【毕业学位论文】基于iOS 系统3D 模型APP 软件设计

分类号 校代码 10495 级 公开硕士学位论文基于贾凡学 号： 1215123006指导教师： 陶桓齐 李宇学科门类： 工学专 业： 物理电子学研究方向： 智能检测与信号处理完成日期： 2015年6月2f 3D n i 015独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解 武汉纺织大学 有关保留、使用学位论文的规定。特授权 武汉纺织大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）4摘 要近年来移动终端用户数量与日俱增，手机设备逐渐成为了一种全新的媒体形式，是具有普及性和方便快捷的媒体平台，而且具有如信息的个性化定制、使用成本低等诸多优势。同时，不断完善的3手机系统中的应用也愈加广泛。因此，将3前，现有的显示器及技术大多数只能显示二维信息，缺乏立体感。3它广泛应用于影视、娱乐、军事、医疗、视频通讯等方面，不仅时效性有了很大的提高，而且增强了互动性。管理设备硬件并为手机本地应用程序的实现提供基础技术。以3三维模型与移动设备进行有机结合，本文设计了在用户能在移动设备上观看和操作3之后移动端3时，本文研究了点论述了过着重分析可编程渲染管线、模型与视图的变换、顶点缓存应用（及纹理渲染等技术要点，最终完成了在现了在移动端操作和浏览3后，本文还对3键词：动线拾取研究类型：应用研究of a as of D in of in D D s is in is an on s of of D as of as as to D on D on D of D by of BO)on 1 绪论. 研究背景与研究意义.3. 本文主要贡献. 论文主要的结构安排. 概述.3.3.蓝滤光3.光式3.时显示3.层级3.3. 移动端3. 本章小结.息传递.别和协议. 本章小结. 渲染管线与着色器.染管线.点着色器.元着色器.点着色与片元着色上不同点. 模型与视图设计.阵变换算法设计.影变换的设计. 顶点缓存. 纹理执行过程设计.用纹理和载入纹理.理坐标设定.理参数设置.理对象分配. 本章小结.动端3.概述. 模型文件读取设计. 模型展示功能设计.置.置着色器.型渲染. 射线拾取功能设计.线拾取设计.线相交检测算法设计.取功能实现与测试. 本章小结.结与展望.论11 究背景与研究意义在20世纪初英国的电影先驱对我们的生活产生了深远的影响1。经过一个世纪的发展，这门技术有了长足的进步。市面上各类产品使用3电影、电视、手机等。3是2。移动智能设备在最近几年发展迅猛，特别是2010年苹果发布动智能设备正在成为人人必要的电子产品。与此同时，移动设备的性能大幅提升，以往依靠传统们对移动互联网的应用需求随之提高，任何时候查看某个物体的三维图像便是其中一项3。要用在为移动互联网的一大平台，类多样的应用软件等优势，获得了巨大的成功。数据显示，在2014年美国在未来的几年里有可能持续增加4。因此，本文选用了对于上网浏览，传送信息等日常简单的应用，移动三维图像展示更为复杂，由于当前移动设备的性能相对来说是有限的，因此怎样对移动设备进行优化设计，从而在使用移动三维图像展示中达到良好的用户体验就成为了一个重要课题。其像韩国、美国(日本及欧洲一些发达国家都加快对它的研发步伐，并且对制定3。例如日本的索尼（司，索尼公司生产的产品，3括拍摄、录制、播放等各环节。在3以公司产业布局的合理化，公司产品从字光盘和播放器、片公司和电影娱乐公司、最后从。像三星、松下等家电巨头企业，通过合理的产业布局及有效管理，也逐步健全了3国一直是3目前开通了多个3且在3如全球知名的电影厂商好莱坞在2014年拍摄了超过40部的3公司负责人在加纳电影节中披露以后37。在举世瞩目的巴西世界杯中美国体育娱乐电视网率先运用3日本的球规模最大的电视服务供应商（其使用的主要设备由日本的电视服务供应商将美国境内作为3提供一些免费的3了像亚洲的日本、韩国，北美洲的美国，像欧洲的英国在3如英国在在200Mb/国天空电视台在2月1日首播曼联对英超的3。与国际上的3国的3步也比发达国家落后，在产业链方面、技术方案都不成熟。但是在产业结构调整国家重视中3尼）、下）、星）国外企业退出相关产品是，国内各家电企业相继推出了3。我国的科研院所也加强了对3如在3且在3内一些知名大学都开展了3管国内群众对3是在群众日常生活中3一些发达国家和工业技术强国相比，国内还没有开展30。文主要贡献通过3是在台的差异性，决定了我们在为须深入研究平台的特性已经与平台相关的3以往设计不同，本文以以往只在最终实现了维模型渲染展示功能和三维模型的射线拾取功能。本文设计了在用户能在移动设备上观看和操作3设计实现了3过手动的操作可以对3向进行改变，详细信息的显示。该设计不仅能展示一个物品还能对场景进行展示，可以应用到建筑、广告设计、园林等多个行业。1 文主要的结构安排本文共分为六章：第一章是绪论，主要介绍了3状及本论文的贡献。第二章叙述了3三章讲述了要介绍了四章主要对先，是后，重点介绍了3结合后，针对些3五章主要针对3中包括对最终给出了模型展示的实验结果和射线拾取功能的实验结果。第六章总结和展望，对本论文的内容进行总结，并提出了本文存在的不足之处及以后需要改进的地方。武汉纺织大学硕士学位论文42 3D 述3的是立体图像的显示，3了21。3然传统的2通过增加阴影，改变光照强度等）来模拟出物体3是这种效果和我们用眼睛观看到的三维效果相差甚远。这样模拟出来的32。之所以3是因为3且在保存深度信息后能完整的刻画出实物的深度细节。3法、或被扫描。这些集合点由各种几何实体组成，例如三角形、线段、曲面等。它是用三维软件建造的立体模型。基于不同的具体应用，3以从两个方面进行分类：第一个是模型设计角度，属于高端方面的表示类型，更贴近人们对模型的直观理解；第二个是是模型显示的角度，属于低端方面的表示类型，主要是贴近硬件渲染的表示方法13。线建模、数字雕刻建模等三种主要的方式来对其进行3边形建模是将三维空间中的顶点通过线段连接起来形成网络。现如今绝大多数的3为他们比较灵活的，电脑能很快的处理他们。然而,多边形平面,只能使用许多多边形近似曲面。曲线建模是用受加权控制点影响的曲线构成物体的表面，每增加一个点的权重，就能使得这个曲线接近这一点。数字雕刻是现在最新的建模方法。目前有3中数字雕刻的方法，他们分别为位移法、体积法和动态多边形法。除此之外，还有立体几何法、隐式曲面法、细分表面法等。最常使用的34。于人眼的立体视觉，使得我们不仅可以对物体之间的相对位置进行准确判断，还能够较为容易对某一物体在空间所处的位置进行2 3体的两只眼睛之间的间距一般为5为这个间距的存在，使得人们在观察时会出现一定的差距，也就是所谓的像差。人体的两只眼睛先通过视觉神经获取两幅图像，但是获取的两幅图像有差别，图像在经过视觉神经转换为电信号通过神经传入到人体的大脑，大脑中的中枢神经对人体感官所获取的信息进行分析比对，经过神经的对比分析后反馈给大脑形成立体影像。蓝滤光3可以称为色差式成像技术。红蓝绿光成像相比其它几种成像技术过程比较简单，所花费的成本也比较小。但是所展示的3使用其技术进行3们需要借助红蓝立体眼镜设备。顾名思义，红蓝立体眼镜设备由一片红色的镜片和一片蓝色的镜片构造而成。带上这种眼镜可以对人眼所接收的光源中过滤掉红色和蓝色。当人体的双眼在获取同一幅图像时，左眼和右眼获取的图像由于存在像差会有所不同，再借助眼镜对红蓝光的过滤，原来的一幅图像则被还原成原始图像，再反馈到人体的左右眼。这样人体视觉就形成了立体影像15。光式3者最大的区别只是在于对所获取光线过滤的方法不一样：偏光3红蓝滤光成像技术是对颜色进行过滤。世界上的大部分3光式3D），光线和物体一样也具有振动的性质，用光的振动属性将获取的图片分别从种3过眼镜设备将水平和垂直的图像反馈到人体的双眼，最后经过人体自身神经反应在人脑中显示36。但是晰度会大打折扣。时显示3像是将两套画面在不同的时间播放，显示器交替显示图像数据，每个画面以帧为单位。运用分时3双眼获取的图像则是连续切换。第一次在获取图像的时候用眼镜设备关闭左眼让右眼获得图像，第二次获取图像的时候关闭右眼让左眼获得图像，这样不停的快速连续交替，给人体大脑的感觉就是获得的连续的画面，从而达到3用此技术时需要的眼镜设备的镜片是由液晶板构成，这种显示的优势在于获取的分辨率与图像原分辨率不会降低，残影少，高品质的画面。但是眼镜设备在使用过程中需安装电池供电，购买这种眼镜费用较高17。层级3于无需助视器的三维显示技术。前面概述的3样就会限制部分观看者的人数。随着社会网络化程度的提升，我们日常生活中使用眼睛的时间会大大提高，这样我国的近视人群的比例再不断增加，当某人患有近视时，在借助3且视听享受也会大大折扣。正是由于这一问题，过们则无需借助任何眼镜等设备就可以看到立体的画面，提升了人们的整体感受。美国从该技术的组成来概述，首先需要两块或多块规格在同样尺寸的液晶显示屏，但是液晶屏不是叠在一起，在每块液晶显示屏之间都有规定的距离，液晶层数分的越多，显示效果就越好18。这种构造让人体的色觉可以体会到视觉深度，就会感觉到明显的层次感，图像液晶显示屏进行多次刷新，最后将信息反馈给人体的色觉，在人脑中形成三维图像。建筑行业中，设计师将建筑预期的效果以3人们可以直观的看到建筑成型后的样子；在电商行业中，卖家将销售的商品的3得顾客能够全方位观看商品的样式，全面直观的了解商品的特性，从而更加准确的判断商品是否满足自己的需求；在电影行业中，制作方将拍摄出来的平面素材通过制作成3得观影者能够感同身受，满足了观影者不仅仅是观看电影，而是进入电影的需求；在游戏行业中，游戏制作者将游戏做成3得游戏场景更加逼真，增加了玩家的游戏欲望以及游戏体验，并且，有些游戏通过都写特殊设备能够使玩家有身临其境的体验19。动端3在日常生活中与我们联系最为紧密的是在移动设备上的应用。3人物、场景进行建模，使其更加逼真；也可以应用于对商品进行建模，使客户能够全面准确的了解所要购买的商品；同时还可以应用于系统中，使得手机系统显示更加丰富。但是由于移动设备，例如内存、处理器、显示设备等的硬件限制，使得移动端的3此会造成移动端所显示的3汉纺织大学硕士学位论文8本文所要研究的内容就是基于文的目的是实现移动端能够在保证运行速率稳定的前提下显示更加逼真的3章小结本章主要介绍了3法，种类等。并且指出了在移动应用当中显示和处理3 时命名是第一代果公司没有意识到第三方应用软件的重要性，所以当时没有开放2008年，且开放了得启了智能手机的新时代。到2015年，三方应用数量超过了100万，下载次数更是达到了500亿，0。多后发布了自有的移动智能操作系统，其中最主要的是07年时发布了以使用在第三方开发的设备上，再由于其开源性，各个厂商可以对其进行修改和定制，相对于1。到2014年，目前是世界上使用人数最多的移动智能系统。于源码开放，厂商可以对系统底层进行修改和定制，这样系统的安全性和稳定性难以得到保障。各个厂商研发的硬件设备各不相同，开发一款形中增加了开发者的难度和成本。样可提升系统的稳定性、安全性，所以开发者可以针对特定设备开发适合硬件平台的应用22。并且，保证设备的续航时间的同时也能为第三方应用有较为一致的用户体验。由于着苹果公司的逐渐开发和们也能在了主流的动智能设备操作系统还有汉纺织