虚拟校园三维模型设计与制作指南

目录

摘要..................................................................2

序言..................................................................4

1.论文H勺选题背景与研究意义...........................................5

1.1选题的背景.....................................................5

1.2论文的研究意义.................................................5

2.目前虚拟现实系统的重要问题与发展方向.............................5

2.1虚拟现实系统中场景建模日勺问题...................................5

2.2虚拟现实系统中场景绘制日勺重要问题..............................6

2.3虚拟现实系统此后的发展方向....................................7

3.虚拟校园系统的三维建模............................................7

3.1场景H勺建模技术.................................................7

基于图形绘制的建模技术.....................................7

基于图像的建模绘制技术.....................................8

基于图形与图像的混合建模技术...............................9

3.2层次细节模型生成和绘制........................................9

3.3系统日勺建模措施.................................................1()

4.建模设计与数据体现................................................11

4.1三维建模日勺原则.................................................11

4.2实体建筑H勺构建.................................................12

构建实体建筑的基本原理.......................................12

实体建筑H勺构建................................................12

5.建模中常见的问题.......................................................16

5.1过度强调细节.......................................................16

5.2实体拼接组合的位置关系不对的.....................................16

5.3存在冗余多边形.....................................................17

结束语.....................................................................18

参照文献...................................................................19

道谢.......................................................................20

摘要

伴随计算机技术、通信技术及其他有关技术的飞速发展，虚拟现实的仿真技术也

日益成为目前研究的热点。一般老式的校园三维立体图内容单一，缺乏实体感，实用价

值受到限制，而虚拟校园是将虚拟现实技术引入到“数字校园”的研究中，为校园的规

划和设计提供了一种全新的手段。虚拟校园三维模型不仅能自然、真实、形象地体现现

实世界日勺对象，并且拓展了现实校园的时间和空间维度，从而扩展其功能。

本文在分析了虚拟现实(VirtualReality)技术的概念、基本特性及其在国内外发

展应用状况的基础上，结合校园的详细状况，构建了基于Web日勺VCS虚拟校园系统采用

图形与图像混合建模技术，实现了VCS虚拟校园系统的三维建模，并对虚拟世界中复杂

物体建模技术进行了探索，总结出了树木、花草等复杂对象建模的一般措施，分析并处

理了几何体的纹理映射问题，极大地减少了场景制作日勺工作量。

关键词：虚拟校园，三维建模,

Abstract

Withthedevelopmentofcomputertechnology,communicationstechnology,andother

relativetechnology,thesimulationtechnologybasedonvirtualrealityisahotresearchissueat

present.Thetraditionalcampus'sillustrationisalwaystoosimpleandlacksthereality.Asa

resultitspracticalvalueisoftenlimited.Introducingvirtualrealitytechnologyintothe

researchofnumericalcampuscanprovideanewmethodforcampusdesignand

planning.Virtualcampus3Dmodelspacenotonlyofferthenatural,real,visualandvivid

representationofrealworldbutalsocandeveloplimeandspaceofcampus,sequentially

extenditsfunction.ThispaperexpatiatesonconceptandcharactersoftheVirtualReality

system.ltexpoundsthestatusofthedevelopmentandapplicationofVRalso.Thevirtual

campussystembasedonwebisrealizedaccordingtosomeconcreteconditionsofcampus.lt

includes3Dmodeling,roaming,multimediaplayingandrealtimeinteraction

ThetechnologyofGraphicandImage-BasedModelingandRenderingisadopted,and

3Dmodelofvirtualcampussystemwereaccomplished.Thegeometrymodelingofcomplex

objectisexploredinVR,andcommonlymeansweresummedupsuchastrees,flowerand

grassetc.Thispaperalsoanalyzedtexturemappingproblemsofbigandsmallgeometry

object,whichcanreduceworkloadofbuildingscene.

Keywords:Virtualcampussystem,3Dmodel

序言

虚拟现实技术是运用计算机生成一种高逼真日勺模拟环境，通过多种传感器接口使使

用者“沉浸”到这种环境中，实现使用者与该虚拟环境直接进行“交互”的技术。立体

式虚拟校园能给使用者创立一种使他感受到身临其境日勺环境，建模技术是整个立体式虚

拟校园建立的基础，是建立立体式虚拟校园日勺关键技术，是整个虚拟现实技术的骨架。

本文以潍坊学院虚拟校园的设计为研究对象，以潍坊学院校园为虚拟空间，以建立

潍坊学院虚拟校园为目H勺，探讨了建立立体式虚拟校园日勺建模技术与数据体现措施。论

文从三维模型在计算机内的表达着手，从本质上探讨了三维模型日勺表达方式，为所有建

模日勺原理提供了理论根据。论文分析了虚拟现实技术中的三维建模技术的措施、特点，

针对虚拟校园中H勺多种不一样类型的物体的建模措施及其数据体现措施分别进行了深

入地探讨。针对校园中出现日勺地形，实体建筑，自然景观，粒子系统等实体的建模措施

做了详细的分析，这些建模措施具有一定口勺针对性，符合事物自身的特点，对不一样类

型的事物具有很强的代表性，体现了虚拟现实建模技术的某些重要概念和措施。

1.论文的选题背景与研究意义

1.1选题的背景

虚拟现实(简称VR)技术是指运用计算机建立的人工媒体空间，它是模拟日勺，但又是

具有真实感日勺，通过多媒体传感交互设备使人进入一种虚拟日勺环境，并提供一种模拟现

实H勺操作环境，运用计算机生成逼真的三维视觉、听觉、触觉的感观世界，使人们对所

研究的对象和环境获得身临其境口勺感受，从而提高人类认知的广度和深度，拓宽人类认

识客观世界的“认识空间”和“措施空间”，最终到达更本质地反应客观世界的实质(l]o

VR有三个最突出的特性:沉浸感(Imnlersoin),让参与者有身临其境的真是感觉;交互性

(Interactino),通过使用壶拟交互设备实现参与者与虚拟环境(virtualEnvironment)对象日勺

自然交互与操作；设想(Imagination),是指虚拟环境可以使人沉浸其中并且获取新的知

识，提高感性和理性的认识，启发人的发明性思维[1](2]o目前，伴随虚拟现实技术

的日趋成熟，“数字地球”与“数字都市”的逐渐完善，网络教育与数字校园的结合已

成为一种必然的趋势，人们已经不满足于对校园环境H勺浏览，基于教学、教务、校园生

活为一体的三维可视化虚拟校园建设孕育而生。基于这种情形，建立立体式虚拟校园是

非常必要的。

1.2论文的研究意义

“虚拟校园”包括信息的获取、处理和应用，采用不一样方式的遥感与非遥感手段

获得海量的校园数据•，将校园信息按地理坐标组织，对校园内部及周围环境进行建模，

在计算机中重现真实的校园原貌（3]o本文将潍坊学院校园口勺基础设施以逼真的三维景

观形式体现，不仅可以提高学校教学、科研、后勤保障等管理工作的效率，还可用于

Intenret上公布，向国内外展示学校校园风光、历史沿革、科研成果、院系和专业设置、

教学设施与成果、国内外合作交流等广泛日勺应用前景和推广价值。虚拟校园口勺建立，将

会提高我校日勺著名度，对我校的发展及形象宣传具有重要的价值和积极作用。虚拟校园

中日勺三维建模是整个立体式虚拟校园建立的关键。三维建模技术是整个立体式虚拟校园

建立的基础，是整个虚拟现实技术的骨架。

2.目前虚拟现实系统的重要问题和发展方向

技术上，虚拟现实系统H勺重要问题集中体目前场景建模、场景的实时绘制几方面，

分述如下：

2.1虚拟现实系统中场景建模的问题

在虚拟现实系统中首先要做口勺第一步是生成虚拟场景，也就是我们一般所说的场景

建模。目前世界范围内围绕虚拟场景建模问题的处理方式重要有如下两种，其一是基于

计算机图形学的三维几何模型建模G(ocmeyrt一BasdeMdoelni助，又称为基于图形的建

模(Grpahics—BasdeMdoelin幻，另一种建模方式是近几年发展起来口勺基于图像口勺建模

(mlgae—BasdeMdoeling)技术，它采用待建三维虚拟空间的多幅图像样本，在一定口勺

图像处理算法和视觉计算算法的基础上来构造三维场景。这两种建模措施各有优缺陷，

基于计算机图形学丛J几何模型建模的长处是，顾客可以以便地与虚拟场景中的虚拟对象

进行交互，也可以以便地获取虚拟对象日勺深度信息，由于深度信息是三维图形最基本日勺

特性，同步“以人为本”的交互性能深受大家的青睐，基于图形日勺建模方式在众多虚拟

现实系统中得以广泛应用。其缺陷是几何模型三维场景的真实感是建立在对儿何物体表

面材质日勺光照模型基础上的，其阴影和纹理要在基于某种光照模型的计算下，通过硬件

绘制，并配以图形加速性能显示出来，这在场景模型复杂H勺状况下，将会因计算量较大,

而产生延时，从而使场景日勺复杂度受到限制；基于图像的三维场景建模是在对场景己有

图像集合处理的基础上生成口勺，其长处是计算量较小，对硬件的规定不如几何建模那样

高，缺陷是场景中的虚义物体是图像中的二维对象，因而顾客很难，甚至不能与这些虚

拟对象进行交互操作，，此外基于图像的三维场景建模的虚拟现实系统，在顾客的使用

过程中，仅能定点游览或小范围的变动视点，而不能随意漫游，极大地限制了该措施日勺

使用。一•种很好的方略是结合这二种建模措施，取长补短，使虚拟现实系统的性能愈加

完善，目前的混合建模措施由此而生。一般虚拟现实系统的场景都较为庞大繁杂，并且

一般日勺图形图像API都不支持绘制复杂欧J对象，假如直接在应用程序中生成，非常啰嗦

复杂、工作量巨大，同步计算机的软硬件规定很高。目前通用的做法是预先生成系统日勺

有关模型，然后在应用程序中进行调用。国外有某些专用的建模工具(并配置专用的引

擎工具）如:MULTIGENCREAIER、WORLDTOOL等，而国内这方面还没有较为成熟日勺

应用软件，因此进行这方面口勺工作很有现实意义。一种变通口勺做法是运用如3DSMAX.

AlJQTCAD.3DsTuDIO等通用软件进行建模，由于这些通用软件并没有为虚拟现实系统提

供专用H勺接口，使用这些通用软件叫一种重要问题是需要理解这些软件的文献格式，开

发专用的接口，以便虚拟现实系统能根据系统开发者的规定调用建成日勺场景模型。

2.2虚拟现实系统中场景绘制的重要问题

虚拟现实系统中场景模型的复杂度和交互实时性之间的矛盾是虚拟场景绘制中存

在叫重要问题，也是制约虚拟现实应用发展FJ瓶颈技术。实时三维图形绘制和加速技术

是目前计算机图形、虚拟现实技术中重要的研究领域和极富挑战性欧I课题。伴随虚拟现

实技术应用日勺深入，计算机所绘制的场景日益复杂、逼真，远远超过了计算机硬件绘制

能力。尽管计算机图形软、硬件技术水平飞速发展，许多图元日勺绘制可通过硬件来实现

加速，不过远远不能满足人们日勺应用需求。并且，虚拟现实技术的许多应用领域（如:协

同式计算机辅助设计、虚拟场景漫游、飞行仿真、vR游戏、远程医疗和数字地球等）都

规定顾客能在交互式的帧频率下同场景中的对象进行实时操作和理解。

2.3虚拟现实系统此后的发展方向

目前虚拟现实系统发生着日新月异的变化，从国内外研究的进展状况来看，虚拟现

实的研究结合目前的多种计算机技术和各行业的发展而飞速前进，与网络结合发展了网

络虚拟现实系统、分布式虚拟现实系统。由单投影应用发展到多投影应用，与智能化技

术相结合发展了智能虚拟环境，根据建模方式的不一样虚拟现实技术逐渐向增强现实技

术、混合现实技术发展,

3.虚拟校园系统的三维建模

构造一种三维虚拟校园系统的重要工作之一是运用三维场景建模技术在计算机中

生成逼真、等同现实世界H勺虚拟世界。由于人的信息感知重要来源于视觉，而虚拟世界

的逼真程度直接影响整个虚拟校园的I沉浸感，因此，三维场景模型构造在整个系统中占

有非常重要口勺地位。伴随对虚拟现实场景中三维模型逼真度规定口勺不停提高，选择合适

的建模工具以及掌握必要的三维模型生成技术将有助于虚拟环境口勺建立。

3.1场景的建模技术

基于图形绘制的建模技术

基丁图形绘制H勺建模技术（Graphic-BasedModelingandRendering---GBMR,简称

几何建模法）是充足运用计算机图形学技术进行虚拟环境日勺建模和绘制。首先对真实世

界进行抽象，用多边形构造虚拟景观（包括地形、建筑、实体、树木等）口勺三维几何建模,

并建立虚拟环境中的光照和材质模型，然后进行纹理映射及控制参数设定，运用计算机

由模型实现多边形处理、着色、消隐、光照以及投影等一系列绘制过程，产生虚拟场景,

在输出设备上实时渲染绘制视景画面，从而完毕对整个场景的漫游和交互［£］。几何建

模法实现的虚拟场景大多具有精确对应的几何模型，得到的场景显得比较细弑、逼真，

同步便于顾客与虚拟场景中虚拟对象日勺交互，以及对虚拟对象的深度信息进行直接获

取。虽然在规划设计阶段，只要有有关的建筑图纸，按照对应比例与尺寸，同样可以完

毕场景的构建与漫游，即可以实现虚物实化［6］。几何建模法应用时间较长，技术路线

比较成熟，国内外都研发了许多建模工具及控制集成软件，这些都使得几何建模法目前

实际应用比较广泛。但在场景模型比较复杂口勺状况下，几何建模技术也存在某些局限性:

一是对复杂场景进行详细建模太过啰嗦，工作量大，费时费力：一是当场景模型复杂时.

实时显示的计算量较大，而使顾客与虚拟场景无法实时交互，顾客对场景中虚拟对象日勺

操作也无法得到实时的反馈，场景难以到达完全逼真；三是场景实时渲染绘制对计算机

软硬件规定较高。这将使场景的复杂性因硬件的处理能力而受到限制，从而使对复杂场

景日勺建模难以实现。

基于图像的建模绘制技术

基于图像的建模绘制技术(Image-BasedModelingRenderingIBMR)是指用预先

获得日勺一组图像(合成日勺或真实的)来表达场景的形状和外观；而新图像的合成则是通过

合适地组合原有图像来实现［7］。基于图像建模的措施可以克服复杂场景三维建模的困

难，并且可以使用真实世界H勺图像提供更丰富的细节，较轻易得到与真实环境相近的效

果，生成图像的质量独立于场景日勺复杂性。其计算量较小，也不受场景复杂度的限制，

且对硬件的规定也不及基于图形口勺建模高，还可以在微机上实现。但由于场景中口勺虚拟

物体是图像中的二维对象，因而顾客很难甚至不能与这些二维对象进行交互，出现漫游

失真，该措施适合于基于真实自然场景的三维虚拟环境的建立。此外，获得实景图像需

要高性能的摄影与摄影器材，得到的大量图像文献也需要大量的存储空间，这些都使它

日勺应用受到了某些限制［8］。

从以上对两种技术H勺简介可以看出：与GBMR相比较，IBMRH勺长处在于:

建模轻易：不需花费大量的人力和技巧，一般的IBMR意义下的建模过程重要是一

种系统怎样组织和联络既有获得数据日勺问题，向不是需要所有的几何细节。顾客需要做

日勺事情重要是拍摄照片以及某些简朴日勺交互操作，虽然需要某些额外日勺儿何信息，IBMR

系统一般也是重要通过计算机视觉的知识进行自动的提取和匹配，而不需要人工H勺繁复

劳动。

绘制快：不需要复杂的计算，直接从已经有的视图中合成新视图，绘制时间不依赖

于场景的复杂度，它所构造日勺场景模型一旦建立，在绘制输出时和场景的复杂度没有关

系，只跟采样与显示辨别率有关。在场景复杂度增长时，它日勺显示输出时间是一种常数,

不会由于场景复杂度增长而引起“屏闪”现象。由于绘制速度快，可以在低级微机上实

时生成场景，无需高档口勺图形专用硬件，这是IBMR技术的一种明显优势。

真实感强：由于所有景物的形状、光照、材质和纹理等效果都是来自真实拍摄的照

片，而不是通过模型计算生成光照与纹理图像，真实场景的显示轻易到达很高的逼真效

果，是老式基于几何措施无法比拟欧I，这是IBMR技术相对于老式几何建模绘制技术最

明显日勺一种优势。“算量小：基丁几何日勺措施需要建立场景完整日勺、精确日勺体现，绘制

时也要对整个场景进行计算和存储。相反，IBMR技术只需要离散日勺相片采样.绘制时也

只要对与目前视点相邻的图像进行处理，因此计算量远远不大于传记录算机图形学建模

⑼[10]。

基于图形与图像的混合建模技术

可以看出GBMR和IBMR这两种措施各有优缺陷，假如采用基于图形与图像混合建模

技术就能将两者日勺长处集于一体，在应用中扬长避短。既防止复杂场景几何模型H勺大量

计算，又满足实时性规定［11］。混合建模技术的基本思想是先运用IBMR构造虚拟场景

的环境来获得逼真的视觉效果，同步对虚拟环境中顾客要与之交互的对象运用GRMR来

进行实体构建，这样既漕长了场景真实感，又能保证明时性与交互性，提高顾客的沉浸

感，在实际应用上，这种技术将很故意义［12］。尽管基于图形与图像口勺混合建模技术集

基于图形渲染建模与基于图像建模的长处于一体，不过其实现也带来诸多技术上的困难

和人机交互日勺难度，如两种场景的无缝连接和交互时的场景变换等问题尚待优化，因此,

这种图形与图像日勺混合使用与真正意义上的混合建模技术尚有很大的距离。为了防止复

杂场景几何模型日勺大量计算，构造真实感强、逼真度高、实时性强的校园场景，VCS虚

拟校园系统采用基于图形与图像的混合建模技术作为三维场景模型建立的最重要建模

技术［13］。

3.2层次细节模型生成和绘制

同一种物体，把它放到远近不一样日勺位置，人的眼镜所能看到的该物体细节日勺详细

程度是不一样样的，在观点离物体比较远口勺状况下，再详细口勺模型，也只能看到大概口勺

轮廓，因此假如此时仍然选用细节非常详细的物体模型参与该模型远景的生成，则是一

种挥霍，应当用一种相对比较简朴但又能体现其重要轮廓的模型取而代之。有效的措施

是，根据这一视觉规律，预先为同一种物体建造一组详细程度有差异的几何模型，计算

机在生成视景时，根据该物体所在位置离视点距离的大小，调入对应详细程度的模型参

与视景的生成，以节省计算时间，增强视景日勺“实时”效果，其实现措施就是为物体建

造一组详细程度不一样日勺模型。

目前的层次细节技术的研究重要集中于怎样建立原始网格模型日勺不一样层次细节

模型以及怎样建立相邻层次日勺多边形网格模型之间的几何形状过渡。对于原始网格模型

日勺不一样层次细节日勺模型建立，我们假设场景日勺模型都是三角形网格(在实际应用中，

为了绘制以便，三维场景最终一般都被转化为三角形网格)，从网格日勺几何及拓扑特性

出发，存在着三种不一样基本简化操作，分别是：

(1)顶点删除操作。删除网格中的一种顶点，然后对它的相邻三角形形成的空洞作

三角剖分，以保持网格日勺拓扑一致性。

(2)边压缩操作。把网格上口勺一条边压缩为一种顶点，与该边相邻的两个三角形退

化(面积为零)，而它的两个顶点融合为一种新的顶点。

(3)面收缩操作。把网格上日勺一种面片收缩为一种顶点，该三角形自身和与其相邻

H勺三个三角形都退化，而它日勺三个顶点收缩为一种新H勺顶点。

3.3系统的建模措施

虚拟场景模型是整个实时漫游系统的基础，模型日勺好坏直接影响运行日勺效果和场景

的逼真度，过多H勺模型细节会严重减少基于Web场景图形的绘制效率，因此在建模过程

中往往要在模型日勺细节度和复杂性之间寻求平衡，必要时用纹理替代模型细节。完全用

VRML语言建立复杂的三维模型是相称啰嗦的并毫无直观性可言，而3DSMAX强大口勺三维

建模功能刚好可以弥补VRML这方面的局限性3DSMAX是一种功能强大的可视化建模工

具，只要综合运用3DSMAX中提供的多种建模措施和工具，就可以得到合乎顾客需要日勺

模型，一般对于复杂的造型采用它，3DSMAX支持VRML文献格式的输出，通过VRML插

件辅助工具，可以直接输出场景，包括几何造型、材质、动画等，大大简化了VRML编

程复杂度［14］。

在VCS虚拟校园系统场景的构建中，充足运月了3DSMAX8.0给顾客提供的多种建

模措施，分别如下所示：

(1)直接创立几何体对象。3DSMAX内置了许多基本的几何体模块，例如球体、立方

体、圆柱体、三角锥等，顾客只要拖动鼠标定义对象日勺尺寸，或者在命令面板中直

接用键盘输入多种位置、大小信息，3DSMAX就会生成某些基本几何体，在对这些基本几

何体进行一系列口勺编辑，既可以得到所要创立的对象。

(2)使用样条曲线图形。样条曲线是一种根据数学原理弯曲日勺特殊类型曲线，它们

一般是在三维空间中绘制的二维曲线，3DSMAX通过给二维图形添加厚度(Extrude)、旋

转(Lathe)样条曲线来仓J立三维对象。

(3)使用网格(Mesh)对象。网格对象是大多数3D文献类型使用的)默认模型类型，包

括流行的3D格式3DSDXF都是以网格的形式存储出J。3DSMAX可以把某些简朴的几何体

转换为网格对象，然后通过编辑修改器(Modifier)对网格对象的I次对象，如顶点

(Vertex),边(Edge)、面(Face)、多边形(Polygon)和体元素(Element)进行编辑,从而

得到根要得到的复杂模型［15］。

(4)使用面片(Patch)对象。面片的使用措施类似于网格，它们的区别仅在于生成图

形口勺数学原理基于Web的VCS虚拟校园系统口勺构建不一样，网格对象用平面方程来包围

几何体口勺表面，面片则是用Bezier曲线来迫近物体表面，它是多边形网格对象【付补充。

(5)使用复合(Compound)对象。它重要是通过对己得到日勺简朴模型进行变形

(Morph),离散(Scatter)、包裹(Conform)、连接(Connect)、形体合并(ShapeMerge)、

布尔运算(Boolean),放样(Loft)等过程生成顾客需要日勺复杂模型［16］。

(6)用NURBS对象。NURBS是Non-UniformRationalBSplines(非均匀有理B样条

曲线)日勺首字母缩略词，从这个名字就可以懂得它是基于NURBS曲线原理来构造三维物

体的U

⑺放样(Loft)对象。放样是来自造船业口勺一种术语，它借用了造船业的思想，先创立

并定位横截面，然后定义一种放样途径，让横截面沿途径拉伸，从而得到二维对象［17］。

在3DSMAX中对三维模型建模成功后，保留为VRML文献格式，不过这种文献数据

量大，为适合网络实时传播，就必须对模型进行优化，即在保证模型不失真的状况下优

化模型，尽量减少文献日勺数据量。然后输出日勺文献在Vrmlpad2.0编辑环境下由VRML自

身日勺节点实现某些场景或物体的组合以及交互性和动态行为等。

4.建模设计与数据体现

4.1三维建模的原则

建造模型时，要明确建模H勺目的和规定。目的和规定不一样，模型建造的复杂度也

必然不一样。一般来说，模型的建造要遵照两条最基本原则：第一，数据的可靠性。建

模时，搜集的数据和有关信息必须精确可靠，否则必然导致很大偏差。因此不仅要搜集

到最新的、精确H勺资料信息，并且要到实地进行考察e第一，模型必须与原型具有某种

程度的相似性。这就是相似性原理，它是建模的基础。在虚拟校园建模中，这就规定对

没有精确数据的物体不能杜撰数据，而是要通过某些措施估计出大体符合实际的数据信

息。模型建好后，还应当反复验证，直到满意为止。

4.2实体建筑的构建

4.2.1构建实体建筑的基本原理

实体建筑是虚拟场景中H勺主体部分，实体建筑的建模重要运用的是体素构造表达日勺

原埋，使用建模工具从形状和外观上对实体进行模拟，按照建筑物的外部形状，逐渐分

解为轻易构造的简朴模型，然后进行正则集合运算形成复杂的建筑模型，同步采用纹理

映射等辅助技术手段，增长模型口勺真实感。

4.2.2.实体建筑的构建

(1)获得建模数据。潍坊学院虚拟校园日勺建筑外观与几何形状等规定日勺数据重要来

自学校日勺建筑图纸，包括平面图、剖面图、立面图及建筑效果图等。

(2)确定模型口勺层次构造。由于系统使用的建模工具Cerator采用树状层次构造来

组织管理模型，因此建模时首先要按照建筑物的构造进行层次分解。

⑶进行可视建模过程(4),。按照所确定的模型层次构造和建筑图纸，在Cerator

中运用建模工具箱逐层进行可视建模。注意模型口勺尺寸形状要与建筑图纸标注的相似。

建模的原则是快和省。快是指只对外部可视口勺部分进行建模，用多边形迅速构建模型的

外部框架；省是指要尽量减少所使用n勺多边形啊个数，使用至少的多边形获取相似口勺直

实感。在不影响外观效果的前提下，尽量合并可以合并的面。

(4)清除冗余多边形。描述实体模型表面的数据常常存在冗余现象，这里的冗余多

边形重要是指在实体外部观测模型时不可视H勺部分。例如，楼体H勺底座面；内墙面及楼

层之间口勺连接面等。由于场景浏览时它们处在不可见的位置，因此清除它们并不影响实

体口勺视觉效果，而消除这些冗余多边形则可以在很大程度上减少整个场景的复杂度。

(5)使用纹理映射。对于门、窗、阳台栏杆等每栋建筑都具有且数量较大的细节部分,

我们一般采用纹理映射H勺措施，在对应位置H勺多边形表面上贴上纹理图片，用来替代详

细的模型。这样处理可以减少模型的多边形数目和复杂程度，提高系统的实时渲染时间

和响应速度。只要视点穴过于靠近建筑物，纹理映射并不会减少建筑物模型的逼真程度。

如下就是模型制作过程中的建造口勺几种实体建筑模型：

4.2

4号教学楼

图4.37号教学楼

图4.5公寓楼群一角

图4.6图书馆

5.建模中常见的问题

5.1过度强调细节

一般来说，模型H勺细节程度是影响其逼真性的重要原因之一。细节程度越高，模型

越逼真。不过.建立模型的目的是为了给虚拟现实系统发明一种虚拟环境，并在其中实

现漫游等任务。因此在建模时还需要考虑到整个系统的综合性能。假如在建模时过度强

调细节，对于所有构造和表面特性都采用多边形来实现，而忽视了数据库整体构造的优

化设计，不仅会使工作量骤然增大，并旦也许导致整个系统的运行速度下降，性能减少。

因此，在建模过程中一定要有整体观念，意识到模型细节和系统性能之间的互相制约性,

不可盲目追求直卖而无限细化模型。

5.2实体拼接组合的位置关系不对的

许多物体不是用一种简朴的几何形状就可以描述，它们常常是由多种实体拼接而成

的。但这并不是简朴的搭积木，假如拼接组合的位置关系不对的，会引起模型局部闪烁,

这种现象的产生日勺原因有两个：

(1)多边形位置重叠导致的z值争夺。假如两个或两个以上多边形的某些点在空间

位置上具有相似H勺深度值(Z值)，那么在使用Z-buffer消隐算法进行图形显示时，无

法对内判断哪一种多边形的点应当优先显示。于是出既白的帧显示这个多边形上廿勺点，

有的帧显示那个多边形上的点，从而引起画面的闪烁。进行合适n勺多边形剪切或子面设

置就可以防止这一现象的产生。

(2)用凹多边形表达实体表面。大多数图形系统都明确规定，不能使用凹多边形绘

制实体表面。一般地，图形系统对实体表面的凹多边形进行自动切分或赔偿，将一种凹

多边形分解或拼凑成为多种凸多边形。但这种自动转变很也许与最初的建模设想不吻

合，于是最佳的处理措施就是在建模时就将凹多边形切提成若干凸多边形的组合。

5.3存在冗余多边形

描述实体模型表面H勺数据常常存在冗余现象，单独建模的实体在进行模型整合时也

会发生数据冗余。消除这些冗余的表面多边形可以在很大程度上减少整个系统H勺复杂

度。除了上述三种问题之外，建模过程中不合理的技术运用还时常产生纹理闪烁、光照

和透明效果失真.等一系列问题。处理这些问题H勺措施各不相似，如光照失直问题，一般

由于使用了过大的多边形引起的，可采用多边形分割的措施予以处理

结束语

虚拟现实(VR)是近几年来国内外科技界关注日勺一种