基于Multigen城市三維建模講義

1、基于Multigen城市三維建模講義 Multigen Creator 和Vega Multigen-Paradigm的軟件產(chǎn)品Creator和Vega，是 用于三維實時應(yīng)用的基本工具。 場景的建立：建立大規(guī)模的虛擬現(xiàn)實場景，從一個 開發(fā)區(qū)、一條街道乃至一個城市、數(shù)個省市的大地 環(huán)境虛擬。基于Creator的城市三維建模 交互漫游控制：借助語言開發(fā)，實現(xiàn)全方位的實時 交互控制漫游，使用戶可以在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中自由 行走、飛行和進行查詢工作?；赩ega的二次 開發(fā) 基于Multigen城市三維建模講義 基于Multigen的城市三維建模 主 講：余 長 慧 基于Multigen城市三維建模講義

2、Multigen Creator 實時三維模型創(chuàng)建軟件Creator是美國MultiGen 公司的新一代實時仿真建模軟件，是一個功能強大、 交互的三維建模工具；它在滿足實時性的前提下生 成面向仿真的，逼真性好的大面積場景。 它可為二十五種之多的不同類型的圖像發(fā)生器 提供建模系統(tǒng)及工具，它的 OpenFlight格式在實 時三維領(lǐng)域成為最流行的圖像格式，在專業(yè)市場的 占有率高達80% 以上，并成為仿真領(lǐng)域的行業(yè)標準。 基于Multigen城市三維建模講義 Creator功能模塊 Creator的基本建模工具：手工創(chuàng)建三維模型， 并可對地形、特征、模型等加入如顏色、材質(zhì)、 紋理等功能，使模型更真實

3、。 Creator的視景數(shù)據(jù)庫OpenFlight(.flt)： 地形、特征、模型和各種屬性，組成了Creator視 景數(shù)據(jù)庫，且能被OpenGL API支持。 Creator的專項工具：Creator提供了專項的工 具用于建立一些景觀特征，如樹、建筑物創(chuàng)建向 導(dǎo)，創(chuàng)建道路的專門工具等； 基于Multigen城市三維建模講義 Creator的地形工具：是一種快速創(chuàng)建大面積 地形數(shù)據(jù)庫的工具，它可以使地形精度接近真實 世界，并帶有高逼真度三維文化特征及圖像特征； 它利用衛(wèi)星采集得來的地形數(shù)據(jù)自動生成地形， 可以將源數(shù)據(jù)，如衛(wèi)星照片和數(shù)字高程數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn) 成Creator的文件格式并用這些文件在Cre

4、ator中 創(chuàng)建地表模型； 源數(shù)據(jù)中包括的特征數(shù)據(jù)，也能被轉(zhuǎn)化并引入到 Creator中，用來在地形上加入屬性特征，如道 路、河流和建筑物等。 基于Multigen城市三維建模講義 Creator應(yīng)用和實例演示 城市仿真：大規(guī)模城區(qū)建模，使用數(shù)字高程數(shù) 據(jù)，影象數(shù)據(jù)，特征數(shù)據(jù)和紋理庫，構(gòu)建高逼 真度的城市仿真場景； 城市中心區(qū)仿真：可以真實模擬城市中心商業(yè) 區(qū)、街區(qū)，建立三維虛擬街區(qū)； 房地產(chǎn)：構(gòu)建數(shù)字化小區(qū)，用于物業(yè)管理，樓 盤銷售等 規(guī)劃、建筑方案設(shè)計：如規(guī)劃方案設(shè)計的真實 表現(xiàn)，建筑物設(shè)計的真實場景生成等； 基于Multigen城市三維建模講義 實例演示 數(shù)字化小區(qū)：武漢市經(jīng)典住宅小區(qū)麗

5、島花園, 打開Vega的Lynx應(yīng)用程序界面； 打開文件（D:(E:）/Multigen Creator實驗和演示/ 演示程序/麗島花園/lidao.adf 選擇Preview菜單下的Active Preview； 觀看三維效果，先選中Windows中Option的Stereo; 基于Multigen城市三維建模講義 數(shù)字街區(qū)：佛山商業(yè)步行街的數(shù)字化模擬 使用Lynx打開文件（D:(E:）/Multigen Creator 實驗和演示/演示程序/步行街/zumiao.adf 選擇Preview菜單下的Active Preview； 觀看三維效果，先選中Windows中Option的 Stere

6、o; 使用鼠標進行控制左鍵前進，右鍵后退 基于Multigen城市三維建模講義 數(shù)字黃河 使用三門峽到花園口黃河區(qū)段1:250000DEM和 1:250000TM影象，創(chuàng)建真實地形數(shù)據(jù)庫，進行數(shù)字 黃河的建設(shè)； 使用Lynx打開文件（D:(E:）/Multigen Creator實 驗和演示/演示程序/數(shù)字黃河/huanghe.adf 選擇Preview菜單下的Active Preview；觀看三維 效果，先選中Windows中Option的Stereo; 數(shù)字黃河定義了一條即定路線進行瀏覽 基于Multigen城市三維建模講義 學(xué)習(xí)內(nèi)容 大面積城區(qū)基礎(chǔ)建模 以CAD數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)底圖，進行城區(qū)基

7、礎(chǔ)建模， 學(xué)習(xí)Creator的基本建模工具； 快速創(chuàng)建大規(guī)模地形數(shù)據(jù)庫 學(xué)習(xí)如何使用Creator的地形工具，創(chuàng)建大 規(guī)模的地形數(shù)據(jù)庫，并導(dǎo)入高逼真度的三 維文化特征及圖像特征； 基于Multigen城市三維建模講義 Creator基本建模工具 Creator主界面： 應(yīng)用程序窗口、工具欄 包括各個窗口和主要面板的功能； Creator基本建模工具，工具欄，工具箱 的功能介紹； Creator的專項工具，包括路、樹、建筑 物向?qū)Чぞ撸?基于Multigen城市三維建模講義 大面積城區(qū)基礎(chǔ)建模開發(fā)步驟 首先，從頂視圖角度，獲取整個仿真區(qū)域、區(qū)塊 (Blocks)和建筑物精確的“尺寸”和“位置”數(shù)

8、據(jù)，對 整體布局進行基本的定位，以保證最終完成的視景三維 數(shù)據(jù)庫的精確性。數(shù)據(jù)可以有兩個來源，1）二維的DXF 文件（AutoCAD），2）地圖/航拍正投影象數(shù)據(jù)； 對城區(qū)進行分塊，分塊的目的在于有效地減少模型的數(shù) 據(jù)量。Creator可以通過外部連接根據(jù)模型位置組織整 個場景，減少模型的數(shù)據(jù)量。分區(qū)一般是根據(jù)道路進行 區(qū)塊的劃分，分區(qū)時，可以把區(qū)塊拉起一定的高度，并 作出路沿和人行道； 基于Multigen城市三維建模講義 建筑物基本三維模型的創(chuàng)建： 確定建筑物的高度信息，高度信息可以來源于CAD數(shù)據(jù)，測繪信 息，也可以到實地進行量測； 根據(jù)“頂視圖”中各個建筑物的位置和頂面形狀和建筑物高度

9、 信息，拉出建筑物的基本三維形狀； 重點建筑物建模 根據(jù)建筑物的基本三維形狀，利用紋理庫，進行建筑物側(cè)面紋 理貼圖，對于重點建筑物，需要全新建模，即幾何形狀加上材 質(zhì)/紋理，創(chuàng)建精美的建筑物模型； 基于Multigen城市三維建模講義 環(huán)境建模 建立一個完整的視景仿真應(yīng)用，還要對場景進行細化，加入其 它要素，包括植物（樹木、園藝等），道路橋梁、高速公路， 城市輔助設(shè)施(公園、車站等)，水面（湖泊、江海等），堤防， 山丘等。 對場景進行交互漫游時，可以用Multigen的VEGA加入一 些效果，如：創(chuàng)建云、霧、光照等環(huán)境；加入流水、飄 動的旗幟、煙、火、三維聲音等特殊效果；加入運動物 體（車、船

10、、人等）；還可以集成其它功能，如進行精 確碰撞檢測、GIS數(shù)據(jù)庫查詢、加入人機交互界面等。 基于Multigen城市三維建模講義 以武測廣場為例，學(xué)習(xí)Creator的基本建模工 具； 數(shù)據(jù)：廣場的CAD數(shù)據(jù) 過程：導(dǎo)入數(shù)據(jù)；分塊；數(shù)據(jù)庫層次結(jié)構(gòu)的組 織和設(shè)計；基本建筑物建模；重點建筑物建模； 環(huán)境建模（紋理、樹、路等的構(gòu)建） 基于Multigen城市三維建模講義 Creator的地形工具 城市地形地貌景觀對象是虛擬城市仿真環(huán)境中最 重要的地理對象之一，是虛擬城市仿真環(huán)境的三 維空間基礎(chǔ)。 Creator的地形工具，是一種快速創(chuàng)建大面積地 形數(shù)據(jù)庫的工具，它可以使地形精度接近真實世 界，并帶有高

11、逼真度三維文化特征及圖像特征； 基于Multigen城市三維建模講義 它可以利用衛(wèi)星采集得來的高程數(shù)據(jù)自動生成 地形數(shù)據(jù)庫，將源數(shù)據(jù)如衛(wèi)星照片和數(shù)字高程 數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)成Creator的文件格式并用這些文件在 Creator中創(chuàng)建地表模型； 同時源數(shù)據(jù)中包括的特征數(shù)據(jù)，也能被轉(zhuǎn)化并 引入到Creator中，用來在地形上加入屬性特征， 如道路、河流和建筑物等。 基于Multigen城市三維建模講義 創(chuàng)建地形數(shù)據(jù)庫步驟 第一步：準備數(shù)據(jù)和資料，并進行格式轉(zhuǎn)化，基于地形 的大規(guī)模城區(qū)建模首先要收集相應(yīng)的資料和數(shù)據(jù)包括： 所建區(qū)域的地形圖；Creator可以使用多種數(shù)據(jù)格式， 如NIMA DTED和USGS

12、 DEM格式的高程數(shù)據(jù)； 相應(yīng)地區(qū)的影象圖，可以是航空相片，或者衛(wèi)星影 象等；用來對地形加入影象紋理，地貌特征 相應(yīng)區(qū)域的文化特征數(shù)據(jù)，如區(qū)域的建筑物資料， 道路，河流等特征數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)可以是DFAD數(shù)據(jù)， DLG數(shù)據(jù)等； 相應(yīng)的紋理數(shù)據(jù)庫等。 基于Multigen城市三維建模講義 數(shù)據(jù)處理： DEM數(shù)據(jù)處理：把NIMA DTED和USGS DEM格式的 地形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成DED數(shù)據(jù)格式。使用Creator的 Build DED工具，或使用第三方軟件進行轉(zhuǎn)換。 矢量數(shù)據(jù)處理：將編輯好的文化景觀數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn) 成Multigen的文化數(shù)據(jù)格式DFD，用于為地形添 加特征數(shù)據(jù)。 基于Multigen城市三

13、維建模講義 第二步：生成地形數(shù)據(jù)庫 導(dǎo)入DED文件：把DED文件直接導(dǎo)入到Creator的地形 窗口中，選擇Terrain/New ProjectTerrain/New Project，會彈出一個對 話框，要求選擇你要導(dǎo)入的DED文件，選擇DED文件 并點擊“確定”，地形窗口就出現(xiàn)了，導(dǎo)入的高程 數(shù)據(jù)被顯示在Gaming AreaGaming Area中。 選擇要處理的數(shù)據(jù)區(qū)域，處理時，可以把整個要處 理的區(qū)域作為一個文件，也可以對它進行分塊處理， 使用Batch Processing 生成地形數(shù)據(jù)庫，每一塊是 一個單獨的文件，同時生成一個完整文件，連接了 所有的分塊區(qū)域； 基于Multige

14、n城市三維建模講義 設(shè)置Contour Properties，可以對不同的高度 設(shè)置顯示的面的顏色，紋理顏色，材質(zhì)和紋理； 設(shè)置需要的一般信息，設(shè)置地形數(shù)據(jù)庫中地形 和紋理特征需要使用的顏色，材質(zhì)和紋理面板； 設(shè)置使用的紋理信息，在紋理面板中，可以使 用帶幾何坐標的紋理，或者使用間接紋理； 基于Multigen城市三維建模講義 設(shè)置地圖投影： 地圖投影把格網(wǎng)地形點或經(jīng)緯度坐標轉(zhuǎn)成3D空間中的數(shù) 據(jù)庫坐標，因為地球表面的不規(guī)則性，地形表面是很復(fù)雜 的形狀，使得投影很復(fù)雜。Creator提供了五種地圖投影方 式：1）Flat Earth投影：把經(jīng)緯度坐標當(dāng)作x，y坐標，產(chǎn) 生一個矩形數(shù)據(jù)庫。Fla

15、t Earth Projection通常用于呈東 西方向，且不靠近極點的地形區(qū)域；2）Universal Transverse Mercator（UTM）投影，通常用于呈南北方向， 或沿著極軸方向的地形區(qū)域。UTM從中心子午線把地球分為 6度經(jīng)度區(qū)域。此種Map Projection沿著子午線方向是比較 精確的，離子午線越遠變形越大。3）Geocentric 投影；4） Lambert Conic Conformal投影和Trapezodial投影，在選 擇是根據(jù)你的地形數(shù)據(jù)庫進行選擇； 基于Multigen城市三維建模講義 選擇地形生成算法，并設(shè)置參數(shù) 選擇生成地形數(shù)據(jù)庫的三角轉(zhuǎn)換算法，控制

16、數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn) 換方式； Creator的地形工具提供了幾種地形轉(zhuǎn)換算法，分別 是：Polymesh, Delaunay, 和CAT 在轉(zhuǎn)換中，僅有一小部分高程數(shù)據(jù)構(gòu)成地形中多邊形 的頂點。每一種算法都有各自的優(yōu)勢。 轉(zhuǎn)換算法的選擇依賴于你的數(shù)據(jù)庫將要運行的硬件設(shè) 備，包括處理速度，邊緣匹配支持，多邊形限制等。 基于Multigen城市三維建模講義 生成LOD LOD指不同版本的模型，用不同的多邊形數(shù) 目表示數(shù)據(jù)庫中的同一物體，多數(shù)目的多邊 形在近處觀察物體時使用，在遠處觀察物體 時，使用細節(jié)比較少的模型； 將LOD與生成的模型進行關(guān)聯(lián) 基于Multigen城市三維建模講義 為地形加入文化特征數(shù)據(jù)

17、特征數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫的一部分，但不是地形表面多邊形。 這些特征可以是自然特征，湖泊、河流等，也可以是 人工特征，如建筑和道路。 使用Creator，可以把已有的特征數(shù)據(jù)導(dǎo)入到地形數(shù)據(jù) 庫中，產(chǎn)生新的特征數(shù)據(jù)層，或者進行新特征的創(chuàng)建， 特征的改變，或把特征數(shù)據(jù)導(dǎo)成DFD數(shù)據(jù)供其他軟件使 用。 文化特征數(shù)據(jù)可以來自USGS，或NIMA，也可以是由 Creator或其它三維建模工具創(chuàng)建的模型。在加入特征 數(shù)據(jù)之前，必須把它轉(zhuǎn)換成Creator的DFD格式。 基于Multigen城市三維建模講義 實習(xí)：地形數(shù)據(jù)庫生成 地形數(shù)據(jù)庫程序演示： 打開Vega的Lynx應(yīng)用程序界面； 打開文件（D:(E:）/Mu

18、ltigen Creator實驗和演示 /演示程序/地形/pen.adf 選擇Preview菜單下的Active Preview； 觀看三維效果，先選中Windows中Option的Stereo; 基于Multigen城市三維建模講義 程序生成步驟 打開Creator軟件，選擇Terrian/New Project, 選擇文件：（D:(/E:）/Multigen Creator實驗 和演示/實驗數(shù)據(jù)/Batch Tutorial/Terrian/peninsula.ded,則地形數(shù)據(jù) 顯示在地形窗口中 加載紋理面板： 為Project面板中Texture選擇 文件（D:(/E:）/Multig

19、en Creator實驗和演示/ 實驗數(shù)據(jù)/Batch Tutorial/Texture/palo_alto1.txt，則紋理面 板中顯示紋理圖片； 基于Multigen城市三維建模講義 設(shè)置地圖投影： 在Map面板中，選擇 Flat Earth投影 選擇地形轉(zhuǎn)化算法： 在Triangle面板的Algortihtm中，選擇 Polymesh； 在Batch面板中，選中Enable Area Block Processing 選項； 基于Multigen城市三維建模講義 加入文化特征數(shù)據(jù) 在Feature面板中，加入文件（D:(/E:） /Multigen Creator實驗和演示/實驗數(shù)據(jù)/Batch Tutorial/Feature/village.dfd 在Project面板中，加入Preference文件，為Project 的Feature Preferences加入文件（D:(/E:） /Multigen Creator實驗和演示/實驗數(shù)據(jù)/Batch Tutorial/Prefs/palo_alto_dfd.prefs 為Project的Rules and Actions加入文件（D:(/E:） /Multigen Creator實驗和演示/實驗數(shù)據(jù)/Batch Tutor