三维场景建模技术的可视化分析

王磊

摘要：计算机可视化技术的不断普及，使虚拟现实技术成为一种新的科学。三维场景建模技术被广泛的应用在科学计算、人工智能仿真以及三维图形的制作等个个方面。而OpenGL是一个图形硬件的软件接口，它是公认的高性能图形视景标准，运用基于OpenGL的图形建模技术并结合3DSmax软件可以快速的构建三维场景。那么如何快速使用这种技术，该文首先对可视化虚拟现实技术进行分析，再讨论基于OpenGL的三维场景构建技术。

关键词：OpenGL；三维场景；建模；可视化技术

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）30-7198-01

目前三维场景建模技术广泛的应用与科学计算，建筑，医学，设计以及三维图形制作的个个领域。在建立三维虚拟场景时，对于地形的构造是非常重要的，采用一种细节层次技术来构造地形是十分关键的技术。可视化是指运用计算机图形图像处理技术将十分抽象概念图像现实化，以便理解。运用3DMAX技术提高了建模技术指令等级，它方便了三维建模技术，使其更精细跟准确。随着计算机硬件技术快速发展，虚拟现实技术迎来了新的春天。PC图形处理技术大幅度提高，那么使用一种基于OpenGL的三维场景建模的软件技术应该是当前虚拟技术发展的突破点。因此本文将介绍一下基于OpenGL的三维场景建模技术使用程序框架，以便开发使用中解决一些问题。

1 虚拟现实技术的起源和发展

由于现在PC硬件技术的迅猛发展，人们对于虚拟现实技术的要求也越来越高，因此虚拟现实技术迎来了新的高潮阶段。人们普遍认为研究VR始于60年代，但由于当时PC硬件技术的不成熟，投资过大，技术环境不成熟，除了军事工业上应用外很少被外界关注。美国是VR技术的发源地，1965年有VR先锋之称的计算机图形学创始人提出人们可以把计算机屏幕当做一个窗口，人们可以通过这个窗口观看虚拟世界，这便是虚拟世界的雏形。虚拟世界从上世纪60年代到80年代的发展是十分缓慢的。

从80年代后VR进入发展高速期，这是因为图像显示技术已经基本可以满足人们的视觉效果。VR第一次世界展出是在1990年的图形图像学会议上，这次会议上图像图像学专家是交互式技术从二维开始向三维技术过度。从2000年以来由于计算机软硬件技术的迅猛发展，虚拟现实技术的发展受到人们的广泛关注，虚拟现实技术在实际生活中的应用也越来越广泛。

与外国的一些发达国家相比，我国的VR技术还略有不足，但已受到相关学者的关注和研究。北京大学航天计算机系是我国最早研究VR技术的单位之一，他们最早只是进行一些基础方面的研究，而后为了飞行员的训练，他们设计研究了用于飞行员训练的虚拟现实演示环境，此外浙江大学也是我国重点研究虚拟现实技术的单位。

2 可视化技术的研究

近10年来，可视化技术的研究十分活跃。从前期的后处理现在已经向实时跟踪和交互式处理方向发展，利用计算机软硬件的高速发展以及光纤网速的应用，高性能图像处理技术使得可视化技术的研究进入新的阶段。在美国进行了一项燃烧过程动态可视化研究，他显示了气体燃烧中复杂的动态效果。而在医学上使用的可视化技术可以获取人体内部数据，这一技术使一系列的二维图像合成为三维人体图像。在地质勘测中使用的可视化技术，是一种强大的分析解释地质信息技术。中国农业大学利用可视化技术对棉花的生长过程进行研究，这一方法省去了大量数字研究的时间。浙江大学实验室研制的虚拟样机可以在机械系统动力方面使用可视化技术。意大利大学研究软塑料内部结构可视化，他们开发了OpenGL软件，使用该软件可以观察软塑料内部结构的三维结构。日本的东京技术学院研究了一个用于建立三维模型的人性化界面，此技术应用到了地球内部可视化物理数据的模拟。

3 三维场景的实现

利用3DMax建立模型后，可以使用3D等软件把模型转换成图片格式，用软件转换成的图像图像可以保留源文件的色彩格式，但是其转换速率不高。而在3DMax种写入OpenGL不仅可以进行相应的移动，放大缩小等控制，主要功能是提高了转化速率。3D文件是采用块结构的方式组连的，对于3D文件的读取是要通过ID来读取信息，在进行数据梳理。使用OpenGL中的简单函数读取信息可以轻松实现三维场景的建立。

4 结束语

虚拟现实技术的最大特点是用户可以和虚拟环境进行交互操作，实现三维空间的图形图像表现，它是一种新的人机交互是技术，是21世纪最引人关注的新科学。其在医学，计算机科学，工农业生产等领域的应用，给人们的生活带来的更多改变。利用基于OpenGL的三维场景建模技术弥补了3DMax缺乏人机交互的不足。OpenGL的灵活性，实时交互性并结合3DMax技术这种高效组合以后会在虚拟现实技术中更广泛应用。随着现在计算机软硬件技术的发展，人们对于三维建模技术的要求也越来越高，我们还不应满足现在的技术，通过对计算机硬件的优化，优化实时模拟粒子系统，在三维场景中加入碰撞检测等都是提高三维建模技术的关键。

参考文献：

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[2] 申蔚，夏立文. 虚拟现实技术[M].北京；希望电子出版社，2002.

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