增强现实技术58.ppt

第四章图像的实时显示4.1简单三维模型绘制4.2复杂三维模型绘制与加载4.3三维模型的渲染,开发环境,编辑环境：运行vrmlpad.exe，sn号见：cdkey.txt。新建文件时：第一行自动出现#VRMLV2.0utf8此后输入关键字的第一个字母就能显示以该字母开始的关键字选项，可以继续输入其它字母，也可直接选取关键字。存文件时，指定扩展名为lyx，以便用Lyinux浏览器运行。调试和运行环境：运行LyinuxSetup.exe，用户名和密码见：蓝牛高级账户-1.txt。当不需与服务器连接时，可在弹出“登录”窗口后选“取消”按钮，不必输入用户名和密码。以后从编辑环境再启动运行时，先存盘，再用鼠标左键点住文件名，经过屏幕下方的Lyinux浏览器图标，再在浏览器中松开鼠标。为了从各个角度观看立体效果，在运行界面中，按鼠标右键，选中“自由视角”后，即可按住左键旋转视图。,开发环境,程序中出现system等Lyinux特有的节点时，程序文件的第一行必须是#LyinuxV1.1gb2312为了从各个角度观看立体效果，在运行界面中，按鼠标右键，选中“自由视角”后，即可按住左键旋转视图。可以按+V来实现“自由视角”，但输入方式必须是英文状态。当运行时出现错误信息时，通过“查看”-“侧栏”-“输出”，可以看到在哪一行出错。在Vrmlpad编辑器中，可以通过“工具”-“选项”-“编辑器”，选中“显示行号”，则可快速找到出错行进行修改。,物体的显示,物体的显示效果由5个方面决定：造型、材质、纹理、光照、摄像机位置。造型：造型，指的是三维物体的几何形体。物体有体积，在三维空间中要占用一定的空间。材料：通俗的讲就是组成物体的材料和物体的质地。在3d虚拟世界里，材质表现为物体如何反射光线。如固有色、反射光线的颜色、自发光、透明度等。纹理：现实世界中充满了大量的视觉细节，这种视觉细节就叫纹理。将现实世界中的景物图片画到、或者映射到虚拟造型上这就叫做纹理映射技术。纹理映射可以为建模节省大量的时间，不必再为大量的视觉细节生成模型。,物体的显示,光照：环境中各种光源对物体的显示效果都有影响。在3D虚拟场景中，要设定一个或多个光源，包括光源的类型、颜色、光照强度、位置等。摄像机位置：浏览一个场景，需要有摄像机的存在，在没有摄像机的情况下，浏览器会为场景安排一个默认的透视摄像机，将场景中的所有物体覆盖其中。这个摄像机的位置不是固定的，但方向和视角角度是固定的。在编写程序时，可以定制摄像机节点，设定摄像机的初始位置，在运行过程中可以通过相应值的变化改变摄像机的位置、角度等属性，从而改变浏览时的效果。,4.1物体的显示,坐标系：Lyinux引擎采用笛卡尔右手坐标系，在三维空间中，X轴的正方向朝右，Y轴的正方向朝上，Z轴的正方向朝向用户（浏览者）。这与3D建模软件3DSMax是不同的，Max中X轴的正方向朝右，Y轴的正方向背向用户，Z轴的正方向朝上。参见：Lyinux开发基础教程(V1.0).pdf第二章第三节Lyinux基本概念P18-19Lyinux浏览器中的计量单位P19-21Lyinux的数据类型和域P21-22域类型,简单几何体组成的场景设计,节点和语法，注意大小写之分Shape见P23-24Appearance见P24Material见P24-25Box，见P25（分析gloup1.lyx)CubeSphereCylinderConeGroup,简单几何体组成的场景设计,造型和组的应用见P33src/ch3/group2.lyx自己创建一个简单几何体的组合，各几何体采用不同的颜色。创建不同的坐标系Transform节点见P39坐标系的平移和旋转见P40、P43src/ch5/transform2.lyx自己创建多组简单几何体的组合，构成各种复杂模型。,简单几何体组成的场景设计,Transform节点见P39childre列出了所有子节点。translation230列出了新坐标系的原点。rotation0010.524由原点和指定点（前三位）组成旋转轴，第四位为旋转角度，逆时针旋转为正。scale322给出了X，Y,Z方向上的缩放系数。默认值为111。center0-0.150用于设定旋转的支点、缩放的中心点，为执行translation和rotation后得到的新坐标系中支点的坐标。分析Transform4.lyx和Translform4-test.lyx,简单几何体组成的场景设计,Separator节点见P55src/ch7/Separator.lyx除有Transform可实现的平移、旋转、缩放功能外，还可以设置相对独立的材质、颜色（Basecolor）、字体等。TransformSeparator节点见P58src/ch7/transformSeparator.lyx与Separator不同的是：设置的材质、颜色、字体等在节点外还起作用。,简单几何体组成的场景设计,编写一个程序，实现下图的简单图形组合，尺寸和角度自定，保证形状基本相同。,3DMax2011安装,安装源文件：F:Tools3DMax2011运行Autodesk_3ds_Max_2011_Simplified_Chinese_Win_32-64bit.part1.exe安装组件时需要输入序列号（Serialnumber）:400-45454545，产品密钥（ProductKey）：128C1。见文件“安装说明.txt”第一次运行时需要激活，激活步骤见文件“安装说明.txt”。1)在软件激活界面点击“激活”（Activate）按钮，然后选择“我具有Autodesk提供的激活码”2)运行注册机，从激活界面复制申请码（Requestcode）粘贴到注册机的Request栏中，点击Generate按钮生成激活码（Activation）3)点击注册机上的“MemPatch”按钮（非常重要）4)注册机中复制激活码粘贴到软件激活界面的输入框中，点击“下一步”（Next），完成激活。,3DMax2011简介,3dsMax2011的工作界面（P10-P31)加载文件“打开文件-选定.max文件的路径工作视图（P13-P14)视图控制区（P15-P24)选择对象（P25-P31)选定渲染器“渲染”-“渲染器”-“制定渲染器”-“产品级：”-选取“mentalray渲染器”渲染效果单独显示窗口,3DMax2011简介,创建象棋“标准基本体”-“圆柱图”视图控制区（P15-P24)选择对象（P25-P31)选定渲染器“渲染”-“渲染器”-“制定渲染器”-“产品级：”-选取“mentalray渲染器”渲染效果单独显示窗口,3DMax2011简介,制作象棋模型“创建”-“标准基本体”-“圆柱体”-鼠标放在坐标中心，按左键拉出适当大小的圆，抬左键，再按左键拉出高度。（1）“修改”-“修改器列表”-“拉伸”-拉伸值：-0.1。（2）如果图形上没有显示出边线，可以按F4，显示出来,3DMax2011简介,（3）在图形上点击右键，选择转换为-转换为可编辑多边形，然后在右上角的修改器列表里选择顶点。（4）在前视图里框选中间的几排点(F-前视图,P-透视图,T-顶视图),3DMax2011简介,（5）在工具栏选择均匀缩放工具，将前视图修改为顶视图并进行放大操作，同时观察透视图里物体的比例。（6）再在前视图里框选中间两排的点，再选择缩放工具进行放大，同时观察比例。同时也可以调整模型高度，反复调整以达到合适的比例,3DMax2011简介,（7）目前这个模型是使用的初始参数，所以边上的环线只有4条，如果觉得边缘不够圆滑，可以在一开始建立模型的时候，增加高度分段和边数。(8)也可转换为可编辑多边形，然后在右上角的修改器列表里选择边。选择中间的一条边，按右边中间位置的“循环”，可马上选上中间一圈的所有的边，然后缩放。,象棋的UV展和贴图的生成,参考“象棋制作.avi”，制作效果如图。,象棋的UV展和贴图的生成,在3DMAX里选择导出文件，格式选择OBJ。然后打开UVlayout，点击Load，选择刚才保存的文件。左侧的Dir可以选择文件夹，然后右侧会显示出来那个文件夹里的文件。,象棋的UV展和贴图的生成,在操作区对模型的UV进行切割，把顶面和底面都切开。把鼠标悬停在要选择的边上，按C键就会看到边被选择上了（红色的是人为选择的，黄色的是程序智能延长的）。选择一圈之后按回车键，就能看到物体被切开了。底面也用同样方法切开。,象棋的UV展和贴图的生成,在侧边上选择一条线进行切开。把鼠标放在侧面的一条边上，按C健，选择好切口上所有的编后，按+S。,象棋的UV展和贴图的生成,将鼠标悬停在物体上，按D键送入展平区域。在左侧点击Display展开菜单，然后点选UV按钮。,象棋的UV展和贴图的生成,鼠标悬停在要展开的物体上，按shift+f键，展开UV，当没什么变化之后，按空格，然后等物体完全展开之后再按空格，如此依次将三部分都展开。,象棋的UV展和贴图的生成,空格+左键进行旋转，空格+中键进行移动，空格+右键进行缩放，将UV放在中间实线的红色框内。也可按中部的自动产生红色框。,象棋的UV展和贴图的生成,在左侧点击Save按钮进行保存，可以在下面的目录里进行重命名，这样就相当于另存为，之后关闭UVlayout。,象棋的UV展和贴图的生成,将UV保存成图片。打开3DMAX，导入刚才保存的OBJ文件。,象棋的UV展和贴图的生成,将UV保存成图片。选择模型，在右侧的修改器列表里选择UVW展开，然后点击下面参数中的编辑按钮。,象棋的UV展和贴图的生成,将UV保存成图片。在弹出的编辑UVW窗口中可以看到刚才展开的UV，在菜单栏选择工具-渲染UV，之后设置宽度和高度为1024，点击渲染UV模版。,象棋的UV展和贴图的生成,将UV保存成图片。在弹出的窗口中点击左上角的保存图像，选择PNG格式，也可选择为JPG格式。,制作贴图,将图片用PS打开，在右侧双击图层，选择描边，大小1，位置内部，颜色红色。,制作贴图,导入扫描好的象棋的图片，在右侧拖动图层，放在UV层下方，调整图片大小，对其UV的边线。,制作贴图,在底面扫描图片中截取部分木纹，采用复制的方法（不要采用拉伸的方法，否则纹理较粗）同样放入PS，作为侧面的贴图，并且按UV调整大小。,制作贴图,隐藏UV层，然后保存图片新建图层，在菜单中点击选择-色彩范围，然后点击文字上的颜色，调整颜色容差，把文字清楚的显示出来，点击菜单栏编辑-填充，选择黑色，然后把其他图层都隐藏。,赋予物体贴图,切换到3DMAX，点击工具栏的材质编辑器。,点选一个标准材质球，然后点击赋予物体。,赋予物体贴图,点击下面的贴图选项，展开之后点击漫反射颜色后面的none按钮。,赋予物体贴图,在弹出的窗口中选择位图，然后选择第一次保存的jpg文件点击凹凸后面的none按钮，选择第二次保存的png图片，调整凹凸后面的数值到合适的状态渲染查看状态，可以看到顶面和侧边面颜色深浅度不够吻合，所以要在PS里调整贴图的颜色，然后在3DMAX里重新载入贴图。,从3DMax导出模型,在3DsMAX2009中文件-导出-保存类型为“VRML97(*.WRL)”,保存到：（设定目录，如D:test，输入文件名abc，按保存)按保存键后，出现提示框，在下方“位图URL前缀”中使用前缀，“.maps”，按“确定”，只生成文件abc.wrl，不生成贴图文件在test下建议子目录maps，将MAX中的贴图文件（*.jpg)拷贝到testmaps中。将生成的abc.wrl也拷贝到testmaps中。在Lyinux中打开abc.wrl，将出现有贴图的三维场景。如果贴图有问题，也可人工添加语句：与material节点并列，加textureImageTextureurlimages/迷彩.jpg,从3DMax导出模型,另一种选择：按保存键后，出现提示框，在下方“位图URL前缀”中不使用前缀将MAX中的贴图文件（*.jpg)和导出的abc.wrl放在同一目录下。在Lyinux中打开abc.wrl，将出现有贴图的三维场景。如果贴图有问题，也可人工添加语句：与material节点并列，加textureImageTextureurlimages/迷彩.jpg,复杂几何体组成的场景设计,自己在3DMax中创建一个复杂的三维模型，最好有漂亮的贴图，然后将模型和贴图导入到Lyinux中，并能进一步编辑修改（加一个立方体，也有贴图，与三维模型不重叠）。,通用造型,PointSet点集见P49#VRMLV2.0utf8ShapegeometryPointSetcoordCoordinatepoint211,235,458colorColorcolor110,010,001,通用造型,IndexedLineSet线集见P50src/ch6/IndexedLineSet.lyxIndexedFaceSet面集见P52src/ch6/st1.wrlln124：DEFLine54Transformln141:geometryDEFLine54-FACESIndexedFaceSetln144:coordDEFLine54-COORDCoordinatepointln1027:TextureCoordinate见P84texCoordDEFLine54-TEXCOORDTextureCoordinatepointln2609:coordIndexln2620:texCoordIndexln5551-5584:另一个物体,通用造型,ImageTexture节点见P71ImageTexture图象纹理节点用于设置图象纹理的参数并将该纹理粘贴映射到造型表面。图象纹理是最简单最常用的一种纹理方式，它可以完成多种纹理效果。使用的图像文件格式有JPEG、GIF和PNG文件。textureImageTextureurlmaps/校门口的石头柱.jpgTextureCoordinate节点见P84TextureCoordinate纹理坐标节点定义了一组二维坐标，用于完成纹理和几何表面顶点间的映射。它通常用在IndexedFaceSet和ElevationGrid节点的texCoord域中。二维坐标反映的是：Coordinate的point域中各几何表面定点的三维坐标，所对应的纹理jpg文件图形中的二维坐标。,虚拟校园造型,造型文件WebRootModelst1.wrl、else.wrl纹理文件WebRootModelmaps*.jpg从3DsMAX中导出文件，在Lyinux中编辑和显示：将文理文件sky3.jpg存入目录E:workingcenter素材图片天空中在3DsMAX2009中打开E:游戏引擎应用实践-Lyinux天空天空.max文件-导出-保存类型为“VRML97(*.WRL)”,保存到E:游戏引擎应用实践-Lyinux天空天空.WRL将“天空.WRL”改名为“天空.lyx”用vrmlpad编辑，双击“天空.lyx”启动lyinux运行。,文本造型,Text1见P36不能显示汉字Text2见36不随镜头的旋转而旋转（通过自由视角体验）Text3见37随镜头的旋转而旋转（通过自由视角体验）Font见P37指定Text2和Text3的字体和文字大小,纹理映射,固有色纹理见P71包括ImageTexturePixelTextureTextureUnitTexture2视频纹理MovieTexture网页纹理HtmlTexture(P76)src/ch8/HtmlTexture.lyx凹凸纹理BumpMap,纹理映射,TextureTransform见P80纹理变换src/ch8/TextureTransform.lyxsrc/ch8/TextureTransform-test.lyx体验translation和rotation的作用Texture2Transform见P81对Texture2纹理进行变换,纹理映射,纹理坐标类节点TextureCoordinate见P84src/ch8/TextureTransform.lyxsrc/ch8/TextureTransform-test.lyx体验translation和rotation的作用TextureCoordinateEnvironmentTextureCoordinatePlaneTextureCoordinateCubeTextureCoordinateSphereTextureCoordinateCylinder,颜色设置,Color节点见P70BaseColor节点PackedColor节点,创建背景,Background节点见P87srcch9Background.lyx注意天空的颜色的梯度变换，skyColor与skyAngle的配合skyAnger的角度是以Y轴正方向为基准，正上方（天空的中间部分）是skyColr的第一组值的颜色，1.57是旋转90度后（X轴，靠近地面）的值，对应skyColr的最后一组值的颜色。利用leftUrl”cake.jpg”加载左边背景srcch9Background-test.lyx在虚拟校园中，不能用Background来设置天空和首钢医院等背景,而是做一个半球，将校园外面各个方向的照片拼接起来贴在半球模型上。,摄像机,默认摄像机：透视摄像机，位置不固定，方向和视角固定。透视摄像机：PerspectiveCamera节点见P89缺省位置（0，0，1）沿Z轴负向看在虚拟校园中Webrootmain.cc6ln105设置平行摄像机：OrthographicCamera见P90平行透视摄像机用来设定某一个物体总是出现在视线的前方，且随着是视线的变化而跟着变化。src/ch9/OrthographicCamera.lyx注意：position对Sphere位置的影响无论鼠标如何旋转，球的位置不受影响，与摄像机的位置总是position指定的相对位置。,摄像机,默认摄像机：透视摄像机，位置不固定，方向和视角固定。透视摄像机：PerspectiveCamera节点见P89缺省位置（0，0，1）沿Z轴负向看在虚拟校园中Webrootmain.cc6ln105设置DEFcameraPerspectiveCameraposition-2.503504814.3499611.280499orientation-0.981405020.17352362-0.0821133550.25843763nearDistance0.059939999farDistance393.82602focalDistance26.330042参数值来自于在3DsMax中调试好的位置,摄像机,平行摄像机：OrthographicCamera见P90平行透视摄像机用来设定某一个物体总是出现在视线的前方，且随着是视线的变化而跟着变化。src/ch9/OrthographicCamera.lyx注意：position对Sphere位置的影响无论鼠标如何旋转，球的位置不受影响，与摄像机的位置总是position指定的相对位置。,摄像机,NavigationInfo节点：NavigationInfo导航节点创建一个观察者的替身，这个替身是不可见的。利用替身的视角，按照不同的视点导航方式，在虚拟现实的空间里漫游，浏览场景和造型。该节点对替身的外表尺寸，浏览方式，浏览速度，头