三维建模虚拟城市建模技术

第八章虚拟城市建模技术

8—1 虚拟环境建模概述

8—2 虚拟环境建模的特点

8—3 虚拟环境中虚拟实体的表现形式 8—4 虚拟环境几何建模技术

8—5 虚拟环境物理建模技术

8—6 虚拟环境行为建模技术

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8—1 虚拟环境建模概述

评价一种建模技术的主要指标

（1）精确度

（2）显示速度

（3）易用性

（4）广泛性

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8—2 虚拟环境建模的特点

虚拟环境建模的特点

（1）实体的广泛性。虚拟环境中有非常广泛的实体对象，往往要构造不同类型的实体。

（2）实体行为的独特性。虚拟环境中有些实体须有其自己的行为，而其它图形建模系

统一般只是构造静态的物体，物体的行为

往往是比较简单的平移或旋转等。

（3）交互性。虚拟环境中的实体须能够对观察者做出反应。当观察者与物体进行交互

时，物体须以某种适当的动作来响应。

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8—2 虚拟环境建模的特点

虚拟环境建模特点对建模技术和软件的特别要求（1）可重用性。

（2）在对虚拟环境进行交互时，模型应

能提供某种暗示，使得交互可以按观

察者的意图进行。

（3）在构造物体的几何结构时，必须充

分考虑到是否有利于表现物体的行为。

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8—3 虚拟环境中虚拟实体的表现形式（一）视觉外形

（二）物理特征

（三）实体信息

（四）环境信息

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8—3 虚拟环境中虚拟实体的表现形式（一）视觉外形

虚拟环境中每个仿真对象都包含形状和

外观两个方面。物体的形状由构成物体的

各个多边形、三角形及顶点来确定；物体

的外观则是由表面纹理，材质，颜色，光

照系数等决定的。

仿真对象的外观特性主要由表面反射属

性和表面纹理来决定。表面反射特性需考

虑光源的位置和类型；纹理则能大大增强

物体的细节层次和真实感。

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（一）视觉外形

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（一）视觉外形

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8—3 虚拟环境中虚拟实体的表现形式（二）物理特征

虚拟实体的物理特征包括定义实体的质

量、重量、惯性、表面纹理、光滑或粗糙、

硬度、形状改变模式等等。

物理特性与几何建模和行为规则结合起

来，形成更真实的物理模型。

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8—3 虚拟环境中虚拟实体的表现形式（三）实体信息

实体信息包括实体的动力学特征、视觉

特征、听觉特性等多种方面。在虚拟城市

中的实体信息，常用的包括实体的地理位

置、方位、外部特性、姿态、运动速度等。

如飞机、滑翔机等飞行器在空中六自由度

运动的动力学描述，汽车在道路上和地形

起伏地区运动的动力学特征描述等。

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8—3 虚拟环境中虚拟实体的表现形式（四）环境信息

在虚拟城市中，环境信息包括城市地形

地貌、气象条件、光照等环境的信息。

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8—4 虚拟环境几何建模技术（一）对象形状

对象的图形通常可以通过对三维物体的表面的测试得到离散三维数据，然后将这些数据用多边形描述从而构造得到对象的多边形描述。

（二）对象外表

虚拟实体对象的外表的真实感主要取决于它的纹理和表面反射。以前，提高一个对象真实感的主要办法是增加物体的多边形细节。在需要实时仿真时，增加多边形细节会使图形处理速度变得缓慢。 实体对象的特点

8—4 虚拟环境几何建模技术

几何建模技术方法

（一）层次（Hierarchy）建模方法

（二）属主（Clone）建模方法

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8—4 虚拟环境几何建模技术（一）层次（Hierarchy）建模方法

层次建模方法利用树形结构来表示实体

的各个组成部分，即可以表示成分层结

构。

可以使用自顶向下的方法将一个几何对

象分解，也可以用自底向上的构造方法

对几何对象进行重构。

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8—4 虚拟环境几何建模技术

（一）层次（Hierarchy）建模方法

人 体

躯干头

眼口

颈

左大臂

左大腿右大臂右大腿左小臂左小腿右小臂右小腿

左手左脚右手右脚上身下身

8—4 虚拟环境几何建模技术（一）层次（Hierarchy）建模方法

实

例

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8—4 虚拟环境几何建模技术（一）层次（Hierarchy）建模方法

实

例

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8—4 虚拟环境几何建模技术（二）属主（Clone）建模方法

属主对象建模的思想是让同一种对象拥

有同一个属主（或称为母体），属主包

含了该类对象的详细的结构和属性特征。

当要建立属主的一个实例时，只要复制

指向属主的指针就可以了。

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8—4 虚拟环境几何建模技术（二）属主（Clone）建模方法

（1）简单高效：同一种物体的结构只要建

立一次，且被克隆的对象不占用内存空间，

提高了系统的显示效率。

（2）易于修改：修改一种对象时只需修改

好它的属主，被克隆的对象可以自动继承

下属主被修改的部分。

（3）一致性好：由于继承性，不可能出现

属于同一个属主的多个对象实例不一致的

结构。

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