探析虛擬現(xiàn)實三維建模技術(shù)

1、探析虛擬現(xiàn)實三維建模技術(shù)摘要：三維建模技術(shù)在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中有著重要價值，經(jīng)過三維建模實現(xiàn)了虛 擬現(xiàn)實情境的構(gòu)建，推動虛擬現(xiàn)實設(shè)備功能的實現(xiàn)。基于此，本文先簡單介紹了 虛擬現(xiàn)實技術(shù)以及三維建模技術(shù)，并詳細研究了三維建模技術(shù)的應(yīng)用。以期能夠 梳理三維建模技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，為未來發(fā)展方向提供一定參考。關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù)；三維建模技術(shù)；傳感器技術(shù)引言：虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為現(xiàn)代仿真技術(shù)的重要內(nèi)容，是一門交叉學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實技 術(shù)通過使用傳感設(shè)備、模擬環(huán)境等，給人們提供真實的情境，帶給人們觸覺、視覺、聽覺等 感知，達到對應(yīng)的目的。在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，三維建模技術(shù)發(fā)揮著重要作用，是實現(xiàn)虛擬現(xiàn) 實情境的基礎(chǔ)技

2、術(shù)。因此研究三維建模技術(shù)，能夠梳理應(yīng)用現(xiàn)狀，為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)虛擬現(xiàn)實技術(shù)常出現(xiàn)于VR眼鏡中，通過佩戴眼鏡，在眼前可呈現(xiàn)出屏幕，聲音能夠通 過耳機傳送。在視頻游戲中通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)傳送振動以及觸感，能夠讓人們感到身臨其境。 虛擬現(xiàn)實是指遠程或利用虛擬制品給用戶提供一個仿真環(huán)境，讓人們獲得逼真的體驗。虛擬 現(xiàn)實已經(jīng)受到了人們的廣泛關(guān)注，近幾年虛擬現(xiàn)實技術(shù)逐漸從游戲領(lǐng)域，拓展至心理治療、 購物等多個領(lǐng)域中。心理治療模擬器的開發(fā)，豐富了心理治療師的治療手段。虛擬現(xiàn)實設(shè)備 的應(yīng)用，能夠讓患者進入特定情境中，有助于幫助患者放松心情，減輕心理壓力，以達到良 好的心理治療目的。虛擬現(xiàn)實設(shè)備

3、結(jié)合腦電波、圖像生成等設(shè)備，能夠進一步豐富人的體驗， 帶領(lǐng)人們進入真實的情境中，達到對應(yīng)的目的。如今科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的建 設(shè)和豐富已經(jīng)成為當(dāng)下熱門話題，三維建模技術(shù)是實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)，為提高虛 擬現(xiàn)實系統(tǒng)真實有效性，還需要重視基礎(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用。二、三維建模技術(shù)三維建模技術(shù)在虛擬現(xiàn)實場景的中的應(yīng)用，決定著系統(tǒng)整體質(zhì)量和真實性。一般情況下， 通過對場景還原的真實性、顯示速度、精確度以及操作效率的評價，形成對三維建模的評價。 三維建模的基礎(chǔ)在于物理建模和幾何建模，并進一步發(fā)展出行為建模，共同應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實 環(huán)境中。首先幾何建模作為虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基礎(chǔ)部分，使用計算機控制輸出幾何實

4、體，對物 體屬性進行描述，決定著實景圖質(zhì)量。物理建模將生活復(fù)雜問題抽象化、簡單化處理，使用 物理學(xué)和計算機知識進行設(shè)計1。在應(yīng)用過程中，物理建模方法能夠進行靜態(tài)遠景的分析， 實現(xiàn)動態(tài)物體的建模。行為建模主要作用在于賦予無生命物體動作和行為，賦予虛擬形象行 為能力。行為建模也是虛擬現(xiàn)實情境的關(guān)鍵，若沒有行為建模，虛擬現(xiàn)實情境將變成固態(tài)影 像，無法達到仿真效果。三、基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的三維建模技術(shù)（一）3DMAX軟件和VRML語言目前領(lǐng)域內(nèi)最具代表性的3DMAX軟件，具有強大的建模功能，能夠在游戲開發(fā)中廣泛 應(yīng)用。3DMAX軟件已經(jīng)具備了自身獨特的設(shè)計理念，軟件能夠在三維建模中快速確定設(shè)計邏 輯，從

5、而提高設(shè)計質(zhì)量。使用3DMAX模型進行動畫角色的處理，能夠一同使用腳本、布線、 表達式等工具，虛擬現(xiàn)實模型作為重要解算器，能夠提高設(shè)計的交互性，成為一個靈活實用 的動畫系統(tǒng)，模型節(jié)點可隨意在3D空間移動。VRML是一種虛擬現(xiàn)實語言，是文件格式，可 以至3D模型表面顏色、紋理、透明度等。URL可以和圖形組件關(guān)聯(lián)，方便于用戶點擊組件， 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器可從網(wǎng)絡(luò)中獲取VRML文件。在虛擬現(xiàn)實空間中，人們可以和動畫、照明以及聲 音等進行交互。VRML文件使用純文本格式，采取zip壓縮，便于在互聯(lián)網(wǎng)中傳輸，3D建模 程序能夠使用VRML格式對對象和場景進行保存。（二）支持向量機技術(shù)支持向量機表示從訓(xùn)練數(shù)據(jù)建立

6、函數(shù)，訓(xùn)練數(shù)據(jù)涵蓋輸入對象和輸出對象。開發(fā)虛擬環(huán) 境包括網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)、并行處理技術(shù)、高性能計算技術(shù)等多種技術(shù)，開發(fā)過程復(fù) 雜。為保證虛擬現(xiàn)實情境的交互性和逼真性，其結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)包括：（1）虛擬環(huán)境生成系統(tǒng)， 用于實時形成圖像。（2）定位跟蹤系統(tǒng)，用戶對參與者進行定位，并跟蹤參與者的動作。（3）網(wǎng)絡(luò)接口，能夠滿足多個用戶之間的交互。（4）沉浸式顯示系統(tǒng)，包括PowerWall、 CAVE等設(shè)備，能夠提供顯示畫像。（6）音效設(shè)備，能夠提供立體音樂，便于參與者判斷空 間的位置。（7）觸覺系統(tǒng)，能夠提供給參與者感知力以及壓力。經(jīng)過對函數(shù)的學(xué)習(xí)，能夠 對新對象輸出進行預(yù)測。支持向量機技術(shù)能夠有效對

7、輸入量分類。支持向量機作為線性分類 器，分類函數(shù)可作為平面，實現(xiàn)高度泛化，在學(xué)習(xí)函數(shù)和數(shù)據(jù)訓(xùn)練中，將未知數(shù)據(jù)排除，在 虛擬現(xiàn)實設(shè)備正確識別圖像，將信號轉(zhuǎn)變?yōu)槿丝梢宰R別的信號。（三）識別技術(shù)機器學(xué)習(xí)是通過識別技術(shù)實現(xiàn)的，識別系統(tǒng)經(jīng)過原始數(shù)據(jù)訓(xùn)練，預(yù)測未知模式。在數(shù)據(jù) 庫中機器學(xué)習(xí)、模式識別以及數(shù)據(jù)挖掘等領(lǐng)域互相連接，很多內(nèi)容重復(fù)。這些領(lǐng)域是從人工 智能和統(tǒng)計學(xué)中演變而來，經(jīng)過互相整合，其邏輯越來越相似。模式識別技術(shù)使用標(biāo)簽進行 分類，將輸入值進行分類儲存，如將人的口令轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?，進行保存。模式識別算法最根本 目的在于提供一個合理答案，經(jīng)過模式匹配算法，能夠在模式輸入中找到最精確的匹配，在 數(shù)據(jù)庫

8、中找到給定類型模式。匹配算法使用識別技術(shù)算法，精準高效地完成信號之間的轉(zhuǎn)換。（四）傳感器技術(shù)傳感器設(shè)備包括傳感器接頭、連接電纜、電纜連接器，設(shè)置在電纜一端，并和傳感器接 頭連接。若環(huán)境介質(zhì)改變，可能受到振動或者溫度發(fā)生改變時，傳感光纖經(jīng)過時，光波相位 發(fā)生變化2。對傳感光纖進行相位調(diào)制，檢測段處能夠觀察環(huán)境變化的影響。將材料進行均 勻連續(xù)體處理，由表面頻率和外部介質(zhì)描述，對于電子表面離子體的描述，需要導(dǎo)體介電常 數(shù)為負，其大小要超過電介質(zhì)大小。（五）實際應(yīng)用總體而言，在虛擬現(xiàn)實情境中，三維建模技術(shù)的應(yīng)用，主要用于數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理數(shù)據(jù)、 創(chuàng)建模型、優(yōu)化場景等方面。先使用3DMAX軟件建立天空等景

9、象的模型，使用不同幾何元 素，并通過映射方式呈現(xiàn)天氣、光線、樹木等元素。在設(shè)計遠景上要突出遠近景物的層次感， 可使用多個幾何體構(gòu)建層次感，以節(jié)段過渡方式呈現(xiàn)遠近關(guān)系。建構(gòu)場景實體包括動態(tài)實體 和靜態(tài)實體。建構(gòu)靜態(tài)模型要使用建筑圖紙獲取建筑物尺寸、三視圖以及紋理信息等。將每 部分縮小至最小單位，拆分組合形成完整的模型。動態(tài)模型則根據(jù)視頻資料，模仿事物動態(tài) 特征，遵守運動規(guī)律進行處理。結(jié)論：綜上所述，如今虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空、醫(yī)療、教育等各個領(lǐng)域中，提高了 社會的便捷性，成為一種重要工具。目前我國正不斷探索虛擬現(xiàn)實技術(shù)的多元化和功能性， 更要重視三維建模技術(shù)的應(yīng)用，不斷提高虛擬現(xiàn)實情境的建構(gòu)質(zhì)量，實現(xiàn)價值最大化，推動 科技的發(fā)展。參考文獻：