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【关键词】虚拟现实;三维虚拟漫游;技术应用
1 三维虚拟技术的产生
三维虚拟技术(80年代初正式提出了“Virtual Reality”一词)又称“虚拟技术”或者“灵境技术”,1965年,一篇名为<<终极的显示>>的论文首次提出了虚拟现实系统的基本思想,Sutherland创造性地认为这个技术以后会被开发出来,甚至被广泛应用于各个领域。这一论断的提出让人们已不满足于用图纸、屏幕、二维GIS或二维景观来表达与展现世界。从此,相关方面的专家才开始对三维虚拟技术的相关探索与研究。
2 三维虚拟技术的发展现状
虚拟技术早在九十年代就应经被广泛关注,但是直到最近十年间才被人们所熟知。主要原因是在当时它需要基于一定的計算机与图形图像处理知识技术储备,以及高额的研究费用,而且当时人们没有认识到三维虚拟技术的市场潜力以及可开发性。而如今,计算机技术的广泛普及,尤其是各高校计算机专业教育的迅速发展,以及高配置计算机的普遍应用,降低了开发与研究三维虚拟技术的成本,让虚拟技术的平民化应用成为了可能。它主要是利用计算机,构建一个三维虚拟的场景,从而给人的视觉以沉浸感的错觉,使人有“身临其境”的感觉,以及以目前Multigen 和 Vega等相关的虚拟模型构建主流软件为依托,提高虚拟场景的真实性、交互性。人机对接的实现让用户与模拟的环境可以互动,是三维虚拟技术的进一步发展。
3 三维虚拟技术的应用现状
三维虚拟技术的尖端发展主要集中在军事以及地理领域,而三维虚拟技术的普遍应用主要是在商业领域。主要集中在强调客户体验的相关领域,例如车展展示、旅游景点展示、房地产住房展示、校园规划设计等方面。据调查发现,许多人都有在网络上通过亲身体验了解相关信息的需求。因此,360全景虚拟现实技术需求量在增加。
在军事领域,形成虚拟三维视图有利于勘探地形,了解当地的气候环境,分析高地平原的分布情况,从而调整军备,整编部队。三维模拟还可以模拟战场,体验战术应用情况,从而及时调整战略,降低战争成本,减少操作失误。因此,三维虚拟技术在军事领域得到了广泛应用,相关技术也处于行业最高水准。在地理研究方面,有利于矿藏勘探以及实践教学,它代替了传统的长途跋涉,让地形分析变得快捷方便。在教学方面,还可以将此技术与相关艺术表现力相结合,实现虚拟学习系统,使学生产生交互感,提高教学质量。
在商业相关领域,由于三维虚拟技术不同于图片展示与视频展示,它更强调客户的体验感以及与景物的互动性,而且其操作简便,门槛较低,只需一个鼠标,就可以完成体验。不需要任何复杂技术,就能实现耳、眼双重体验,客户获取资料的途径是主动的而不是被动的。所以,三维虚拟技术的成功案例,提高了该产业的知名度、增强了其影响力。首先,三维虚拟技术的不断探索发展,取得了长足的进步。通过3DSMAX建模、Virtools构建漫游引擎,在虚拟现实系统中实现了基于递进网格简化的LOD简化技术,并且取得了令人耳目一新的效果。在虚拟现实系统中实现了仰视、俯视、上升、下降、前进、后退、转身等功能。这是文本、静态图像、二维动画、三维动画所无法实现的真实体验感。其次,LOD技术满足了用户的实时性体验,它可以渲染图像让画面更加逼真,此种方法也需要较强的建模功底以及专业技术要求,有效的建模方法以及过硬的建模技术是实现LOD技术的关键。此外,360度全景虚拟现实技术进一步探索将Photoshop技术、仿真处理技术、系统集成技术相结合,提高企业的核心竞争力,推动三维虚拟现实的技术在竞争中发展。
三维场景漫游系统是虚拟现实技术的综合应用,目前三维虚拟漫游技术最大难点在于:如何把握好三维场景模型绘制的真实感和模型的实时绘制效率之间的平衡。在三维虚拟现实过程中,应该采用优秀的建模方法来降低场景的复杂度,同时运用场景简化技术来提高系统执行效率。这样做既保证了一定的绘制质量,又不造成用户在系统内漫游时的运动不适。
但此产业也存在一定的缺陷阻碍长足发展,例如从业者社会大部分经验不够深,在诸多竞争中处于劣势,优势企业处于垄断地位,中小企业难以发展。而且web项目类的公司存在较多,而且分布在北上广等一线,城市公司竞争较大。在市场推广方面,人们对三维全景漫游了解不多,对其效果保持怀疑态度,部分客户可能不易接受。虚拟现实技术大多应用Multigen Creator软件作为建模的关键技术及数据库优化技术,但此技术的应用成本较高,而且不利于图像的采集以及图片的编辑,图像往往清晰度较差,采取矢量图片的难度较大。Vega的实时渲染技术让画面反应较慢,往往对虚拟环境的实时性产生影响,使用户无法享受及时切换的体验。三维虚拟的难点在于在虚拟的三维空间当中不存在物理运行规律,换言之,牛顿力的三的定律在此空间中较难实现,如何构成物体在受力时的移动,以及物体的自由坠落,是三维虚拟技术的研究方向所在。
参考文献
[1]羌红.桌面三维虚拟学习环境的设计与实现[D].浙江师范大学,2010.
[2]汤磊.基于Virtools的三维场景实时漫游系统的研究与开发[D].大庆石油学院,2007.
[3]洪红.虚拟射击系统软件设计[D].电子科技大学,2009.
[4]黄薇.立体式虚拟校园的建模技术与数据表现方法[D].华中师范大学,2006.
1 三维虚拟技术的产生
三维虚拟技术(80年代初正式提出了“Virtual Reality”一词)又称“虚拟技术”或者“灵境技术”,1965年,一篇名为<<终极的显示>>的论文首次提出了虚拟现实系统的基本思想,Sutherland创造性地认为这个技术以后会被开发出来,甚至被广泛应用于各个领域。这一论断的提出让人们已不满足于用图纸、屏幕、二维GIS或二维景观来表达与展现世界。从此,相关方面的专家才开始对三维虚拟技术的相关探索与研究。
2 三维虚拟技术的发展现状
虚拟技术早在九十年代就应经被广泛关注,但是直到最近十年间才被人们所熟知。主要原因是在当时它需要基于一定的計算机与图形图像处理知识技术储备,以及高额的研究费用,而且当时人们没有认识到三维虚拟技术的市场潜力以及可开发性。而如今,计算机技术的广泛普及,尤其是各高校计算机专业教育的迅速发展,以及高配置计算机的普遍应用,降低了开发与研究三维虚拟技术的成本,让虚拟技术的平民化应用成为了可能。它主要是利用计算机,构建一个三维虚拟的场景,从而给人的视觉以沉浸感的错觉,使人有“身临其境”的感觉,以及以目前Multigen 和 Vega等相关的虚拟模型构建主流软件为依托,提高虚拟场景的真实性、交互性。人机对接的实现让用户与模拟的环境可以互动,是三维虚拟技术的进一步发展。
3 三维虚拟技术的应用现状
三维虚拟技术的尖端发展主要集中在军事以及地理领域,而三维虚拟技术的普遍应用主要是在商业领域。主要集中在强调客户体验的相关领域,例如车展展示、旅游景点展示、房地产住房展示、校园规划设计等方面。据调查发现,许多人都有在网络上通过亲身体验了解相关信息的需求。因此,360全景虚拟现实技术需求量在增加。
在军事领域,形成虚拟三维视图有利于勘探地形,了解当地的气候环境,分析高地平原的分布情况,从而调整军备,整编部队。三维模拟还可以模拟战场,体验战术应用情况,从而及时调整战略,降低战争成本,减少操作失误。因此,三维虚拟技术在军事领域得到了广泛应用,相关技术也处于行业最高水准。在地理研究方面,有利于矿藏勘探以及实践教学,它代替了传统的长途跋涉,让地形分析变得快捷方便。在教学方面,还可以将此技术与相关艺术表现力相结合,实现虚拟学习系统,使学生产生交互感,提高教学质量。
在商业相关领域,由于三维虚拟技术不同于图片展示与视频展示,它更强调客户的体验感以及与景物的互动性,而且其操作简便,门槛较低,只需一个鼠标,就可以完成体验。不需要任何复杂技术,就能实现耳、眼双重体验,客户获取资料的途径是主动的而不是被动的。所以,三维虚拟技术的成功案例,提高了该产业的知名度、增强了其影响力。首先,三维虚拟技术的不断探索发展,取得了长足的进步。通过3DSMAX建模、Virtools构建漫游引擎,在虚拟现实系统中实现了基于递进网格简化的LOD简化技术,并且取得了令人耳目一新的效果。在虚拟现实系统中实现了仰视、俯视、上升、下降、前进、后退、转身等功能。这是文本、静态图像、二维动画、三维动画所无法实现的真实体验感。其次,LOD技术满足了用户的实时性体验,它可以渲染图像让画面更加逼真,此种方法也需要较强的建模功底以及专业技术要求,有效的建模方法以及过硬的建模技术是实现LOD技术的关键。此外,360度全景虚拟现实技术进一步探索将Photoshop技术、仿真处理技术、系统集成技术相结合,提高企业的核心竞争力,推动三维虚拟现实的技术在竞争中发展。
三维场景漫游系统是虚拟现实技术的综合应用,目前三维虚拟漫游技术最大难点在于:如何把握好三维场景模型绘制的真实感和模型的实时绘制效率之间的平衡。在三维虚拟现实过程中,应该采用优秀的建模方法来降低场景的复杂度,同时运用场景简化技术来提高系统执行效率。这样做既保证了一定的绘制质量,又不造成用户在系统内漫游时的运动不适。
但此产业也存在一定的缺陷阻碍长足发展,例如从业者社会大部分经验不够深,在诸多竞争中处于劣势,优势企业处于垄断地位,中小企业难以发展。而且web项目类的公司存在较多,而且分布在北上广等一线,城市公司竞争较大。在市场推广方面,人们对三维全景漫游了解不多,对其效果保持怀疑态度,部分客户可能不易接受。虚拟现实技术大多应用Multigen Creator软件作为建模的关键技术及数据库优化技术,但此技术的应用成本较高,而且不利于图像的采集以及图片的编辑,图像往往清晰度较差,采取矢量图片的难度较大。Vega的实时渲染技术让画面反应较慢,往往对虚拟环境的实时性产生影响,使用户无法享受及时切换的体验。三维虚拟的难点在于在虚拟的三维空间当中不存在物理运行规律,换言之,牛顿力的三的定律在此空间中较难实现,如何构成物体在受力时的移动,以及物体的自由坠落,是三维虚拟技术的研究方向所在。
参考文献
[1]羌红.桌面三维虚拟学习环境的设计与实现[D].浙江师范大学,2010.
[2]汤磊.基于Virtools的三维场景实时漫游系统的研究与开发[D].大庆石油学院,2007.
[3]洪红.虚拟射击系统软件设计[D].电子科技大学,2009.
[4]黄薇.立体式虚拟校园的建模技术与数据表现方法[D].华中师范大学,2006.