虚拟现实开发平台系统的研究及实现

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图形 和 三 维 场 景 ， 达 到 最 好 的 显 示 效 果 ． 以
关 键 词 ：虚 拟 现 实 开 发 平 台 ； 维 图 形 ； 维 场 景 ； 向 对 象 ；ｏ ｅ 三 三 面 ｐ ｎＯＬ；ＵＭＬ
中 图 分 类 号 ： ３ ＴＰ ９ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ — ５ ３ ２ ０ ）２０ ５ — ３ ０ ７６ ７ （ ０ ５ ０ —０ ７０
１ 问 题 的 提 出
虚 拟 现 实 （ ｉ ｕ ｌ ｅ ｌ ｙ 简 称 ＶＲ） 术 诞 生 于 １ ９ ｖｒ ａ ｒａｉ ， ｔ ｔ 技 ９ ０年 代 初 ， 一 种 可 以创 建 和 体 验 虚 拟 世 界 的计 是 算 机 系 统 ， 用 来 模 拟 现 实 世 界 的口 应 用 非 常 广 泛 ．目前 ， 多 数 已 开 发 的 虚 拟 现 实 软 件 ， 是 用 ＶＣ 是 ， 大 都 ＋ ＋ ， ＶＢ， ｌｈ 等 调 用 ｏ ｅ 函数 库 来 实 现 ｌ ， 般 都 是 在 程 序 中 编 码 ， 现 特 定 的 场 景 ， 不 Ｃ， Ｄｅｐ ｉ ｐ ｎＧＩ ２一 实 但 能 可 视 化 地 重 复绘 制 各 种 三 维 物 体 和 三 维 场 景 ． 没 有 一 个 完 善 的 可 视 化 的 开 发 平 台 ， 以 比 较 容 易 地 还 可 开 发 三 维 物 体 和 三 维 场 景 ， 正 可 视 化 地 构 造 虚 拟 现 实 场 景 ． 市 售 的 虚 拟 现 实 开 发 平 台 软 件 大 多 为 真 如 ＶＲＭＬ制 作 ， 们 只 能 在 浏 览 器 里 观 看 ． 然 ， 些 软 件 执 行 速 度 比较 慢 ， 与 硬 件 的 接 口非 常 不 好 ， 它 显 这 且 不 能 像 六 维 鼠标 那 样 方 便 地 操 作 三 维 物 体 的 动 作 ． 有一 种 名 为 Ｓ ａｃ 还 ｐ ｔｈ的 软 件 ， 于 Ｃ Ｓ结 构 ， 桌 面上 用 ／ 在 制 作 的 软 件 平 台 ， 能 可 视 化 地 开 发 一 些 三 维 图形 ， 是 它 开 发 出来 的 只 是 图 形 数 据 的 插 件 ， 要 其 它 虽 但 需 程 序 应 用 这 个 插 件 才 能 显 示 这 些 三 维 图 形 ． 以 ， 常 有 必 要 开 发 一 个 可 视 化 的创 建 三 维 物 体 和 三 维 场 所 非 景 的 平 台 ， 满 足 越 来 越 迫 切 的需 求 ． 来
２ １ 系 统 的 面 向对 象 分 析 与 设 计 ．
本 系统 的 研 究 是 在 Ｒａｉｎ ｌ ｓ ０ ２中 用 ＵＭＩ 进 行 系 统 分 析 建 模 、 向对 象 分 析 （）） 和 面 ｔ ａ Ｒｏ ｅ２ ０ ｏ 面 （（Ａ） 向对象设计 （ ＯＯＤ） 采 用 ＶＣ＋ ＋６ ０和 ｏ ｅ ， ． ｐ ｎ ＧＬ进 行 面 向对 象 编 程 （ ＯＯＰ） 实 现 ｊ 来 ． 我 们 认 为 ， 实 中 的 三 维 物 体 都 是 由点 、 、 方 形 、 方 形 、 方 体 、 方 体 、 形 、 球 、 柱 等 基 现 线 正 长 正 长 圆 圆 圆 本 的 三 维 图形 组 合 而 成 ， 经 过 纹 理 、 照 、 彩 、 、 形 等 渲 染 构 成 三 维 场 景 ． 拟 现 实 平 台 的 实 现 ， 并 光 色 雾 地 虚 运 用 面 向对 象 的 思 想 ， 三 维 图形 的 共 性 设 为 父 类 ， 个 基 本 的 三 维 图性 组 件 ， 装 为 每 个 子 类 ． 个 子 把 各 封 各 类 从 父 类 继 承 ， 过 多 态 实 现 自己 的 功 能 ． 通
虚 拟 现 实 开 发 平 台 系 统 的 研 究 及 实 现
檀 鹏 ，张 树 杨
（ ．ｑｌ省 邮电 规划设 计 有限 责任 公 司， １７ － ｔ 河北 石 家庄 ００ ２ ； ． ５ ０ １ ２ 河北 移 动通 信有 限责 任公 司 ， 河北 石 家庄 ０ ０２ ） ５０ １
摘 要 ： 用 虚 拟 现 实 技 术 研 究 基 于 ｏ ｅ 的 虚 拟 现 实 开 发 平 台 设 计 ． Ｒ ｔ ｎ ｌ ｏ ｅ开 发 环 境 中 用 ＵＭ Ｉ进 行 应 ｐ ｎＧＬ 在 ａｉ ａ Ｒ ｓ ｏ 系 统 分 析 建 模 ， 应 用 面 向 对 象 的 技 术 ， 用 Ｖｃ＋ ＋ ６ ０和 ｏ ｅ 并 采 ． ｐ ｎＧＬ结 合 编 程 来 实 现 平 台 开 发 ． 台 上 提 供 可 视 化 的 基 平
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第 ２期
檀
鹏 等 ： 拟 现 实 开 发 平 台 系 统 的 研 究 及 实 现 虚
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光 照 窗 口类 、 置 材 质 窗 口类 、 口通 信 类 等 功 能 类 库 ． 设 串 三 维 建 模 后 ， 标 、 盘 、 维 鼠标 控 制 的 整 体 旋 转 效 果 图 如 图 ３所 示 ， 是 机 器 人 旋 转 后 的 图 形 ・ 鼠 键 六 这 通 过 旋 转 可 以 看 出各 个 基 本 图 元 组 合 后 的效 果 是 否 符 合 要 求 ． 鼠标 、 盘 、 维 鼠标 三 个 控 制 设 备 各 有 键 六 优 缺 点 ， 以互 相 补 充 使 用 ． 可 图 ４为 导 入 地 形 后 的场 景 ， 形 场 景 须 在 透 视 投 影 下 才 能 实 现 ． 地
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图 ３ 虚 拟 现 实 开 发 平 台 整 体 旋 转 效 果 图
Ｆｉ ． Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｃ ａ ｔｏ ｈ ｈ ｌ ｏ ａ ｉ ｎ ｇ ３ ｅ ｒ ｓ ｌ ｈ ｒ ｆｔ ｅ ｗ ｏ ｅ ｒ ｔ ｔｏ
２ ２ 系 统 的 分 析 用 例 图 和 分 析 类 图ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ．
图 １是 虚 拟 现 实 开 发 平 台 用 例 图 ， 以 看 出 ， 统 只 包 含 一 类 角 色 ： 作 者 ． 可 系 操
图 １ 虚 拟 现 实 开 发 平 台 用 例 图
Ｆｉ Ｔ ｈ ｓ ｃ ｓ ｉｇ ａ ｆｔ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｌｔ ｏ ｍ ｆｔ ｅ ｖ ｒ ｕ ｌｒ ａ ｉｙ ｇ １ ｅ ｕ ｅ ａ ｅ ｄ ａ ｒ ｍ ｏ ｈ ｅ ｅｏ ｉ ｇ ｐ ａ ｆ ｒ ｏ ｈ ｉｔ ａ ｅ ｌ ｔ
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第 ２ ３卷 第 ２期
徐 州师 范大 学 学报 （ 自然 科 学 版 ）
Ｖ ｏ ． ３。 １ ２ ＮＯ． ２
２０ ０５年 ６月
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Ｊ ｎ ２ ０ ｕ ．， ０ ５
系 统 分 析 的 基 本 思 想 是 设 置 一 个 基 类 ＧＩ ｄ ｌ ） 然 后 各 个 三 维 图 元 分 解 为 各 个 子 类 ， 基 类 继 Ｍｏ ｅ（ ， 从 承 ， 别是点类 、 线类 、 角形 类 、 分 直 三 正方 形 类 、 方 形 类 、 长 圆类 、 锥 类 、 圆 圆球 类 、 柱 类 、 方 体 类 、 圆 立 圆环 类 、 壶 类 等 ． 余 的 渲 染 可 以分 解 为 光 照 类 、 质 类 、 理 类 、 形 类 、 置 光 照 窗 口类 、 置 材 质 窗 口 茶 其 材 纹 地 设 设 类 、 口通 信 类 等 ． 作 图 形 的旋 转 、 放 、 移 等 操 作 可 封 装 为 ＭＦ 串 操 缩 平 Ｃ视 图 类 的 方 法 ． 台 的 各 个 功 能 平 的 实 现 都 封 装 为 对 应 的类 的 操 作 和 属 性 ． 本 类 图如 图 ２所 示 ， 中 可 以看 出 系 统 的 基 本 框 架 ． 基 从
本图元， 利用 基本 图 元 的封 装性 、 可重 用 性 ， 平 台界 面 上拖 拽 基本 图形 元 素 ， 成 三维 图形 和三 维场 景 ． 在 生 并可 用 鼠标 、 键
盘 、 维 鼠标 这 些 外 部 设 备 平 移 、 转 、 放 基 本 图 形 或 者 整 体 图 形 ， 过 设 置 图 形 的 纹 理 贴 图 、 照 、 质 等 来 调 配 ｊ 维 六 旋 缩 通 光 材
收 稿 日期 ：２ ０ —２ １ ０ ４ １ —６
作者 简介 ： 鹏 （ ９ ９ ， ， 北平 山人 ， 士 ， 檀 １ ７ 一） 男 河 硕 主要从 事计 算机 通讯 的研 究
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徐 州 师 范大学 学 报 （ 自然 科 学 版 ）
第 ２ ３卷
各 个 基 本 图形 组 装 成 三 维 图 形 后 ， 可 设 置 纹 理 、 间方 位 的 视 角 、 照 等 ； 时 可 以 缩 放 、 移 、 还 空 光 同 平 旋 转 基 本 图 形 和整 体 图 形 ， 以变 换 不 同 的 角 度 ， 看 所 做 的 三 维 图 形 是 否 搭 配 及 纹 理 、 照 等 场 景 渲 染 的 察 光 搭 配情 形 ． 实 现 的 三 维 图 形 ， 通 过 鼠 标 、 盘 或 六 维 鼠 标 进 行 外 部 控 制 ． 终 的 图形 可 保 存 成 文 件 ． 所 可 键 最
函 数 ． 助 虚 拟 现 实平 台 上 已生 成 的 可 视 化 的 基 本 图 元 的 可 重 用 性 ， 平 台 界 面 上 拖 拽 基 本 图形 元 借 在 素 ， 配 以一 定 的操 作 ， 可 视 化 地 组 建 各 种 三 维 图 形 和 三 维 场 景 ． 台运 行 的 初 始 环 境 ， 经 把 几 个 最 并 能 平 已 基 本 的 初 始 化 函 数 写 好 ， 维 物 体 的 初 始 化 场 景 设 好 ， 着 添 加 组 合 基 本 图 元 ， 置 光 照 、 质 、 觉 场 三 接 设 材 视 景 变 换 、 部 设 备 对 图 元 的 移 动 、 转 控 制 、 人 地 形 等 操 作 Ｊ 外 旋 导 ．