文献综述3D交互式虚拟模型的设计Word文件下载.docx

文献综述3D交互式虚拟模型的设计Word文件下载.docx

《文献综述3D交互式虚拟模型的设计Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《文献综述3D交互式虚拟模型的设计Word文件下载.docx（6页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

　　现如今，数码三维世界已经越来越融入我们的日常生活中，如：

3D游戏，3D电影，工业3D交互模拟等等，而创造这些三维世界，需要一个核心部件：

三维引擎。

对游戏来说，三维引擎使游戏能够流畅运行、与玩家互动等功能。

所以说三维引擎是游戏开发中非常核心、关键的部件，市场上3D引擎也有很多，有像入门级的引擎：

国产的VRP，而一些大型的引擎，Quick引擎，Real虚幻引擎，Half-life2引擎，每一款成功的游戏背后都有一款强大的引擎。

一般来说，像这些专业的游戏开发引擎，需要一个庞大的团队，各种各样的人共同完成一个工作，像美术人员，程序人员，音效人员。

而且这些大型的使用引擎的成本很高昂，所谓的高投入，高产出，引擎的成本占了很大的比例，这些高端的引擎，都要依赖一个编写代码的能力，要是制作人员编程的能力不强的话，即使使用最高端的引擎，也制作不出尽如人意的作品。

而那些不需要编写代码的中低端的引擎，虽然比较容易掌握，但这些引擎有很大的局限性，不能很灵活改变一些内容。

应用前景不尽如人意。

　　现如今，广泛应用的3D引擎有：

Unity3D，Delta3D，Virtools，Turntool，WireFusion，VRP等等

　　Unity3D主要用于游戏的开发，操作比较复杂，需要编写脚本，要有较强的JavaScript，C#，Boo编程能力。

　　Delta3D是一款难得的开源3D引擎，是一款由美国海军研究学院（NavalPostgraduateSchool）开发的全功能游戏与仿真引擎，得到美国军方巨大的支持与丰厚的投资。

该引擎应用领域极为广泛，如开发在培训、教育、娱乐行业和科学计算可视化领域等方面建模与仿真的软件。

　　Virtools是一套整合软件，可以将现有常用的档案格式整合在一起，如3D的模型、2D图形或是音效等。

Virtools是一套具备丰富的互动行为模块的实时3D环境虚拟实境xx软件，可以制作出许多不同用途的3D产品，如网际网络、计算机游戏、多媒体、建筑设计、交互式电视、教育训练、仿真与产品展示等。

　　Turntool是丹麦开发的轻量级WEB3D引擎，模型互动上控制比较出色，插件小巧，可惜的是中文资料不足，难以学习。

　　WireFusion是基于JAVA虚拟机的WEB3D产品型展示引擎，互动性挺出色，展示数码、

　　工业产品等很强大，但不适合做大的场景互动开发。

　　VRP是VR-Platform的简称，是由中视典数字科技独立开发的具有完全自主知识产权的一款三维虚拟现实平台软件，相对于Quest3d来说，更简单易学，容易上手。

但功能性与灵活性就比Quest3d少了很多，是一款入门级的3D引擎。

　　相对于其他引擎来说，Quest3D引擎在这两点上做了一个很好的平衡，第一：

图形化的开发界面，实时观看改动的结果，节点式的设计，更直观。

第二：

功能性能非常强，可以开发各种各样的东西，并且它也支持开放的接口：

能用LUA语言写内部代码，用C++编写Channel（在自带的Channel不能满足制作所需的情况下），用HLSL来直接指挥显卡来得到想要的各种效果。

如果你不会编程，可以直接使用自带的Channel来制作，在自带的Channel满足不了的情况下，也可以导入别人编写好的Channel，以供自己开发使用。

　　二、Quest3D概述

　　Quest3D是易用、快速、高效、专业的虚拟平台，目前的最新版本是4.3，而Quest3D5即将发布，每个版本分三个版本，分别是：

CreativeEdition、PowerEdition、VREdition，依次版本更高，功能更强大，当然价格也依次上升，其中VREdition是没有功能限制的完整版，适合各种项目的开发制作。

　　Quest3D虚拟现实平台可以将各种媒体元素或媒体内容集成，并通过搭积木的方式，将各种媒体元素联系结合做成一个交互的内容展示平台。

改平台可实现人物骨骼动作、植物、阴影、火及烟的特效，还有真实的水波纹及实时反射，都可以轻易的加入到场景中。

进阶的功能与特色，还有物理属性模拟、自动路径侦测、网络联线、资料库连接等，并且可以跟常用的许多VR硬件做结合，而不用重新编写对应的程式。

　　Quest3d支持的导入文件格式也很多，.X、.3DS（for3DSMAX）、.LWO（LightWave5.xObject）、.MOT（LightWave5.xmotion）、.LS（Lightscape）等，另有如MP3、WAV、TGA、JPG等常用格式，基本满足所有的日常应用。

使用Quest3d，能轻松的创建出强大而且炫丽的图形应用程序。

　　三、Quest3D基本模块

　　Quest3D由Template为模组应用核心，Template里都是链接好的范例，这其中包含Scene（场景）、Object（物体）、Logic（逻辑）、Variable（变量）、Animation（动画）、Sound（声音）、Physics（动力学）、System（系统）、PowerEdition（内容）、VREdition、GUI（人机交互界面）、OO（面向对象交互）、PhysXforQuest（PhysX动力学）。

　　其中：

Quest3D模块中以以下几个模块最为重要：

Physics（动力学），PhysX动力学，GUI（人机交互界面），OO（面向对象交互）。

　　Physics动力学：

包含牛顿动力学和ODE动力学，动力学就是将三维虚拟物件通过程序模拟真实世界的物理状态，包含重力、摩擦力、地球引力，流体力学等等，ODE属于比较简单的并且是开源的程序，它的设定过于单一，对于复杂的物理碰撞，可以调节的参数太少。

牛顿力学是Quest3D4.0版本开始加入的新模组，它比ODE更人性化，功能更强大，能做复杂的物理碰撞。

　　PhysX动力学：

PhysX设计用途是利用具备数百个内核的强大图形处理器来进行硬件加速，加上GPU超强的并行处理能力，PhysX将使物理加速处理能力呈指数倍增长并将体验提升至一个全新的水平，在项目中呈现丰富多彩、身临其境的物理学环境。

　　其中特色如下：

复杂、连贯的几何学计算使人物的动作和互动更加逼真；

布纹的编织和撕裂效果非常自然；

运动物体周围烟雾翻腾；

水波纹与物体间的冲刷互动。

　　GUI人机交互界面：

在Quest3D中，能很方便的将按钮、下拉菜单、滑条等快速模拟出来。

GUI是GraphicalUserInterface的简称，即图形用户界面，通常人机交互图形化用户界面设计经常读做“goo-ee”，准确来说GUI就是屏幕产品的视觉体验和互动操作部分。

　　GUI是一种结合计算机科学、美学、心理学、行为学，及各商业领域需求分析的人机系统工程，强调人—机—环境三者作为一个系统进行总体设计。

　　OO面向对象交互：

面向对象编程是一种近年来非常流行的编程方式，它主要目的是让编写和维护一个复杂系统变得比较容易，Quest3D将面向对象的参数和语言都已经模组化。

　　四、Quest3D应用领域

　　1、工业仿真

　　在工业仿真中，虚拟现实技术应用及其广泛，大体可以分为：

工业产品展示，产品装配展示，机械系统仿真，汽车模拟仿真等等。

　　工业仿真技术的实现，将使工业设计的手段和思维方式发生了质的飞跃，使展销会更能体现企业的实力，使传统的平面的维修手册三维电子化，交互化。

对企业提高开发效率，加强数据采集、分析，降低开发风险起到了重要的作用。

　　2、多媒体展示

　　多媒体演示是当今社会，不管是在展览会上，或者是工作汇报，再者是客户交流中都是一种有力的表现手段，他能在最短的时间内和最低的成本下，让观众能清晰快速的了解所要说明内容。

　　3、航空航天

　　仿真是大部分航天任务实施中的一个重要环节，同时对航空产业的规划、发展以及运作起了相当大的作用。

　　通过开发一个虚拟现实系统，提供对各类航天任务的规划布局，使受训者能够在此基础上练习操作程序以及各种试验，同时可视化真实世界数据的能力允许使用外设硬件进行真实的交互：

使用者在虚拟世界中的动作通过外设硬件输入到系统中产生相应的转换，测试数据在虚拟环境中作为反馈显示出来。

　　4、教育培训

　　与传统的教育培训相比，数字化教育培训有自身特点，对大多数学生来说，一些很明确的三维现象都是很难理解的。

如果从物理学中的磁场理论，人体的详细工作原理，都可以进行交互式的可视化，受训者看到的不仅仅是教学影片，还能与虚拟场景进行互动。

显然，与传统的虚拟教育培训相比，更便于知识的理解。

　　5、游戏开发

　　在3D游戏成主流的当今，Quest3D当然也能开发各种游戏，包括：

角色扮演类、第一视角射击类、动作类等等，都能用Quest3D实现。

　　6、园林景观

　　园林景观设计就是在一定的地域范围内，运用园林艺术和工程技术手段，通过改造地形、种植植物、营造建筑和布置园路等途径创造美的自然环境和生活、游憩境域的过程。

而虚拟现实技术就是将这一想法通过三维虚拟手段将其仿真出来，在园林景观还未建造之前，就能展现在观赏者眼前，同时运用外设硬件，更能让观赏者有身临其境的感觉。

　　7、军事领域

　　虚拟现实技术利用计算机生成一种模拟环境（如飞机驾驶舱、操作现场等），通过多种传感设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。

由于虚拟现实技术可以在很大程度上解决真实作战训练中的许多实际问题，例如，费用过高、危险、受真实环境的限制等。

　　目前在虚拟现实技术在军事领域的应用主要有以下几个方面：

　　①虚拟战场环境；

　　②诸军种联合虚拟演习；

　　③单兵模拟训练与评判；

　　④进行指挥员训练；

　　将虚拟现实应用于军事领域，符合减少人员、物资的损耗，提高军事训练效费比的现实需求与发展方向。

今后的应用将会越来越广泛，发挥的作用也将会越来越大。

　　五、总结

　　Quest3D这款软件，相对于其他3D软件来说，功能已经做得较完善，出来的画质也较精致，它能让没学过编程的人员通过Channel的互相连接，就能创造出精美的作品，它的互动性由开发人员对软件的熟悉度而定，能开发出各种大、中、小型项目，且支持开放接口扩展应用，是一款很值得深入学习的3D交互软件。

只是网络上教程不多，导致能深入学习的人比较少，相关教材也挺稀缺。

　　基于Quest3D的交互式应用，市场前景广大，只是现如今的企业都还对这一交互式领域不了解，就谈不上什么应用了，他们还都关注于图片展示上，最多也就是视频播放，对交互式的众多优点也不了解，所以需要对交互式应用这一门技术进行推广，让更多的部门了解到虚拟交互3D的先进性，交互式虚拟3D代替呆板的平面模型，是社会发展、科技进步的必然所趋！

　　参考资料

　　1.柯顺魁，叶琳.一种基于VRML的圆锥体动态切割算法剖析与实现，青岛大学学报（工程技术版），20XX（3）

　　2.余小燕.基于Java3D的交互式三维动画编程技术,工矿自动化,20XX（6）

　　3.何卫锋,冯开平.Internet环境下漫游系统中的视点控制技术,计算机工程与应用,20XX（11）

　　4.冯开平,左宗义.实时交互行为三维动画的设计技术,工程图学学报,20XX

（1）

　　5.冯开平,左宗义.基于Web的虚拟现实漫游系统中的交互技术,工程图学学报,20XX（3）

　　6.黄俊铭.Quest3d黑皮书——从入门到精通,上奇资讯,20XX.4

　　7.罗韬.3DMax光与材质的渲染艺术,中国铁道出版社,20XX.6

　　8．高凯玲，康仕仲，李天昊.虚拟实验仪器系统化制作步骤-以虚拟水利实验为例，20XX

　　9．艾伯特电通股份有限公司.Quest3D游戏制作EzBook，20XX.10

　　10．火星时代.3DSMax&

VRay室内渲染火星课堂，20XX.2.1

　　11.陶丽、李武装.巧夺天工：

3DSMAX/VRay家居建模与渲染实例精讲，20XX.5

　　12.丁裕峰.3dsMax20XX设计创意学院，20XX-09-23

　　13．DigitalTutors.ModelingInteriorsIn3DSMax，20XX

　　14．ChinLin.CreatingQuest3dChannelStepByStepBy,20XX.6.28

　　15.C++Primer,FourthEditionByStanleyB.Lippman,José

eLajoie,BarbaraE.Moo,February14,

　　20XX