[精品推荐]虚拟现实VR的建模技术分析

球体等。
B-Splines：是一种在三个或者更多点之间进行插补的构建曲线的方法。
创建NURBS模型—— 花瓶
12
13
创建NURBS模型—— 鼠标
14
15
16
17
18
19
人机交互的环境通常包括三种情况: 第一种是完全对真实世界中的环境的再现。如网上3D户型展示 （如图9-1）是对真实房屋结构图的再现，虚拟校园中教学楼模型的 真实再现(如图9-2)等，这些真实环境已经存在，通过虚拟现实技术 将其仿真模拟出来.
虚拟现实系统的硬件设备
在虚拟现实系统中，硬件设备由三部分组成，即是输入设备、输出设备和
虚拟世界生成设备。
手部数据交互设备
数据手套（Data Glove）
数据手套是一种戴在用户手上的传感装置，用于检测用户手部活动的 设备，并向计算机发送相应电信号，从而驱动虚拟手模拟真实手的动作。
虚拟现实系统的分类
（1）沉浸式VR系统
沉浸式虚拟现实系统提供参与者完全沉浸的体验，使用户
有一种置身于虚拟世界之中的感觉。其特点是：利用头盔
显示器把用户的视觉与听觉封闭起来，产生虚拟视觉；同 时，它利用数据手套把用户的手感通道封闭起来，产生虚 拟触动感。
虚拟现实系统的分类
沉浸式VR系统
虚拟现实系统的分类
虚拟世界，通过网络连接成共享信息的系统。分布式虚拟现实系统的目标是在
沉浸式VR系统的基础上，将地理上分布的多个用户或多个虚拟世界通过网络 连接在一起，使每个用户同时加入到一个虚拟空间里，通过联网的计算机与其
他用户进行交互，以达到协同工作的目的。
虚拟现实系统的分类
分布式VR系统的特点：
① 各用户具有共享的虚拟工作空间。 ② 伪实体的行为真实感。 ③ 支持实时交互，共享时钟。 ④ 多个用户可用各自不同的方式相互通信。 ⑤ 资源信息共享以及允许用户自然操纵虚拟世界中的对象。
虚拟现实的建模技术
一、 虚拟现实建模技术概述
虚拟现实技术是在虚拟的数字空间中模拟真实世界中的
事物,这就需要一个逼真的数字模型,于是虚拟现实建模技
术就产生了。虚拟现实与现实到底像不像, 是与建模技术
紧密相关的,所以建模技术的研究具有非常重要的意义。按
照建模方式的不同, 现有的建模技术主要可以分为:几何造 型、扫描、基于图象等几种方法。
网上3D户型
校园场景
第二种是完全虚拟的、当前并不存在的环境。例如在影视制作
领域，虚拟现实技术的发展为其提供了更为广阔的空间,创作者 可以灵活地将以前很难或者无法拍摄到的画面元素融入到自己 的作品中,以增强画面的真实感、表现力和视觉冲击力。在游戏 行业中，虚拟现实技术创造三维模型、三维角色和虚拟世界， 使玩家与游戏中的角色合二为一。
（2） 桌面式VR系统 桌面虚拟现实系统利用个人计算机或PC工作站去产生 仿真，将计算机的屏幕作为用户观察虚拟世界的一个窗口， 参与者坐在监视器前，通过计算机屏幕观察360度范围内 的虚拟世界。使用的硬件设备主要是立体眼镜和一些交互 设备（如数据手套、空间位置跟踪定位设备等）。主要用 于计算机辅助设计与制造、建筑设计与桌面游戏等领域。
基于多边形建模的基本原理，可以知道的是构成模型的面数越多，模型的细节
越能表达的细致，模型也越真实，但也需要考虑模型的细节需求与面数的折衷。
多边形建模-实例1（editable mesh）
6
多边形建模-实例2 （eidtable poly）
Editable poly与editable mesh类似，也是多边形建模的一种方法， 其子物体层级与editable mesh有些区别，没有face，只有border， 该建模方式与editable mesh相比，参数丰富一些，也更灵活。
息的表示和处理，描述虚拟对象的几何模型，例如多边形、
三角形、顶点和样条等。即用一定的数学方法对三维对象
的几何模型的描述。
1、多边形建模
多边形建模方法是传统的建模方法，适合于建立规则的物体模型，多边形建模
的基础在于点、线和多边形，任何模型都可以最终看做是由无数三角形面按一定的 组成关系所构成的三维对象。
电影《阿凡达》
植物大战僵尸
第三种是对微观的物体或现象进行模拟仿真。如物理、化 学等物体及物质变化过程难以用语言文字说明清楚，可借助 虚拟现实技术，使人眼能够看到，从而体现科学可视化的重 要意义。在生理课程中，通过虚拟现实技术模拟真实的人体 器官的三维模型，该模型具有人体形态以及肋骨、肝脏、心 脏等各个器官的外貌，而且具备各器官的新陈代谢机能，能 较为真实地显示出人体的正常生理状态和出现的各种变化。
(F4) →
7
8
9
10
Nurbs（非统一有理B样条）
Non-Uniform Rational B-Splines Non-Uniform：是指一个控制顶点的范围能够改变，用来创建不规则 曲面。 Rational：指每个NURBS模型都可以用数学表达式来定义，用于表示 曲线或曲面的有理方程式给一些重要的曲线和曲面提供了更好的模型，如
3.1.1几何建模
虚拟对象基本上都是几何图形构成的。几何建模主要处理
具有几何网络特性的几何模型的拓扑信息和几何信息。拓扑信 息是指物体各分量的数目及其相互间的关系，包括点、线、面 之间的连接关系、邻近关系和边界关系。 几何信息一般是指物体在欧式空间中的形状（点线面）， 具有确定的位置和度量值。
采用几何建模方法对物体对象虚拟主要是对物体几何信
桌面式VR 系统
虚拟现实系统的分类
（3） 增强式VR 系统
增强式VR系统简称增强现实，英文全称为Augmented Virtual Reality，它既允 许用户看到真实世界，同时也能看到叠加在真实世界上的虚拟对象，它是把真实
环境和虚拟环境结合起来的一种系统，既可减少构成复杂场景的开Байду номын сангаас，也可对实
际物体进行操作，真正达到了亦真亦幻的境界。在增强式VR 系统中，虚拟对象所 提供的信息往往是用户无法凭借其自身感觉器官直接感知的深层信息，用户通过
利用虚拟对象所提供的信息来加强对现实世界的认知，如图9-10所示。
增强式VR 系统
虚拟现实系统的分类
（4） 分布式VR系统
分布式VR系统（Distributed Virtual Reality）是VR技术和网络技术发展和结 合的产物，是一个在网络的虚拟世界中，位于不同物理位置的多个用户或多个