)景中被使用多次，也就是說(shuō)除了空間位置，幾何形狀和屬性都相同，那么可以建立一個(gè)模型，在以后的使用過(guò)程中采用實(shí)例化技術(shù)（Instance）引用該模型即可。對(duì)于對(duì)稱(chēng)的模型也可以采用實(shí)例化技術(shù)，這樣可以節(jié)省大量的硬盤(pán)和內(nèi)存空間。在虛擬小區(qū)的建模過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)校園內(nèi)既有一些建筑是對(duì)稱(chēng)存在的，又有一些建筑的外形是一樣的，還有很多完全一樣的物體，所以對(duì)這個(gè)類(lèi)型的建筑我們可以采用實(shí)例化技術(shù)，以便節(jié)省硬盤(pán)和內(nèi)存的空間。（2）層次細(xì)節(jié)技術(shù)：層次細(xì)節(jié)（LOD）是一組代表模型數(shù)據(jù)庫(kù)中同一物體而又具有不同的細(xì)節(jié)程度的模型對(duì)象，不同細(xì)節(jié)程度版本模型的多邊形復(fù)雜度也不一樣，細(xì)節(jié)程度越高模型對(duì)象所包含的多邊形數(shù)量也越多。在 Creator 建模中利用 LOD 技術(shù)具體而言就是，如果視點(diǎn)離物體較遠(yuǎn)，則使用由多邊形數(shù)相對(duì)較少的低 LOD 顯示模型對(duì)象，隨著視點(diǎn)的移動(dòng)，實(shí)時(shí)系統(tǒng)會(huì)逐漸用越來(lái)越復(fù)雜的高 LOD 代替，反之亦然。因?yàn)槊恳粋€(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)能顯示的多邊形的數(shù)目都是有限的，所以使用 LOD 技術(shù)可以有效提高模型數(shù)據(jù)庫(kù)的多邊形利用率，在有限的條件下取得最佳的視覺(jué)效果。（3）公告牌技術(shù)：Multigen Creator 中的公告牌（ Billboard） ，是那些模型數(shù)據(jù)庫(kù)中可以在實(shí)時(shí)仿真過(guò)程中始終保持面對(duì)視點(diǎn)的多邊形。公告牌通常用于創(chuàng)建場(chǎng)景中類(lèi)似于電線桿或樹(shù)木等具有對(duì)稱(chēng)性的物體，甚至可以用一個(gè)多邊形來(lái)表現(xiàn)具有大量細(xì)節(jié)的模型對(duì)象。比如，在場(chǎng)景中需要?jiǎng)?chuàng)建一棵樹(shù)，就可以用二維的公告牌多邊形，通過(guò)給它映射透明紋理使其看起來(lái)具有逼真的三維效果。 Vega Prime 簡(jiǎn)介MultigenParadigm 的視景仿真渲染工具 Vega 是世界上領(lǐng)先的應(yīng)用于實(shí)時(shí)視景仿真、聲音仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域的軟件環(huán)境，它用來(lái)渲染戰(zhàn)場(chǎng)仿真、娛樂(lè)、城市仿真、訓(xùn)練模擬器和計(jì)算可視化等領(lǐng)域的視景數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境效果等的加入和交互控制。它將易用的工具和高級(jí)視景仿真功能燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12巧妙地結(jié)合起來(lái)，從而可使用戶簡(jiǎn)單迅速地創(chuàng)建、編輯、運(yùn)行復(fù)雜的實(shí)時(shí)三維仿真應(yīng)用。由于它大幅度減少了源代碼的編寫(xiě)，使軟件的進(jìn)一部維護(hù)和實(shí)時(shí)性能的優(yōu)化變得更容易，從而大大提高了開(kāi)發(fā)效率。使用它可以迅速地創(chuàng)建各種實(shí)時(shí)交互的三維視覺(jué)環(huán)境，以滿足各行各業(yè)的需求。它還擁有一些特定的功能模塊，可以滿足特定的仿真要求，例如特殊效果、紅外和大面積地形管理等。最新開(kāi)發(fā)的精華實(shí)時(shí)視景仿真渲染軟件 Vega Prime 代表了視景仿真應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的巨大進(jìn)步。Vega Prime 使視景仿真應(yīng)用程序快速準(zhǔn)確的開(kāi)發(fā)變得易如反掌，是最具有適應(yīng)性和可擴(kuò)展性的商業(yè)軟件。Vega Prime 在提供高級(jí)仿真功能的同時(shí)還具有簡(jiǎn)單易用的優(yōu)點(diǎn)，使用戶能快速準(zhǔn)確地開(kāi)發(fā)出合乎要求的視景仿真應(yīng)用程序，Vega Prime 是有效的、快速的、準(zhǔn)確的視景仿真應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具。Vega Prime 提供真正跨平臺(tái)、可擴(kuò)展的開(kāi)發(fā)環(huán)境，來(lái)高效創(chuàng)建和配置視景仿真、城市仿真、基于仿真的訓(xùn)練、通用可視化應(yīng)用。它既具有強(qiáng)大的功能來(lái)滿足當(dāng)今最為復(fù)雜的應(yīng)用要求，又具備高度的易用性來(lái)提高效率。Vega Prime 基于 VSG（Vega Scene Graph——MPI 公司先進(jìn)的跨平臺(tái)場(chǎng)景圖形 API，底層(OpenGL)，同時(shí)包括 Lynx Prime GUI （用戶圖形界面）工具，讓用戶既可以用圖形化的工具進(jìn)行快速配置，又可以用底層場(chǎng)景圖形 API 來(lái)進(jìn)行應(yīng)用特定功能的創(chuàng)建。它將先進(jìn)的功能和良好的易用性結(jié)合在一起，幫助用戶快速、準(zhǔn)確地開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)三維應(yīng)用，加速成果的發(fā)布。針對(duì)用戶特定要求，Vega Prime 還設(shè)計(jì)了多種功能增強(qiáng)模塊，和Vega Prime 結(jié)合在一起，更進(jìn)一步提升了應(yīng)用開(kāi)發(fā)的效率和適用性。 Vega Prime 的特點(diǎn)Vega Prime 有以下主要特點(diǎn)。（ 1） 單 一 源 代 碼 ： 不 管 你 用 的 是 什 么 硬 件 平 臺(tái)（ Windows、 Linux 或 IRIX） 你 只 需 要 開(kāi) 發(fā) 一 次 ， 就 可 以 （ 在 重 新編 譯 后 ） 應(yīng) 用 于 任 何 地 方 、 任 何 所 支 持 的 操 作 環(huán) 境 中 。 （ 但 要 注 意 ： 個(gè)第 2 章 工具介紹 13別 模 塊 只 支 持 Windows 平 臺(tái) ） （ 2） GUI（ 用 戶 圖 形 界 面 ） 配 置 工 具 ： Lynx Prime 是 一 個(gè) 可 擴(kuò) 展的 、 跨 平 臺(tái) 的 GUI 配 置 工 具 ， 它 用 標(biāo) 準(zhǔn) 的 基 于 XML 的 數(shù) 據(jù) 交 換 格式 以 提 供 最 大 的 靈 活 性 ， 極 大 地 增 強(qiáng) 了 VegaPrime 應(yīng) 用 的 快 速 創(chuàng) 建 、修 改 和 配 置 。 （ 3） 可 擴(kuò) 展 性 ： Vega Prime 具 有 高 度 可 定 制 性 ， 它 使 得 用 戶 可 以方 便 地 開(kāi) 發(fā) 適 合 自 己 特 定 目 的 的 應(yīng) 用 。 可 以 開(kāi) 發(fā) 自 己 的 模 塊 ， 結(jié) 合 自 己的 代 碼 以 及 派 生 自 定 義 的 類(lèi) 來(lái) 優(yōu) 化 應(yīng) 用 。 （ 4） 卓 越 的 效 率 ： VegaPrime 極 好 地 提 取 了 通 用 的 仿 真 應(yīng) 用 功 能 ，使 得 用 戶 只 需 要 關(guān) 注 自 己 應(yīng) 用 特 定 的 功 能 （ 和 其 他 人 不 一 樣 的 功 能 ） ，從 而 極 大 地 提 高 了 生 產(chǎn) 效 率 。 （ 5） 支 持 MetaFlight： MetaFlight 是 MPI 公 司 基 于 XML 的 一 種數(shù) 據(jù) 描 述 格 式 。 它 使 得 運(yùn) 行 系 統(tǒng) 及 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 應(yīng) 用 能 夠 理 解 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 組 織 結(jié) 構(gòu) ，極 大 的 提 升 了 OpenFlight 文 件 （ 仿 真 三 維 文 件 格 式 標(biāo) 準(zhǔn) ） 的 應(yīng) 用 范 圍 。VegaPrime 中 的 LADBM（ 大 面 積 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 管 理 ） 模 塊 使 用 MetaFlight來(lái) 確 保 海 量 數(shù) 據(jù) 以 最 高 效 率 、 最 先 進(jìn) 的 的 方 式 聯(lián) 系 在 一 起 。 （ 6） 其 他 ： VegaPrime 還 有 很 多 特 性 使 它 成 為 當(dāng) 今 最 為 先 進(jìn) 的 商用 實(shí) 時(shí) 三 維 應(yīng) 用 開(kāi) 發(fā) 環(huán) 境 ， 包 括 虛 擬 紋 理 （ Virtual Texture） 支 持 、 自動(dòng) 異 步 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 載 入 /相 交 矢 量 處 理 、 增 強(qiáng) 的 更 新 滯 后 控 制