虚拟现实技术的应用

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1、学号 2009300040065姓名张靖宅计算机基础论文1=虚拟现实技术的应用-基于VRML技术的城市之旅院（系）名称：经济与管理学院专业名称：经济学类学生姓名：张婧宇二0O年一月The Application of Virtual Reality-City Travel Based on the VRML TechnologyCollege: Wuhan UniversitySubject: Basic Computer ScienceName: Zhang JingyuJanuary 2010摘 要4虚拟现实技术的应用5-基于VRML技术的城市之旅51、整体规划51.1简单的楼房51.2

2、树51.3绿化的城市62、局部建模62.1奇异的草坪62.2 车82.4 人92.5成果展示103、结语10参考文献12虚拟现实技术的应用一一基于VRML的城市之旅 摘 要随着虚拟现实技术的出现，城市规划建设发生了革命性的变化。而虚拟现实建模语言VRML 正是相应其产生的，人们可以根据自己的丰富的想象力模拟构造出任意模型，从而实现城市 规划的预见。当然，也可以从模型中发现缺点和不足，从而做进一步的改进和完善。本文正 是基于这种技术和VRML开发工具实现了城市的仿真，能够使政府规划部门、项目开发商、工 程人员及公众可以从任意角度，实时互动真实地看到规划效果，更好地掌握城市的形态和理 解规划师的设

3、计意图，公众的参与也能真正得以实现。关键词：虚拟现实城市规划建模仿真ABSTRACTWith the appearance of the virtual reality technology, urban planning construction has changed totally. However, the virtual reality modeling language VRML appear with it. People can construct any model they want based on their rich imagination and put the p

4、rediction of urban planning into reality. At the same time, it is possible to find the shortcomings and disadvantages, thus improving and consummating them further. This thesis is rightfully based on the technology and VRML tools achieve the emulation of city, and it allows governmenfs regulation in

5、stitution, program developers, engineers and the public can see the outcomes from all aspects real-timely, interactively and really, in this way, they can handle the citys configuration and understand the designer 5s purpose better. The attendance of the public can also come true.Key words: virtual

6、reality； city planning；modeling； emulation虚拟现实技术的应用基于VRML技术的城市之旅城市规划一直是对全新的可视化技术需求最为迫切的领域之一。从总体规划到城市设计， 在规划的各个阶段，通过对现状和未来的描绘，为改善人居生活环境，以及形成各具特色的 城市风格提供了强有力的支持。1、整体规划此处采用城市规划的思想，哪里放置街道、哪里放置楼房等都需要缜密的考虑，要求布 局合理，位置适当。1.1简单的楼房图1是设置后的运行效果。图1简单的楼房很显然，城市里只有楼房和街道是不够的，一定要有树，那是反映一个称呼司绿化程度 和建设特色的标志，而树则不是简单的立方体，

7、但为了构造的简便，用圆柱体和球体来构造 树，只要将球体在竖直方向上拉伸，在水平方向上压缩，然后将这个改造过的形体放在圆柱 体上就形成了一棵树。当把树嵌入到城市模型中，景致就完全不一样了。这就是城市的整体 构造。在这里所用到的立方体Box、球体Sphere、圆柱体Cylinder都是简单形体造型节点，但是 运用它们可以构造更复杂的对象，需要初学者灵活的掌握和运用它们。除了上面提到的简单 造型节点之外还有圆锥体Cone。1.2树图2是一棵树的造型。图2树其实，它不仅仅是一棵树，更是一个希望，象征着人类对环境美好的憧憬和欣欣向荣景象的期待。1.3绿化的城市图3是在嵌入了带有绿意的小树的城市的整体构造

8、。图3绿化的城市虽然有点空旷，但是，地广人稀正是我们人类所向往的。现在世界人口的膨胀，土地资源的紧缺，已经 上升到令人瞩目的日程。开拓一片沃土，合理利用土地资源是每一个建设者的最终目的和任务。而且我们也 应该珍惜每一片土地。2、局部建模2.1奇异的草坪一个城市只有楼房、街道和树是不够的，因此需要我们对粗略的城市进行细化。首先， 先建立一个花坛，花坛也是有简单的造型构成的，包括立方体和球体，相互嵌套而成。花坛 的颜色设置为浅绿色，错落有致。有树有花坛，当然也得有草了，所以，还要做一个草坪。 为了不和花坛相冲突，草坪的颜色设置为深绿色，是一个大的扁平的立方体。草坪建好了，也要为其进行装饰，因此在上

9、面放了凳子和一个供观赏的造型，凳子是由 黄色的立方体做成的，供观赏的造型则是在浅灰色的圆锥体上架了一个球体，并在草坪的四 角各放了一个半球。为了体现国民的保护环境意识，在草坪的边上有放置了一个圆柱形的垃 圾箱。在此基础之上，为了体现虚拟现实世界的动感，草坪四角的半球及中间圆锥体上的球 的颜色是自动变化的。颜色的不断变化是通过颜色插补器CorlorInterpolator和时间传感器TimeSensor来实现的。CorlorInterpolator节点是VRML提供的附加的插补器节点，利用它可 以构造色彩的变化效果。CorlorInterpolator节点在它的key和keyValue域中使用一

10、系列关键时 刻值和色彩值。CorlorInterpolator节点通过在两个色彩值中内插，来一个中间的色彩值，此值 被它value_changed域输出。TimeSensor节点可以像时钟一样标记时间的流逝，还附加有定时 发送相关时刻信息的功能。同时它可以是一个定时开关，开始及结束一些过程。通常与插补 器、传感器联合使用。TimeSensor节点能够作为任何组的子节点。效果如图5和图6。图5奇异的草地甲图6奇异的草地乙从两副图中可以明显看出，除了图中的球体的颜色是不同的之外，其他的都是一样的。2.2车街道上没有车也是不行的，但车的造型是比较复杂的，但是什么复杂的东西都可以简单 化，用两个球体和

11、两个圆柱体做成了一个小汽车。两个球体需要变形，而且上面的球体比下 面的小。两个圆柱体作为车轮子，架在大的变形球体的下面，并在上面嵌入了车的图片，具 体造型效果如图4。图4小车虚拟现实，也就是模拟现实，使得呈现的景象和现实世界的一样逼真。在这里，本人将 要设计的城市的四个游乐场所中的一个做了一点变化。那就是将里面的球体改成了立方体， 这不是主要的，值得一提的是当替身与游乐场的距离在一定范围内时，中间的立方体会自动 的旋转一定的角度。这种变化是如何实现的呢？其实很简单，这里使用了临近传感器 ProximitySensor。临近传感器感知观察者进入并在一个空间的长方体区域中移动的时间。当观 察者接近

12、区域时，能使用这些传感器启动一个动画，当观察者离开时停止这个动画。ProximitySensor节点能够作为任何组的子节点。并且它可以感知观察者何时进入、退出和移动 鱼当前坐标系内一个长方体区域。可以检测到观察点接近的信号，利用它可控制其他操作。2.3山与平房一个城市只有高楼没有平房也是不切实际的，本人又在城郊建立了几个平房区。每个平 房也是由简单的几何造型节点Box构成的。而且，每个平房的门是可以用鼠标拉动一个角度 的。房门转动是通过圆柱传感器CylinderSensor的实现的。CylinderSensor节点可以感知一个 观察者的拖动动作，并且计算旋转轴和角度，且通过它的rotaion_

13、changed域输出。将鼠标的 动作转换成适于操作造型的输出。CylinderSensor节点可以是任何组节点的子节点，它可以感 知观察者在组及子节点的任何造型上的动作。通过将传感器节点的输出路由到Transform节点 来引起造型物体的旋转。平房区建完了，又在天边添加了几座山。山群是几个圆锥体组成的， 只是远近和大小不同，颜色也做了调整，并在上面嵌入了山的图片。具体结果如图7。图7山与平房2.4人一个城市没有人是不可能的，只是多少的问题。人的造型本人是用球体和立方体组成的， 胳膊，腿，身体已经脖子是几个立方体，头部是一个球体，效果如图8。图8人除了以上的各个造型外，在模型中还有一些电线杆，只

14、是起到辅助的作用，也是为了使 设计更加完美。2.5成果展示设计的最终结果如图9。图9美丽的城市3.结语以上就是虚拟现实技术的应用，是基于VRML技术的，在整个设计和建模过程中，要求 设计者有很好的逻辑构想思维方式，时刻以城市规划为理念，要从全局考虑，掌握逐步细化 的能力。虚拟现实技术的应用-基于VRML技术的城市之旅，充分体现了虚拟现实技术在城市规 划建设中的作用，它能够减轻设计人员劳动强度，缩短设计周期，提高设计质量，节省投资。 而VRML在实现城市规划中更是起到了不可或缺的作用，它是一种编程工具，利用它可以实 现任意模型的虚拟，虚拟现实技术的优势也才得以实现，使得城市的设计布局合理、美观，

15、 支出价有所值。在该设计的过程中，本人充分体会到要想熟练地掌握运用VRML和虚拟现实技术，就必 需扎实的学习VRML语言和虚拟现实技术的基础知识。随着技术的飞速，虚拟现实技术在各 个领域都显示了其特殊的作用。时代的发展也使得我们掌握虚拟现实技术成为一种时尚的潮 流。参考文献1杜可亮，刘见灼.虚拟现实技术-VRML语言M.西安：出版社,1998： 20-25 陈运迪.世界M.天津：航天工业总公司第8357研究所,1999： 503 胡小强.虚拟现实技术M.北京：北京邮电大学出版社,2005： 1074 黄文丽，卢碧红，杨志刚.VRML语言入门与应用M.北京：铁道出版社,2003： 3115 严子

16、翔.VRML虚拟现实网页语言M.北京：清华大学出版社,2001： 596 吴北新.虚拟现实建模语言VRMLM.北京：出版社,2004： 101-1027 陆昌辉.VRML入门与提高M.北京：北京大学出版社,2003： 201-2028 （美）ChrisMarrin,（美）BruceCampbell.21天学通 VRML 2 M.北京：人民邮电出版社西 蒙,1998： 3059 方志刚.三维空间控制器及其在三维空间交互技术中的应用N.计算机辅助设计与图形学 学报,1998,10（2）10 Paul E Debevec.Modeling and Rendering Architecture from Photographs : A hybrid geometry- and image-based approachM.美国：SIGGRAPH,1996： 11-20