三维场景的组织与绘制
基于3D结构和图像的复杂场景建模绘制
基 于 ３ 结 构 和 图像 的复 杂 场 景 建 模 绘 制 Ｄ
■
高 月 芳 ， 淮 声 ， 佑 生 张 张
（ 肥 工 业 大 学 计 算 机 与 信息 学 院 合 肥 合
摘
２０ ０ ） ３ ０ ９
要 ： 章讨 论 了 Ｉ Ｒ（ ｇ 文 Ｂ ｉ ｍａ ｅ—ｂ ｓｄ—ｒｎ ｅ ｉｇ 的现 状 和发 展 ， 在 分析 Ｉ Ｒ 方 ａｅ ｅｄｒ ） ｎ 并 Ｂ 法 的 基 础 上 提 出 了 一 种 改进 的 建 模 绘 制 方 法 … 一基 于 ３ 结 构 和 图 像 的 复 杂 场 景 建 一 Ｄ 模 绘 制 。 即 结 合 ３）结 构 ， 体 应 用 三 维 实体 ， 某 些 结 构 复 杂 的 细 节处 应 用 Ｉ Ｒ技 Ｉ 整 在 Ｂ 术 ， 达 到 真 实绘 制 。 以 关 键 词 ： 于 图像 的绘 制 ；Ｄ 结 构模 型 ； 图 变 形 基 ３ 视
当相 机 的 位 置 （ 点 ） 定 而 做 任 意 方 向 视 固
转 动 （ 点 ） ， 以 用 一 个 全 景 图 来 记 录 各 视 时 可
个 方 向的 图 像 Ｂ ｉｎ和 Ｎｅ ｌ 采 用 球 面 投 ｌ ｎ ｗｅｌ 影 ， ｅｎ 采 用 立 方 体 投 影 ， Ｍｉａ 采 Ｇｒｅ ｅ” Ｍｃ ｌ ｎ ｌ
有关研 究 人员 的普遍 兴趣 ， 全世界 范 围 内 在 形 成 了 Ｉ Ｒ 的 研 究 热 潮 ， 取 得 了 一 批 有 意 Ｂ 并
不是 用 三 维 模 型 来 编 码 一 个 场 景 ， 通 过 适 并 当组 合 这 些 图 像 来 产 生 场 景 的 视 图 ， 完 成 以
义 的研 究 成 果 。 根 据 虚 拟 摄 像 机 （ 点 和 视 视 线 ） 运 动方 式 ． 的 目前 基 于 图 像 的 绘 制 方 法如
虚拟现实制作技术(Unity)教案项目十 三维游戏场景设计(一)
地形作为游戏场景中必不可少的元素，Unity 3D 有一套功能强大的地形编辑器，支持以笔刷方式精细地雕刻出山脉、峡谷、平原、盆地等地形，同时还包含了材质纹理、动植物等功能。
下图1就是基于 Unity 3D 开发的场景。
图 1一、Unity 3D地形系统创建流程1.创建地形执行菜单 GameObject→3D Object→Terrain 命令，如下图2所示，窗口内会自动产生一个平面，这个平面是地形系统默认使用的基本原型。
图 2Unity 3D 创建一个地形对象后，在属性中会出现地形菜单栏。
地形菜单栏一共有7个按钮，含义分别为编辑地形高度、编辑地形特定高度、平滑过渡地形、地形贴图、添加树模型、添加草与网格模型、其他设置，如下图3所示，每个按钮都可以激活相应的子菜单对地形进行操作和编辑。
图 3在地形编辑器中，前 3 个工具用来绘制地形在高度上的变化。
左边第一个按钮激活 Raise/Lower Terrain工具，如下图4所示。
当使用这个工具时，高度将随着鼠标在地形上扫过而升高。
图 4左边第二个工具是Paint Height，类似于 Raise/Lower 工具，但多了一个属性Height，用来设置目标高度，可以实现地形的整体抬高，如下图5所示。
图 5左边第三个工具 Smooth Height 并不会明显地抬升或降低地形高度，但会平均化附近的区域。
这缓和了地表，降低了陡峭变化，类似于图片处理中的模糊工具（blur tool）。
Smooth Height 可以用于缓和地表上尖锐、粗糙的岩石，如下图6所示。
图 6在地形的表面上可以添加纹理图片以创造色彩和良好的细节。
地形编辑器左边第四个按钮是纹理绘制工具，单击该按钮然后单击Edit Texture按钮可以添加纹理，如下图7所示。
图 7 图 84.树木绘制Unity 3D 地形可以布置树木。
地形编辑器左边第五个按钮是树木绘制工具，单击 Edit Trees 按钮并且选择 Add Tree 命令，将弹出一个窗口，从中选择一种树木资源，如图8所示。
三维场景中的实时动态云彩绘制方法
摘要：本文一种介绍了在三维虚拟场景中实时绘制动态的云彩方法，在室外场景中云彩是提供三维真实感的重要图素之一，由于云彩变化多端，形状多样，没有规则，完全逼真实时地绘制云彩几乎是不可实现的，常见的云彩绘制方法是使用天空体贴图[1，2]，但天空体贴图的绘制方法逼真度较差，云彩缺乏层次感和变化，本文设计了用多层公告板动态模拟云彩的方法，实践中效果较好。
关键词：三维场景，实时动态，云彩绘制，公告板前言云彩是三维室外模拟场景中获得真实感的重要图素，由于云彩的多变，形状无规则，用普通的多边形和粒子系统描述云彩几乎是不可实现的，这样会产生数量巨大的多边形，令PC级别的计算机无法实时绘制，当前常见的云彩绘制方法是使用天空体贴图，天空体贴图实际上将天空简化成矩形体或球形体，人们在地球上看到好像是天空体的内表面，通过将云彩的照片直接贴在天空体的内表面模拟天空效果，能够产生一定逼真度的天空效果，突出优点是天空的模型很简单，可以提供很好的实时性，但由于云彩贴在一个表面上，缺乏距离层次感和云彩之间相对运动感容易被看出是一种平面云彩的效果，对要求较高的场合逼真度欠佳，本文设计的云彩绘制方法从增加云彩的层次感和动态感出发改进了天空体的方法，实际运行中可以看出逼真度有大幅度提高，实时性仍然较好。
1、天空体方法比较简单的天空体是矩形体，一个矩形体共有6个面，扣除底面剩5个面，每个面分成2个三角形，这样一个天空只要处理10个三角形，实时性能很好，但矩形天空体在矩形的边角处的失真很大，图1 半球形天空的网格结构可以非常明显地看出边角处由两个垂直的平面构成。
比较好的天空体是用半球体，如图1所示，半球体的天空消除了平面角度90度突变，增加了真实感，但半球体需要由较多的三角形构成，实时性能稍差，在天空体上贴云彩照片后的效果如图2，天空体生成的天空效果如图3图2 半球形天空体贴图效果图3 天空体生成的天空效果比较容易看出天空中的云彩好像位于同一个水平面上，天空显得比较薄。
三维场景图形建模和场景对象管理方法
图 ｌ 车 站 站 台 的 效 果 图
１ ２ 三 维 模 型 导 入 ．
对于 三 维场景 中一 些 比较 复杂 的模 型 ，由于其 几
何 结构 的复 杂性 ，运 用 Ｏｐ ｎ ｅ ＧＩ 绘制相 当困难 。这 时
可在其它三维软件如 ３ Ｓ Ｉ ＭＡｘ 中完 成 模 型 的 构 造 ， ） 再 通 过 编 写 相 应 读 取 函数 将 模 型 导 人 到 Ｏｐ ｎ 编 ｅ ＧＩ
三维 场 景 图形 建模 和 场 景 对 象 管理 方 法
曾 晓 芳 ， 肖世 德 ，余 晓 明
（ 南 交 通 大 学 ， 四 川 成都 ６ ０ ３ ） 西 １ ０ １
摘 要 ： 形 建 模 是 三 维 场 景 仿 真 中的 重 要 环 节 ， 合 在列 车虚 拟 运 行 场 景 仿 真 中 的具 体 运 用 ， 细 阐述 了 图形 图 结 详 建 模 的 多 种 方 法 和 原 理 ，并 给 出 了 场 景 对 象 管 理 的有 效 方 法 。 关 键 词 ：Ｏｐｎ ｅ ＧＬ； 图形 建 模 ；场 景 对 象 管 理 中 图 分 类 号 ：Ｔ ３ １４ Ｐ ９．１ 文 献 标 识 码 ：Ａ
ｇＴｒｎ ｌｔｆ ｇＲ ｔｔｆ ｇＳ ａ ｆ ｌ ａ ｓａｅ ＊、 ｌ ｏａｅ ＊、 ｌｃｌ ＊将 图形 单元 组 ｅ
随着虚 拟现 实技术 的发 展 ，越来 越 多的 系统通 过
构造三 维场 景来表 现 和模拟 真实 的环 境 。在三 维场 景
的仿真过 程 中 ， 首先 要对 各场 景对 象进 行 图形建 模 ， 还 要对其 进行有 效管 理 。 在列 车虚拟 运行 场景 的仿 真 中 ， 需 要对 列车 主要部 件 、 路线 路及 各景 观进 行构 造 。 铁 本 文结合 列车 运行 场景 的仿真 ，在 图形 建模 和场 景对 象
第3章设计与制作三维创意作品3.3规划设计三维动画 -《信息技术人工-三维设计与创意》(教案)
通过展示精彩的三维动画短片，激发学生的学习兴趣和好奇心。
通过提问和讨论，引导学生开始思考三维动画的制作流程，为后续学习做铺垫。
活动二：
调动思维
探究新知
详细介绍前期工作的具体内容，包括剧本创作、造型设计、场景设计和故事板绘制。
强调前期工作的重要性，以及如何影响后续阶段的顺利进行。
一、前期教学反思
剧本创作：在剧本创作环节，我鼓励学生进行头脑风暴，列出感兴趣的主题。通过小组讨论和网络调查，学生们能够更加深入地了解选定主题的现状和问题。然而，我注意到部分小组在调研过程中信息收集不够全面，导致剧本内容缺乏深度。未来教学中，我将引导学生更系统地进行信息搜集和整理，确保剧本创作的丰富性和深度。
教学计划制定：
制定详细的教学计划，包括每个环节的时间分配、教学方法和预期目标。
规划课堂讨论话题，确保话题与学生的兴趣和课程目标相符合。
技术工具准备：
确保三维设计软件和其他相关软件已经安装并可以正常使用。
准备教学所需的多媒体设备，如电脑、投影仪等。
学生预习指导：
提前告知学生需要预习的内容，包括三维建模的基本概念和故事板绘制技巧。
角色造型设计：每个小组根据自己剧本的需要，设计至少一个主要角色的造型。可以从基本几何体开始，逐步细化，运用夸张、变形等手法表现角色的特征。需要提交角色的三维模型和设计说明，解释该造型如何符合剧本的要求以及所采用的设计思路。
故事板绘制：根据修改后的剧本，每个小组需要绘制至少包含三个重要场景的故事板，并标注主要动作、字幕和特效。故事板应当清晰展示镜头之间的关系，为接下来的动画制作提供明确的指导。
镜头关系：展示各个镜头之间的联系，为动画制作提供指导
基于Cinema 4D 三维室内场景的设计与实现
基于 Cinema 4D 三维室内场景的设计与实现摘要本文所建立的三维场景利用Cinema 4D软件对室内场景进行建模和渲染。
其地点是一个现实世界，该现实世界是主人公年轻时追求的一个场景。
但在追求到梦想后却发现丢失了最初的东西。
该设计从颜色和画面表达等方面进行对比，以提醒人们在追求梦想时，不要忘记最初的初心和旅途里遇到的人。
借此本文将从选题背景与意义、三维场景的设计、三维场景的实现、总结与展望等方面来对该创作进行详细描述。
关键词：Cinema 4D；场景设计；三维场景Design and implementation of Cinema 4D 3D indoor sceneZhu Xiji(Hunan University of Science and Technology, School of Media,Hunan, Yongzhou, 425199)Abstract：The 3 D scenes established in this paper use Cinema 4D software to model and render indoor scenes.The location is a real world, a scene that the protagonist pursues when he is young.But after pursuing the dream, I found that I had lost the original thing.The design is compared with color and picture expression to remind people not to forget their original intention and the people they meet during the journey when pursuing their dreams.In this paper, the creationwill be described in detail from the background and significance ofthe topic selection, its design, the implementation of the 3 D scene, and its summary and prospect.1背景及意义在如今快速识图的年代里，三维场景是一种新型的符合现代人追求精神愉悦的有效载体，三维场景中各种信息被设计者以符号化和图像化进行处理，以便人们能够更加迅速地接受信息和理解作者想要表达的想法和传递的理念。
测绘及三维建模知识点
三维建模及测绘相关知识点一、三维建模三维空间数据模型主要有三种：数字高程建模DEM、数字地面建模DTM、等值线。
地理三维建模：三维建模是指用一定的模型来模拟、表达地学三维现象。
TIN为不规则三角网的缩写，在地理信息系统中有广泛应用:根据区域的有限个点集将区域划分为相等的三角面网络，数字高程有连续的三角面组成，三角面的形状和大小取决于不规则分布的测点的位置和密度，能够避免地形平坦时的数据冗余，又能按地形特征点表示数字高程特征。
三维空间数据不仅指起伏的地形数据，还包括离散点在某一平面的任何属性数据，如某城市的降雨量，某小区域土壤的酸碱度等。
点云数据处理基本描述：点云数据处理软件能够用于海量点云数据的处理（点云数量无限制，先进内存管理）及三维模型的制作。
支持模型的对整、整合、编辑、测量、检测监测、压缩和纹理映射等点云数据全套处理流程。
能够基于点云进行建模，拥有规则组建智能自动建模功能（一键自动建模）要求能够精细再现还原现场。
具有真彩色配准模块，扫描物体点云的颜色即为物体真实的颜色。
相机彩色图片可以配准贴图到三维模型。
两种方法：点绘制、多边形网格绘制。
（三维数据获取与建模现状：我们身在一个三维的世界中，三维的世界是立体的、真实的。
同时，我们处于一个信息化的时代里，信息化的时代是以计算机和数字化为表征的。
随着计算机在各行各业的广泛应用，人们开始不满足于计算机仅能显示二维的图像，更希望计算机能表达出具有强烈真实感的现实三维世界。
三维建模可以使计算机作到这一点。
所谓三维建模，就是利用三维数据将现实中的三维物体或场景在计算机中进行重建，最终实现在计算机上模拟出真实的三维物体或场景。
而三维数据就是使用各种三维数据采集仪采集得到的数据，它记录了有限体表面在离散点上的各种物理参量。
它包括的最基本的信息是物体的各离散点的三维坐标，其它的可以包括物体表面的颜色、透明度、纹理特征等等。
三维建模在建筑、医用图像、文物保护、三维动画游戏、电影特技制作等领域起着重要的作用。
基于LOD的三维地形数据的组织与实时绘制
关 键 词 ： ＯＤ； 形 ； 时 显 示 ； 叉 树 Ｌ 地 实 四
中 图 分 类 号 ：Ｐ １ Ｔ ３２
文献 标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：６ ２ ７ ０ （０ ８ ０ — ０ ４ ０ １ ７ — ８ ０ ２ ０ ）４ ０ ４ — ３
每 一 个 节 点 都 覆 盖 地 形 中 的 一 块 相 应 的 矩 形 区 域 。 层 的节 点 上
涉及 的采 样点 较少 ．用其来 表示 地形 时具有更 高 的绘 制效 率 ， 但 分辨率 较低 ， 形表示 的误 差较 大。 地 底层 地形 的分辨率 高 ， 误 差小， 但绘 制效率 低 。本 文 中实现 的三维数 字地 球就采 用 了 四 叉 树数 据结 构 ． 基本 分层原 理 为 以地 球３ ０ 经度 和 １０ 纬 度 其 ６。 ８。
提 出并 发 展 起 来 的 。
为标准 ， 一层 以３ 。 第 ６ 划分 ， 图 １ ）共 分为 （ ０３ ）（８ ／６ ： 见 （， ａ ３ ／６＊１０３ ） ６
５块， ０ 第二 层 以１。 第三层 以９ ， 次类推 。 ８， 。依
匪 圈豳豳
【 ） ｅ ｅ ｂ Ｌｖｌ １ （） ｅ ｅ ｃ Ｌｖｌ ２ 图１ 地 形 分 层
２ 地 形 的分 块 与调 度 方 法
当 前 ， 范 围 、 量 数 据 的 获 取 已 成 为 现 实 ， 间 数 据 的 数 大 海 空
由于按平 面展 开层层 划分 ， 以这里 涉及 到行 、 的概念 ， 所 列 通 过 由 行 、 到 经 、 度 值 的 转 换 ， 分 后 的 每 个 方 格 对 应 一 个 列 纬 划 该 层 的 纹 理 ． 加 上 高 度 值 就 可 以 实 时 渲 染 三 维 图像 了 。 再 在 交 互 浏 览 地 形 时 ． 据 当前 浏 览 者 的 位 置 和 地 形 本 身 的 根
三维动画制作的具体流程
三维动画制作的具体流程一、前期准备1.制定概念：确定动画的主题和风格，设计角色、场景和道具等元素，确定故事情节和节奏。
2.剧本和脚本编写：根据概念，撰写详细的情节和对话，确定动画故事的发展和结尾。
3.故事板绘制：将剧本和脚本分解为不同的场景和镜头，绘制出简单的草图，以便后续制作。
二、建模与绑定1. 角色和物体建模：根据故事板中的要求，使用专业建模软件如Maya、3ds Max等创建角色和物体的3D模型。
2.纹理贴图：对模型进行涂色或贴上纹理，以增加真实感和细节。
3.骨骼绑定：为角色模型添加骨骼系统，确定关节和骨骼的动作变换，以便后续的动画制作。
三、动画制作1.关键帧设置：根据故事板中的要求，确定动画的关键帧，即动画中的主要动作和转折点。
2.动画拟制：根据关键帧，拟制中间帧和过渡帧，使角色和物体在时间轴上平滑移动和变化，形成连贯的动画效果。
3.修饰和调整：通过添加细节和效果，如表情、化妆和特殊效果，进一步完善和调整动画的呈现和视觉效果。
四、灯光与特效1.环境灯光设置：根据故事板和角色的需求，确定场景中的灯光类型和光源位置，以营造适合故事氛围的视觉效果。
2.阴影和反射：添加阴影和反射效果，使场景和角色更具真实感和立体感。
3.粒子效果和特殊效果：通过粒子系统和特殊效果制作火花、烟雾、水流等特殊效果，增强场景的真实感和冲击力。
五、渲染和合成1.渲染设置：设置渲染参数，如分辨率、帧速率和文件格式等，通过计算机的渲染引擎对场景进行逐帧渲染。
2.合成和后期处理：将渲染后的各个角色和场景层合并，添加音效、对话和背景音乐，进行剪辑、调整和特效处理，以形成最终的动画作品。
六、后期修饰1.调色和修饰：对最终的图像进行颜色调整、光影处理和图像修饰，以增强动画的艺术效果和观赏性。
2.音效处理：对音频进行配音、混音和音效处理，使声音与画面同步，增强观众的沉浸感和视听效果。
3.输出和发布：将最终的动画作品导出为标准的视频格式，如MP4、AVI等，并进行上传、发布或打包交付给客户。
VR场景制作流程
VR场景制作流程虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一种通过计算机技术生成并模拟出的三维场景，让用户通过戴上VR设备沉浸在其中，体验身临其境的感觉。
VR场景制作是创作一个虚拟世界的过程，是一个结合了艺术、设计和技术的复杂过程。
下面将介绍一般的VR场景制作流程。
1.需求分析和规划：首先，制作VR场景之前需要明确需求，了解客户的要求和目标，例如制作一个模拟旅行场景、教育场景还是游戏场景等。
根据需求进行规划，确定场景的主题、场景的规模和内容等。
2.创意和概念设计：在需求明确之后，开始进行创意和概念设计。
这一步是制作VR场景的关键，需要将创意转化为可视化的设计概念。
可以通过手绘、草图或计算机软件等工具来表达设计概念，确定场景的布局、元素、颜色和风格等。
3. 三维建模和造型：在完成设计概念后，需要将设计概念转化为三维模型和造型。
通过计算机的三维建模软件，例如Blender、Maya或3ds Max等，进行场景元素的建模，例如建筑物、植物、人物等。
这一步需要有一定的艺术和设计能力，将平面设计转化为三维的虚拟场景。
4. 纹理贴图与材质设计：在完成三维建模后，需要对模型进行纹理贴图和材质设计，为模型添加色彩和纹理。
可以使用专业的纹理绘制软件，例如Photoshop或Substance Painter等，在模型表面上绘制纹理和贴图。
同时，还需要为场景元素添加适当的材质属性，例如金属、木材或玻璃等。
5.场景布局和组织：在完成模型的纹理贴图和材质设计后，需要开始对场景进行布局和组织。
这一步是将各个模型和元素放置到场景之中，确定它们的位置、大小和关系，并进行调整和优化。
同时，还需要设置灯光和阴影等效果，增强场景的真实感和逼真度。
6. 动画与交互设计：在完成场景布局和组织后，可以为场景增加动画和交互元素，让用户能够与场景进行互动。
通过计算机动画软件，例如Unity或Unreal Engine等，可以为场景添加动画效果，例如人物的行走、物体的旋转等。
三维场景设计是什么_三维场景设计的介绍
三维场景设计是什么_三维场景设计的介绍三维设计已经大量的应用到我们的生活中，在游戏与动漫设计的过程中，三维的设计非常的重要。
那么，什么是三维场景设计呢?以下是由店铺为大家整理的三维场景设计的介绍，希望能帮到你。
动画场景的设计特点在动画片的创作中，动画场景通常是为动画角色的表演提供服务的，动画场景的设计要符合要求，展现故事发生的历史背景、文化风貌、地理环境和时代特征。
要明确地表达故事发生的时间、地点，结合核部影片的总体风格进行设计，给动画角色的表演提供合适的场合。
在动画片中，动画角色是演绎故事情节的士体，动画场景则要紧紧围绕角色的表演进行设计。
但是，在一些特殊情况下，场景也能成为演绎故事情节的主要“角色”。
动画场景的设计与制作是艺术创作与表演技法的有机结合。
场景的设计要依据故事情节的发展分设为若T -个不同的镜头场景，如室内景、室外景、街市、乡村等等，场景设计师要在符合动画片总体风格的前提下针对每一个镜头的特定内容进行设计与制作。
创作出各具特色的动画片，既是动画艺术家对个性化的追求，也是不同层面观众的多样化需求。
动画场景的类型与风格的变化，深受民族、时代、地域、传统文化等多方面的影响，从关国早期以水粉绘制的写实风格的动画场景到欧洲极富表现力的现代抽象绘画风格的动画场景，从借鉴我国敦煌壁画艺术到用水墨画、剪纸、版画等风格的设计，不同时代美术思潮对动画场景设计的影响尤为突出。
三维动画场景设计研究1 3D动画场景设计简述动画场景设计是除角色以外一切对象的造型设计，是塑造角色，烘托气氛和影片风格的关键创作环节。
三维动画场景设计主要是动画场景的概念上设计，包含场景的结构，渲染画面色彩，材质贴图纹理的变化，添加不同灯光调节出各种环境效果，如：白天、黑夜、季节等。
一部动画采用什么样的场景设计风格，对整个动画最终风格有着决定性作用。
2 3D动画场景设计3D动画场景设计是设计师以动画剧本为基础，编排和创造的蒙太奇空间。
三维渲染引擎设计与实践（一）
三维渲染引擎设计与实践（⼀）⼀、初始osg三维渲染引擎：为了实现三维场景图形的结构管理和绘制⽽提供的⼀系列API的集合。
包括构建层和交互层。
Crystal Space、Java3D、Unreal……osg库：构件场景图形的场景图形节点类、⽤作向量和矩阵运算的类；可绘制体和⼏何体类；⽤于描述和管理渲染状态的类；以及图形程序所需的典型功能类。
osgDB库：⽤于2D和3D⽂件读写的插件类注册器，以及⽤于访问和读写这些插件的特定功能类；数据的动态分页调度机制osgUtil库：实⽤⼯具库。
包括场景图形数据统计和优化⼯具、渲染后台⼯具、场景剪裁⼯具；以及⼤量⼏何操作相关的类osgGA库：提供各种视景窗⼝交互事件的管理⼯具，⽤于构建⼀个与平台⽆关的⼈机设备抽象层osgView库：视景器⼯具库osgAnimation：场景动画处理库osgFX：场景特效库osgManipulator：场景对象操控库osgParticle：粒⼦特效库osgShadow：阴影特效库osgSim：仿真⼯具库osgTerrain：地形处理库osgText：⽂字处理库osgVolume：体渲染实现库osgWidget：三维控件库三、开发预备知识3.1 向量向量的点积（数量积、内积），也就是两个向量各分向量乘积之和，结果为⼀个标量AB = |A||B|cos<A,B>=x1*x2 + y1*y2 + z1*z2向量的叉积（向量积），结果为⼀个垂直于原向量的新向量。
|A×B| = |A||B|sin<A,B> A×B=( y1z2 - y2z1 , x1z2 - x2z1 , x1y2 - x2y1)转置加减点积（两个四元数各分量乘积之和）共轭 Quat表达矩阵加减数乘转置逆 osgMatrixd包围体包围球和轴对称包围盒 osgBoundingBoxImpl3.2数组对象OSG的数组⽤途：1.表达单精度或双精度的浮点数据，包括数值、多维向量等，以便⽤于OpenGL顶点坐标（vec3）、颜⾊（vec4）、纹理坐标（vec2）等属性数组的设置；2、表达顶点数据的索引，此时数组的元素⼀般是整数类型，索引数组在绘制OpenGL⼏何图元时尤为常见。
基于正射影像的三维可视化场景展示的设计与研究
关键词正射影像数字高程模型ArcScene三维可视化
1前言
随着遥感技术和三维技术的飞速发展,传统的 数字正射影像图已经不能满足人们对真实视觉的要 求。伴随着计算机技术的不断进步，三维可视化场 景展示技术的设计与研究成了测绘地理信息行业发 展的一个新方向。利用GIS软件强大的空间数据 处理能力，使用正射影像和数字高程模型数据，既可 以真实的反应地球表面事物的空间位置、形状大小、 颜色纹理等信息，又能实现正射影像的三维显示、浏 览、漫游等功能，从而达到了将真实地形地貌展现在 人们眼前的目的，给人们带来身临其境的视觉冲击， 同时也为数字城市、智慧城市,甚至是数字地球建设 提供了开阔思路。
2 数字高程模型 * . tif WGS-84 公开版谷歌地形
3
范围区
* . shp WGS-84 自定义范围
4
范围线
* . shp WGS-84 自定义范围
4.3实现正射影像三维可视化显示 通过设置数字正射影像图高程分辨率与高程值
来实现此功能。数字正射影像图高程分辨率和高程 值主要是利用数字正射影像图中的高程信息，设置 完成后正射影像含有高程数据，地形将起伏显示，从 而实现三维可视化显示（图2、图3）。
数字高程模型英文名为Digital Elevation Model,简称DEM。数字高程模型是在一定范围内通过 规则格网点描述地面高程信息的数据集，主要用于 反映区域地貌形态的空间分布信息。数字正射影像 图的最大特点是能够准确表达地形表面形态，可以 真实反映坡度、坡向、坡度变化率等因子，能够充分 表示地面高程的一种实体地面模型。
木化石年轮向阳性特征揭示华北板块发生顺时针方向旋转
研究对华北板块的250余个现生树木和7个侏罗纪原位树桩木化石进行了向阳性的实地考察和测量分 析。结果表明，现生树木的偏心率是西南219°士5°,而位于同纬度带原位直立保存的距今1. 6亿年髯髻山组 和1. 5亿年土城子组的木化石平均偏心率分别为237°和233. 5°。这些差异具有重要的古地理意义,揭示了 华北板块从晚侏罗世至今发生了顺时针方向旋转。这一结论也与在该地区10个地点所采100个侏罗系样 品所分析得出的古地磁学研究结论相一致。
三维游戏场景的设计与研究
游戏 场景的空 间要 素主要包 括物质要素 （ 景观、 建筑 、 道 具、 人物 、 装饰等 ） 、 效果要素 （ 外观 、 颜色、 光源 等） 。利用这些
要素 可以塑造 出想要 的空 间效果 。由于游戏场景制作手段多 元化 ， 使用数字造型动 画软件可 以方便 的创造 出超 现实 、 奇幻
（ 三） 游 戏 场 景 中模 型 贴 图 的绘 制
壮、 或庄严 、 或诙谐等 等。
（ 二） 营 造 恰 当的 气 氛
气氛的营造是游戏场景设计 的第一位 。 白天 、 夜晚 、 明亮 、 清新 、 阴暗 、 诡异等不 同的环境和色彩能 给玩 家带来 不同的感 受 。然后就是真实感 的实现 。这种 真实不一定是现实中的真 实， 结合 年代 、 地域 、 气候、 风 俗习惯等 客观 依据 ， 可 以营造 出
一
打开平 面绘图软件 ｐ ｈ ｏ ｔ ｓ ｈ ｏ ｐ ，导人在 ｍ ａ ｙ ａ中导出 的 ｔ ａ ｇ 映射纹理文件 。使 用选 框 、 渐变 、 画笔等基本绘 图工具配合涂
个游戏 中小社会 的真实 。 最后是最重要 的一点 ， 就是在真实
抹、 加深 、 减淡以及滤镜等工具绘制贴 图。 绘制完成后保存． ｐ ｓ ｄ
（ 二） 游 戏 场 景 中的 ｕｖ 映射
（ 一） 整 体 上 把握 作 品 主题 与基 调
场景 总体设 计 的切 入点在 于把握整个 游戏作 品的主题 ， 场景的总体设计必须 围绕 主题进行 ，主题 反映于场景的视觉
形象 中。正确完整 的思维方式 应该 是 ：整体构思——局部构 成—— 总体归纳 。 具体 的做法就是要从调度着手 ， 充分考虑场 面的调 度， 以动作为依据 进行设计 。 要更好 的表现场景 的视觉
简单的三维场景制作毕业论文
简单的三维场景制作摘要：随着计算机图形学应用研究不断深入，以及应用不断扩大，虚拟场景的渲染技术在应用当中占有相当重要的位置。
虚拟场景渲染主要目的是真实地显示三维（3D）环境，并且允许与人们在其中进行漫游观察。
如何渲染一个逼真的虚拟场景，是现在图形学领域的一个重要研究方向，OpenGL提供的强大图象处理功能，让虚拟场景的渲染工作变得更加方便、灵活，渲染效果更加逼真。
本文尝试使用最简单又高效的算法，并力求渲染效果的仿真性达到应用的需要。
最终本文在地域生成渲染方面得到相对简单高效又效果逼真的渲染方法，并基于这些算法以及OpenGL提供的强大功能，开发了一个逼真的室外场景，并在这个虚拟场景中进行漫游观察。
关键词：图形学虚拟场景 OpenGLAbstract：With the application of computer graphics deeper study ,and continuously expand the application ,the technology of Virtual Scene Rendering occupies a very important position in the applications .The main purpose of Virtual scene rendering is to demonstrate the true three-dimensional(3D) environment ,and allow user to roam for observation .Exaggeration of a realistic virtual environment is an important research direction in graphics field ;OpenGL provides a powerful graphic processing function for virtual scene rendering work has become more convenient ,flsxible ,and simulation effects more realistic. We attempt to use the most simple and efficient algorithm ,and sought to exaggerate the effect of simulations to achieve application needs .Finally ,this paper foud a relatively simple and efficient results also realistic rendering method of Terrain Generation .Based on these algorithms ,and the powerful functions OpenGL provided ,we developed a system which shows realistic outdoor scenes .And user can go in the virtualscene to toam for observation.Keywords：Computer Graphics ,Virtual Scene ,OpenGL(Open Graphic Library)毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
三维实时场景绘制算法的研究与应用的开题报告
三维实时场景绘制算法的研究与应用的开题报告一、题目背景：随着计算机科学技术的不断发展，计算机图形学的研究和应用也越来越广泛，已成为计算机科学领域中重要的研究方向。
三维场景绘制技术是计算机图形学中一个重要的领域，其应用范围涵盖了游戏开发、虚拟现实、建筑渲染等多个领域。
如何快速、高效地绘制真实的三维场景，提高场景绘制效率和质量是这一领域亟待解决的问题。
二、研究目的：本研究旨在探索基于实时绘制技术的三维场景绘制算法，研究实时绘制技术在三维场景绘制中的应用和优化。
通过对现有的三维场景绘制算法进行分析和比较，提出一种新的绘制算法，提高三维场景绘制效率和质量，实现真实感十足的三维场景绘制。
三、研究内容：1.研究三维场景绘制的基本理论和算法，比较不同算法的优缺点。
2.探索实时绘制技术在三维场景绘制中的应用和优化，研究传统算法与实时绘制算法的异同。
3.设计一种适用于实时绘制的三维场景绘制算法，提高场景绘制的效率和质量。
4.实现设计出的算法，并进行实验验证，评估其优劣及效果。
四、研究意义：本研究的意义在于：1.探索不同的三维场景绘制算法，并比较各算法的优缺点，为后续的三维场景绘制研究提供参考。
2.研究实时绘制技术在三维场景绘制中的应用和优化，尝试提高场景绘制效率和质量。
3.设计新的三维场景绘制算法，并结合实时绘制技术进行优化，实现更加真实的三维场景绘制。
4.实现设计出的算法，并进行实验验证，评估其优劣及效果，为三维场景绘制技术的发展提供更加科学的依据。
五、研究方法：本研究采用文献调研和实验研究的方法，主要包括以下几个步骤：1.对三维场景绘制的基本理论和算法进行广泛的文献调研和分析，包括传统算法和实时绘制算法。
2.根据调研结果结合实时绘制技术，设计适用于实时绘制的三维场景绘制算法。
3.在计算机中实现设计出的算法，并进行实验验证，评估其效果和优劣。
4.根据实验结果进行数据分析，总结算法的优缺点，提出改进策略和展望。
六、论文结构：第1章绪论1.1 研究背景1.2 研究目的1.3 研究内容1.4 研究意义1.5 研究方法和论文结构第2章相关理论和技术综述2.1 三维场景绘制技术相关理论2.2 传统三维场景绘制算法2.3 实时绘制技术在三维场景绘制中的应用第3章实时三维场景绘制算法设计3.1 实时绘制技术在三维场景绘制中的优化3.2 基于实时绘制技术的三维场景绘制算法设计第4章算法实现及实验验证4.1 算法实现4.2 实验环境和实验结果4.3 数据分析和算法评估第5章结果分析和展望5.1 算法效果分析5.2 算法局限性和改进策略5.3 未来发展方向和展望第6章总结参考文献。
Blender中高级组织和场景管理技巧
Blender中高级组织和场景管理技巧Blender是一款强大的三维建模和动画软件，具有广泛的功能和灵活性。
在使用Blender创建复杂场景和项目时，组织和管理资源是至关重要的。
本文将介绍一些Blender中的高级组织和场景管理技巧，帮助您更好地利用该软件。
1. 使用CollectionsBlender的新版本引入了Collections（集合）的概念，这是一种将对象组织在一起的方式。
Collections类似于文件系统中的文件夹，可以帮助您更好地组织和管理场景中的对象。
您可以将相关的物体放在同一个集合中，并按照需要将其显示或隐藏。
在Outliner（大纲视图）中，您可以创建新的集合并将对象拖放到其中。
您还可以使用命令键（Ctrl键）选择多个对象，然后将它们放入集合中。
通过使用Collections，您可以更轻松地控制和管理复杂的场景。
2. 使用LayersBlender中的Layers（图层）功能是一种将对象组织在不同层级的方法。
这与Photoshop或其他图像编辑软件中的图层类似。
通过使用不同的图层，您可以轻松地切换和管理场景中的不同部分。
在3D视图中，您可以通过按下数字键来选择或切换到不同的图层。
您还可以使用Shift键加上数字键将对象添加到多个图层中。
这对于分离不同场景元素、简化工作流程以及处理复杂的项目非常有用。
3. 使用Empty Objects在Blender中，Empty Objects（空对象）是一种非常有用的工具，可用于组织和管理场景中的其他对象。
Empty Objects本身实际上没有任何几何形状，但可以用于定位、旋转和缩放其他对象。
您可以通过在3D视图中按下Shift + A键，然后选择Empty来创建一个Empty Object。
创建后，您可以将其他对象与Empty Object关联，并轻松地移动、旋转或缩放它们。
利用Empty Objects，您可以更好地组织和调整场景中的各个元素。
学习使用Blender创建逼真的三维动画和特效
学习使用Blender创建逼真的三维动画和特效第一章：Blender的介绍和基本操作Blender是一款强大的免费开源三维动画制作软件，拥有丰富的功能和工具。
学习使用Blender前，首先需要了解它的基本操作。
打开Blender软件后，我们首先会看到一个三维的立体视图。
通过鼠标和键盘的组合操作，可以旋转、平移和缩放视图，以便更好地观察和编辑场景。
同时，Blender提供了一个面板工具栏，通过它可以进行各种操作，如创建、编辑和组织物体、设置材质和光照等。
第二章：建模和渲染建模是创造三维场景的基础步骤。
Blender提供了多种建模工具，如多边形建模、曲面建模和布尔运算等。
你可以使用这些工具来创建各种物体，从简单的几何体到复杂的角色模型。
除了基本的建模功能，Blender还提供了一些特殊的建模工具，如雕刻和纹理绘制，使得建模更加灵活多样。
渲染是将建模好的场景呈现成最终图像的过程。
在Blender中，你可以通过调整灯光、材质和纹理等属性，使场景更具真实感。
另外，Blender还支持多种渲染引擎，如Cycles和Eevee。
Cycles渲染引擎是一种基于光线追踪的渲染方法，可以产生逼真的光照效果；而Eevee则是一种实时渲染引擎，可以在实时预览中进行渲染。
第三章：动画和骨骼绑定动画是为场景中的物体添加运动和变化的过程。
在Blender中，你可以使用关键帧动画的方式来创建物体的动画效果。
通过在关键帧上设置物体的属性，如位置、旋转和缩放等，Blender会自动计算中间过渡帧的值，从而实现流畅的动画效果。
骨骼绑定是将骨骼与角色模型相结合的过程。
首先，我们需要在模型上创建骨骼系统，再将模型的顶点与骨骼相关联。
这样，通过对骨骼进行变换，模型会相应地进行扭曲和变形，实现角色的动画效果。
Blender提供了强大的骨骼绑定工具，如自动权重绑定和手动权重绑定，帮助我们更好地控制角色的动作。
第四章：粒子系统和流体模拟粒子系统是模拟自然现象中的颗粒效果，如火焰、雨滴和烟雾等。
03-三维数据制作
相机 Camera
• 使用相机对象 Camera 来控制场景中所显示的 视图
– 三维场景中的一个虚拟镜头 – 采用大地空间直角坐标系，以球心为原点，以起
始大地子午面与赤道面的交线为 Z 轴，以赤道面 上与Z轴正交的直线为 X 轴，以 X 轴与 Z 轴都 正交的直线为 Y 轴，构成右手坐标系
相机 Camera
快速建模
• 练习：数据园区场景中为建筑图层设置拉伸和 贴图
– 高度：30
模型数据的三维呈现
• 支持的模型数据类型
– 3DMax模型数据 – BIM – 倾斜摄影模型数据
3ds Max制作模型流程
• 模型制作加载流程 Max建模
Max插件
CAD复合 数据集
SCV模型 缓存
KML模型 图层
SGM模型
A.选中数据集/地图→拖拽到三维窗口 B.选中数据集/地图→点击右键→添加到新场景/添 加到当前场景
练习：
将数据园区.udb中的水池、水池沿、建筑、停车 场、区域面、道路网加载到一个新场景（场景名为 数据园区）
矢量数据的三维呈现
• 渲染方法
– 符号化 – 快速建模
符号化渲染手段
• 符号化渲染手段
• 水面符号的设置说明
– 面图层的高度模式为绝对高度或者相对高度
符号化渲染手段-符号渲染矢量数据
• 练习：为数字园区场景中树、停车场、区域面 、水池沿、水池图层分别设置符号
符号化渲染手段-符号渲染矢量数据
• 第三步：专题图渲染矢量数据
– 通过矢量数据特征值，分别为图层中每个矢量数 据设置符号渲染
符号化渲染手段
• 符号化渲染步骤
– 1、制作三维符号 – 2、矢量图层设置图层风格渲染矢量数据 – 3、或者制作专题图渲染矢量数据
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Axis-aligned BSP tree Rough sorting
Test the planes against the point of view Test recursively from root Continue on the ”hither” side to sort front to back
If traversed in a certain way, we can get the geometry sorted along an axis
Exact for polygon-aligned Approximately for axis-aligned
Axis-Aligned BSP tree (1)
常用的场景物体包围体
包围球 AABB包围盒 OBB包围盒 平行六边包围体 K对平行六面包围体
优化场景绘制的几何剖分技术
BSP树
应用于深度排序，碰撞检测，绘制，节点裁减 和可见性判断，加速三维场景的漫游；
空间中的任意平面把空间分成两部分：一份为 二地空间剖分方法；
一直递归下去，结束的条件：
应用旋转
·保存当前矩阵
运用摇晃
渲染行星A
保存当前矩阵
·运用旋转
·渲染卫星A
·
渲染卫星B
·恢复矩阵
·恢复矩阵
恢复矩阵
运用旋转
渲染行星2
保存当前矩阵
·
运用行星2的旋转
·
渲染卫星C
·
渲染卫星D
恢复我们保存的矩阵
·恢复我们保存的矩阵
场景绘制过程
根据游戏的需要,更新场景中的部分结构,从下到上；
场景图的剔除绘制过程：
渲染行星1
保存当前矩阵
·
运用第二个旋转
·
渲染卫星A
·
渲染卫星B
恢复我们保存的矩阵
渲染行星2
保存当前矩阵
·运用行星2的旋转
·
渲染卫星C
·
渲染卫星D
恢复我们保存的矩阵
·恢复我们保存的矩阵
行星A摇晃
恒星
|
旋转
/ 行星1
| 旋转
/\
\ 行星
| 旋转,摇摆 /\
卫星A 卫星B 卫星C 卫星D
·渲染恒星
·保存当前矩阵
Scene graphs
BVH is the data structure that is used most often
Simple to understand Simple code
However, it stores just geometry
Rendering is more than geometry
Can only make a splitting plane along x,y, or z
Minimal box
Split along plane
Split along plane
Split along plane
Axis-Aligned BSP tree (2)
BD
E
0
Plane 2 Plane 0
要修改一个行星的位置,只需修改星结点的属性,不更 改任何子节点的属性.
场景图一般包含下列节点:
几何节点
变换节点
平移，旋转，缩放
开关节点 通过当前状态对子节点进行选择的节点
基于绘制状态的场景管理
把场景中的物体按照绘制状态分类，对相同 状态的物体设置一次状态；
状态切换是一个比较耗时的运算； 绘制状态包括：
三维场景的组织与绘制
王长波
三维场景的组织与管理
基于场景图的表达与管理
场景图是一种将场景中的各种数据以图的形式组织在一 起的场景数据管理方式。
它是一个K-树,场景图中的每一个节点都是数据的存储结 构,父结点会影响子结点 。
每个节点信息包括：（1）场景的组织结构信息，如父节 点或子节点的句柄；（2）支持绘制流程的各种信息，如 节点在当前帧中是否绘制的标识，节点的包围体等；（3） 描述表现自身所需的各类特征属性信息，如位置坐标、 变换矩阵以及颜色、材质等。
纹理映射的参数设置 材质参数，包括泛光、漫射光等 各类其他渲染模式：多边形插值、融合等
半条命
建立状态树
按状态集进行排序 遵照“尽量使状态转换最少”
按深度优先遍历状态树，依次绘制
基于景物包围体的场景组织
由于可见性检测、求交、碰撞等都可归结为 空间关系的计算。
对每个物体建立包围体； 对场景建立包围体层次树； 快速判断一个点是否在物体的凸包围体中。
Two different types:
Axis-aligned Polygon-aligned (treated in other graphics
course, and in handout text)
General idea:
Divide space with a plane Sort geometry into the space it belongs Done recursively
1a
1b
Plane 1a
Plane 1b
A BC
2
A
C
D
E
Each internal node holds a divider plane Leaves hold geometry Differences compared to BVH
Encloses entire space and provides sorting The BV hierarchy can be constructed in any way (no sort) BVHs can use any desirable type of BV
0
2 0
1a
1b
1a
1b
A BC
2
The scene graph is an extended BVH with:
Lights Textures Transforms And more
例:
模拟一个星系
恒星பைடு நூலகம்
|
旋转
/ 行星1
| 旋转
/\
\ 行星
| 旋转
/\
卫星A 卫星B 卫星C 卫星D
·渲染恒星
·保存当前矩阵
应用第一个旋转
空间中没有物体了； 剖分的深度达到了指定的数值就停下
BSP树的建立
先对物体建立包围体结构，然后以包围体为单 位建立场景的BSP树；
剖分方式：
均匀剖分：适于场景中物体分布均匀 平行坐标轴剖分：室内游戏
选取场景中面积最大和遮挡物体最多的面：判断物 体与剖分面的关系稍负责
Binary Space Partitioning (BSP) Trees