汽车构造虚拟现实软件开发设计论文

汽车构造虚拟现实软件的开发设计

1 引言

《汽车构造》是汽车专业的一门主干专业技术课，具有很强的实践性和综合性。由于受教学和实验条件限制，学生普遍反映汽车构造理论深奥、难懂，内容抽象实践性较强。计算机辅助教学己发展成为现代教育技术的重要组成部分。利用cai课件进行计算机辅助教学有利于调动学生学习积极性和主动性，有利于提高课堂教学效率和教学质量。

就目前多媒体制作和运用的情况来看，还存在着许多不尽人意之处。实际使用的多媒体课件多数属于是幻灯片课件，很多教学课件实际上是用一页页幻灯片式的屏幕放映代替原来教师应该在黑

板上的板书，从第一页开始一路放映到最后一页。课件即使有动画，也只是录像的形式，学生不能交互，不能从各个方向观察对象，要实现交互功能，只有采用虚拟现实技术。

虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。

虚拟现实应用于教育是教育技术发展的一个飞跃。它营造了“自主学习”的环境，由传统的“以教促学”的学习方式代之为学习者通过自身与信息环境的相互作用来得到知识、技能的新型学习方式。

2 3d game studio游戏引擎简介

3d game studio是德国开发的三维3d游戏的著名工具软件。3d game studio 引擎结合了高端的3d引擎，2d引擎，物理引擎，地图和建模编辑器，脚本编译器和大量的3d物体库，工艺品和半成品的游戏。使开发者更容易的制作游戏以及虚拟展示应用程序。

3d game studio引擎本身包含有专业水平的建模、地形编辑器，这样可以避免使用第三方程序所带来的格式转换方面的问题。通过编辑器可以方便的创建外景，设置光效，定义移动路径和模型动作。有超过1200种纹理、建筑物、家具、交通工具、武器、动态角色库可用于制作。良好的引入兼容性，可以通过互联网下载或自己创建各种格式的3d建模、纹理等所需资源。

3 总体框架设计

本文以汽车构造为研究对象，通过在pro/e，ug平台上建造反映其真实结构的三维实体模型，而后导入3dmax软件对其进行拆装及运动动画设计，然后导入3d game studio，最后利用3d game studio设计仿真界面，以提供一个着重反映汽车各组成部分的结构、相互之间的定位关系及运动关系的真实感很强的仿真软件。软件对汽车零件，装配过程，发动机工作过程等进行图片及动画阐释，将虚拟和现实紧密结合，既直观、易懂，又真实、可信。

对于这个多媒体集成技术结果的软件，需要完成如下工作：视频音频媒体的采集、捕获、编辑、压缩和转化；图文、动画的制作和处理；图形的绘制与处理；程序的动态链接；输入与输出。

4关键技术

在多媒体集成开发研究中，同时使用了多种软件进行开发：音频编辑工具如cakewalk；图形图象编辑工具如photoshop；动画制作工具如3d studio max；视频编辑工具如premiere；模型绘制设计软件如ug，pro/e，；多媒体集成工具3d game studio。

通过软件的联合运用，在软件中实现动画播放，形体实时显示，语音合成技术、图形的矢量放大等功能。

4.1 ug三维建模

由于汽车构造的复杂性，单纯使用3dsmax建模已经无法满足需要，所以这里采用ug建模。ug是一套集cad/cae/cam于一体的三维参数化软件，具有强大的建模、分析和加工功能。其建模技术结合了传统建模和参数化建模的优点，采用尺寸驱动技术，具有全相关的参数化功能，是一种“复合建模”工具。应用ug的建模功能，设计工程师可快速进行概念设计和详细设计，交互建立和编辑各种复杂的零部件模型。3是使用ug绘制的发动机零部件总装配图。

4.2 model editor模型编辑器

model editor可以为所制作的虚拟游戏制作三维模型并进行纹理和动画的设置，它支持曲面动画和顶点动画。

4.3 level editor层次编辑器

在level editor层次编辑器中，可以设置场景的灯光、雾效；可以导入model editor模型编辑器编辑的模型对象，然后对模型进行移动、旋转、缩放；可以导入音效；可以对对象进行纹理帖图；可以进行视角的编辑；可以加入或者导入交互脚本。

4.4 script editor脚本编辑器

引擎的脚本语言可以让游戏制作的新手制作出具有专业水平的游戏。脚本是简单化的c++，c++应用于专业的编程。脚本是学习游戏编程最好的方法，并且每当输入代码，都可以立刻从虚拟的世界看到结果。

4.5 ug与3ds max的转换接口

为了利用3ds max强大的动画功能，可将在ug中所创建的实体模型（*.prt）导出成3dmax支持的文件格式（*.igs）。

在3dsmax中将由ug转换而来的*.igs文件一一导入，再保存该模型文件，就可在3ds max中进行汽车仿真设计了。也可以用3ds max 将该模型导出为3ds格式，3ds格式是3dgamestadio可以识别的格式。

5 结论

项目基于计算机图形学原理和虚拟现实技术，采用面向对象的分析设计方法，结合多媒体数据库技术，建立了逼真的3 d场景、设备和人物角色模型设计和开发了发动机仿真系统。

软件虚拟发动机结构和装配等复杂的作业环境，使使用者身临其境去体验和感受这种环境。而且由于“虚拟环境”所具有的交互性，使学习者能够很快地掌握书面资料中无法理解的内容，这与传统的培训模式相比，既效果明显，又节约成本，可有效地提高学生的综合素质。