三维虚拟校园漫游系统设计和实现

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1、三维虚拟校园漫游系统设计和实现　　摘要：虚拟现实技术是计算机图形学研究和应用的热点，尤其是随着近年来计算机硬件的飞速发展，以及人们对虚拟现实的要求与日剧增，虚拟技术得到了飞速发展，应用背景也越来越广阔。介绍了基于Ogre与CEGUI三维校园实时漫游交互系统的设计与实现流程，涵盖了：模型的制作；Ogre3D专用素材的导出，各素材的介绍及之间的引用关系；利用得到的素材文件组织场景，其中深入介绍了Ogre3D采用的八叉树场景管理器工作机理；如何添加实时交互；如何利用CEGUI制作系统界面等。关键词：三维建模；Ogre；八叉树；交互；CEGUI中图分类号：TP391

2、文献标识码：A文章编号：1009-3044（2013）15-3527-05传统的三维建模软件可以轻松地完成模型场景的制作，但是却缺乏良好的实时交互性[1]。该文介绍了如何利用3DMax建立的模型，结合高级图形渲染引擎Oger3D，制作三维虚拟校园漫游系统。在三维建模一节中讲述了两种常用的建模方法及其适用环境；场景组织与渲染一节中同样讲述了两种常用的组织方法，渲染则着重介绍了八叉树场景管理器的工作机理；实时交互一节提供了基本的代码框架；最后系统界面的制作中讲述了CEGUI的使用手技巧与流程。101三维建模1.1顶点列表建模创建模型最常用的方式有两种，第一种是在

3、代码编写顶点索引列表，列表中的每个顶点是一个struct类型，其中包括的数据成员至少必须有顶点位置（三个浮点数），除了位置信息外，还可以选择性的包含：颜色成员（DWORD类型，共32位，分成4等分，分别代表透明度a，红色r，绿色g，蓝色b）、贴图坐标位置（这是一种映射模式，当前位置的顶点对应贴图上一对二维坐标，二维坐标的值并没有采用实际像素值，而是将范围限制在0～1.0之间，主要是为了适应各种尺寸不一的贴图。如果想要效果更加逼真的话，这一项就应该添加到顶点结构中）、法向量成员（同样是三个浮点数，当场景中使用了光照效果时，这一项就必不可少了）等。由此得出以下两

4、种常用的顶点结构：10至少有三个顶点数据后，就可以够成最基本的三角形图元，三角形图元是构成所有模型的最小的单元，两个共面直角三角形（共面、直角这都取决于顶点结构中的位置成员）适当摆放就可以构成一个矩形，再利用顶点结构中的纹理坐标映射一张墙面照片，该矩形看起来就会像一堵墙，至此最简单的模型就产生了。在很多情况下，可以利用第一种方法来创建简单的模型，在本项目中采用两个正交的矩形，再贴上草树的照片就构成了在各个水平方向看上去都像是棵立方体的草树。1.2三维工具建模对于创建简单模型，第一种方法确实便捷，但是，一旦创建稍微复杂点的模型，就会显得力不从心，因此引出第二种

5、更常用的建模方法——使用传统的三维建模工具，比如，3Dmax、Maya。建模工具制作的模型最初往往是灰白的外观，这是因为没有为其设置贴图路径。1.3模型的导出与Ogre资源文件介绍就像.x是d3d的模型数据文件，.mesh是ogre[2，3]唯一支持的模型数据。本项目采用的是ogremax（这是一种安插在3dmax上的插件）。安装成功后，3dmax菜单栏会多出一项“ogermax”，用3dmax打开.max文件后，分别选择objectseting和sceneseting进行模型和场景设置（场景由一个或多个模型组成）。在所有导出的文件中可以分为四类，分别是模型

6、数据文件（.mesh）、场景文件（.scene）、贴图文件（.jpg，.png，.tga，.dds等）、材质文件（.material）。设置完成后，点击“ogermax”中的exportscene即可导出需要的素材。其中场景文件（.scene）可以用记事本打开，是用xml语言编写的。文件为每个模型（.mesh）创建了结点，并保存了各个结点的位置、缩放、旋转以及光照等信息。模型文件（.mesh）记录了构成模型的所有顶点信息。10材质文件（.material）描述了模型的外观，它包含零个或多个贴图文件，零个或多个着色器文件，零个或多个合成器文件。模型的逼真与否，

7、该文件起着决定性的作用。贴图文件：Ogre支持各种图片格式，如：jpg、bmp、png、dds、tga等。着色器文件（shader）：由CG、HSLS、GLSL、ASM语言编写的代码文件。从DirectX9.0开始，全面支持可编程流水线，相比之前的DirectX的固定功能流水流，它提供了更多的灵活性和适应性。着色器主要包含了顶点着色器、像素着色器、几何着色器三钟。2场景渲染有了基本的素材后，就可以创建相应的场景。2.1场景组织方法配置完Ogre[4]引擎的开发环境，以及资源路径后（debug模式下的话，需要修改resource_d.cfg配置文件，relea

8、se的话，修改resource.cfg），再添加如下