一文详解虚拟现实中的三维建模技术包括，一文详解虚拟现实中的三维建模技术

很多朋友对一文详解虚拟现实中的三维建模技术包括，一文详解虚拟现实中的三维建模技术不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

随着VR（虚拟现实技术）的快速发展，3D建模技术在其中发挥着重要作用，是虚拟现实技术的核心。本文讨论了VR技术和3D建模技术，以及建模软件3DMAX，并对VRML语言进行了分析和讨论。

介绍

虚拟现实（VR）通过利用计算机和一定的技术手段构建模拟的三维虚拟环境。 VR技术通常具有以下特点：

1）沉浸。指主体作为主角在虚幻世界中所感受到的现实感受。

2）互动性。指参与者能够对模拟世界中的物体进行干预的程度以及他们能够从虚拟环境中获得反馈的自然程度。

3）自治。强调VR技术应具有广阔的想象空间，能够拓展人类认知领域。它不仅可以真实地再现客观世界，还可以构建虚幻甚至幻想的世界状态。

当今时代日新月异。随着计算机领域相关技术的快速发展，VR系统构建以及技术进入网络应用已成为当今现实的研究热点。具体来说，3D建模技术是VR系统的基础。如果没有专业的VR建模工具的支持，就很难成功构建VR系统。在完成复杂虚拟现实场景的仿真建模时，研究中更多地使用3D建模软件。其中，3DMAX建模软件应用最广、应用范围最广。通过使用3DMAX构建虚拟环境或物体，并安装相应的插件来输出结果，可以相对准确可靠地创建环境模型文档。

虚拟现实建模技术

在设计VR系统之前，首先需要创建一个虚拟环境（Environment）。在众多因素中，视觉将关系到最直观、生动的用户体验，因此实时动态、真实合理的呈现成为环境构建中至关重要的功能需求。

模型一旦建立起来，就称为系统的建立。一个系统可以有一个对象或多个群体，这样的表示可以构成系统的模型。也就是说，系统模型以一种或多种方式存在。建模的第一步是为系统制定标准。虚拟世界中的物体很多，相对层次也比较复杂，因此必须将涉及到的所有物体都包括在内。下面对此技术内容进行讨论和研究。

1.1 几何建模

3D视觉建模可细分为几何建模（GeometricModeling）、物理建模（PhysicalModeling）、对象行为建模（ObjectBehaviorModeling）等。虚拟世界构建中最高效、最关键的设计方法是几何建模。

物体的几何信息可以通过几何建模来描述。虚拟世界中的每个物体都可以由形状和形状两个要素组成，而这两个要素又会由物体的其他因素综合决定。

1.1.1 Polygon（多边形）建模

多边形（polygon）建模是一种基本的建模技术，就是用相对较少的网格多边形进行编辑和建模。使用这种方法，首先需要描述一个基本的规则几何形状，然后根据要求进一步修改物体的细节，最后使用各种技术来创建虚拟现实场景和物体。多边形建模的缺点是不能生成曲面，但操作简单方便，时效性相当好。多边形建模多用于游戏、动画等领域。

多边形包括4 个基本元素：顶点、边、面和纹理坐标。

接下来，本文将利用多边形建模技术来构建盾牌。实现过程采用了多边形建模技术、物体表面的变换、点的拉伸以及多个几何体的拼接过程。模型如图1至图3所示。

1.1.2 NURBS（非均匀有理B 样条）建模

与多边形建模不同，NURBS 建模主要用于创建曲面对象。在研究中，可以使用曲线和曲面来描述NURBS建模对象，因此无法完成NURBS中构建锐利边缘的任务。 NURBS曲线的特点是可以在任意点进行分割和合并，但Polygon的曲线不能做到这一点。 NURBS 建模通常适用于工业模型和产品设计。

接下来，本文使用NURBS建模来设计罩杯。在设计实现时，首先使用CV曲线工具设计罩杯的曲线，如图4所示；然后用旋转工具画出杯子的初步模型，如图5所示；

通过编辑曲线上的点进一步修改罩杯的轮廓，达到理想的模型效果，如图6所示；最后得到图7，罩杯模型终于完成。

1.1.3Subdivision（细分曲面技术）建模

细分（细分曲面技术）是近年来兴起的一种新型建模技术。该技术汇集了NURBS（非均匀有理B样条）建模和多边形建模的特点和优点，适合构建一些层次丰富、复杂的模型。而且，它的建模工具简单易操作，是创建静态框架作品的不错选择。

细分建模具有光滑的表面，因此物体表面的连续性不存在问题。在描述细节时，如高精度调整，则使用级别参数进行区域调整。特别是Subdivision（细分曲面技术）可以用于要求更高的建模。

综上所述，可以根据用户的实际需求选择最合适的建模方法，从而快速有效地达到效果目标。

1.2 虚拟现实中的物理建模

随着几何造型的发展和流行，另一种造型也随之产生，这就是物理造型。物理建模的重点在于科学合理的动态约束和运动方程的建立和求解。更改约束条件，交互式环境会自动求解更新的运动方程，而不会出现明显的延迟。在研究中，大多数模型都是通过模拟物体的位移、碰撞检测、旋转、表面变形等方面来建立的。

下面将对两种比较经典的物理建模技术进行技术概述：分形技术和粒子系统。

1.2.1 分形技术

分形技术用于表示具有自相似特征的数据集。一些复杂的不规则形状物体的建模可以利用自相似结构。该技术首先应用于山川地理特征的建模。分形技术虽然具有操作简单的优点，但计算量太大，而且技术的实时性也有所降低，因此只适合静态视角的建模。

1.2.2 粒子系统

粒子系统属于经典的物理建模系统。简单的操作就可以完成复杂运动的建模，从而形成粒子系统。在虚拟现实中，粒子系统可以用来表现烟花、流水、风雪、大雨、瀑布等自然现象。在虚拟现实中，粒子系统主要用于对动态和移动物体进行建模。

1.3 虚拟现实中的行为建模

几何建模与物理建模的结合只能部分呈现视觉上真实的画面特征，但要构建真实的虚拟环境世界，还需要行为建模的参与和参与。

对象的运动和行为描述都可以通过行为建模来执行设计操作。行为建模可以准确地描述虚拟现实的特征。没有行为模型的实际支撑，任何VR建设都没有任何意义。

构建模型时，不仅需要设计和实现模型的外观等表现特征，还需要关联和实现模型的身体特征，以符合真实的行为习惯和应激能力。

如果说几何建模技术主要来源于计算机图形学领域的研究和发展，那么物理建模和对象行为建模就是跨学科研究的产物。需要结合多个领域的研究和技术成果，建立高质量、高端的综合行为模型。

DMAX模型在虚拟现实中的应用

2.1 虚拟现实建模语言———VRML

VRML（VirtualRealityModelingLanguage）是一种能够在互联网上发挥影响和作用、能够构建三维虚拟空间的仿真程序语言。用户使用网络可以浏览VRML创建的3D虚拟现实，改变了网络与用户应用程序交互的局限性，使用户与计算机的交互更加便捷，从而充分展现了虚拟场景的沉浸性、交互性和自治性。

VRML语言是描述性的，可以构造三维环境或物体。在构建的虚拟环境中，每个场景都是由很多节点来设计、部署和构成的，因此对这些节点进行了勾画，并生成了wrl文件。

VRML和HTML一样，可以理解为ASCII码的描述语言。具体来说，它是一个代码文件，可以用普通计算机自带的文本编辑器来编写，也可以用VRML语言的专业编辑器来编写源程序。通过使用VRML，用户可以构建满足特定需求的模拟桌面场景。

2.2 3DMAX模型在VRML中的应用

VRML（虚拟现实建模语言）使用节点来构建环境，但使用节点来描述模型很难达到具体逼真的设计效果，并且不容易模拟包含复杂曲面的形状。如果使用3DMAX，就可以弥补这个不足。现在详细分析其实现过程。

1) 使用MAX 模型创建VEML 文件。

2）如果要构建VRML三维虚拟空间，需要先启用3DMAX，这样才能输出VRML97文件。点击3DMAX进入系统，使用各种建模方法搭建好VR系统的物化后，点击Create/Helpers，选择VRML97；此时会出现一个工具面板，其中列出了12个VRML辅助工具，分别是：Anchor（锚点传感器）、AudioClip（音频剪贴板）、Background（背景）、Billboard（广告牌）、Fog（雾）、InlineObject（在线帮助）、LOD（细节层次）、NavInfo（查看信息）、ProxSensor（距离传感器）、Sound（声音）、TimeSensor（时间传感器）、TouchSensor（触摸传感器）；相应地，您可以添加协调辅助工具，然后单击“文件/导出”，出现“选择要导出的文件”对话框，单击“保存类型”下拉列表框，选择“VRML97（*.WRL）”类型文件，确认文件名后单击“保存”；选择系统默认值，点击“确定”，生成文件，文件后缀为WRL。

3) 将MAX模型导入VRML场景。简单来说，就是先导出3DMAX模型，保存为3DS格式，然后合并到VRML中。在使用VRML开发设计的虚幻环境中，大多数实体都可以在3DMAX中完成模型创建，最终获得VRML形式的文件。例如，建筑物漫游环境中的虚拟电梯（阁楼）。电梯模型可以利用前面提到的Polygon（多边形建模）来构建和生成，并保存为VRML格式文件。然后，可以组合TouchSensor、TimeSensor和PositionInterpolator节点来实现电梯门打开和关闭的场景视觉效果。

结论

随着当今计算机软硬件技术的飞速发展，VR技术的应用也越来越广泛。它不仅参与教育、军事、医疗、建筑、航空等领域的成果创造，还在娱乐、制造等领域发挥着重要作用。

然而，这项研究仍然存在许多不足。因此，在新兴计算机技术的发展过程中，将会有更多、更新的可行方案来解决当前的研究问题，虚拟现实中的3D建模技术也将获得更大的发展空间和更可观的应用前景。责任编辑：CC

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