论文部分内容阅读
【摘要】现阶段，很多行业在发展的时候，都应用到了虚拟现实技术。而在构建虚拟模型的时候，必要的一个技术就是三维建模技术，其在建设虚拟模型时起到基础作用。如果没有该技术，那么虚拟模型就不会建成。本篇文章主要是以虚拟模型的构建为例，分析三维建模技术的使用，并与实现方法进行对比。
【关键词】三维建模技术；虚拟校园；实现方法；对比研究
计算机的先进就在于人类可以利用计算机来创造一个虚拟的环境，在这个虚拟的环境，可以真实的还原现实中的人以及物的一切活动行为以及运动状态。计算机将虚拟的环境在三维空间中展示出来，通过三维建模技术将虚拟的事物真实再现，为用户打造一个真实的环境。三维世界中的所有事物都是真实世界中的模拟。三维建模技术就是根据事物的特点，在三维空间中建立模型，下面我们分析下三维建模技术以及实现方法。
一、三维空间的具体构模方法
（1）边界表示法
物体的边界既有内部也有外部边界，一般情况，在描述边界的时候，可以有5个反向，体、面、环、边还有顶点，这样的描述主要是将物体的表面细化，而且可以准确的记录下相关信息。信息之间都是有联系的，通过记录的信息就可以知道拓扑信息。而且还能保证信息的完整，此外还能对可以定义的物体构建模型。边界表示法唯一的不足就是不能准确的描述出三维物体，但是在三维空间中，实际的操作要超过分析。
（2）实体几何构造法
三维实体比较复杂，而在表示其实体的时候，可以采用简单的几何形体。在此基础上，还要与正则布尔计算方式相结合。而几何体素也应该由最初的状态变为各种几何形态。在转变的时候，要经过多个转变步骤，首先是平移，然后是旋转还要适当的缩放等，在其转变之后，还要加入正则布尔运算，最后构建中间体。而中间体就是几何体素中最基本的体素，在组合体素的时候，可以采用更高级的方式。几何构造法比较简单，而且这种方式很适合在负责的实体中使用，而且在使用的时候，也不会有多余的信息。通过几何构造的方式，可以记录几何方面的特征，也能记录部分结合的参数。此外，可以让实体具有其他的属性。几何构造法有自身的优点，但是也有缺点，那就是在描述几何要素的时候，不能运用唯一性描述。
（3）线框表示法
线框表示法使用的较多，主要是因为这种方法可以将结构中的数据简单化，而且还能缩小数据的存储量。其缺点就是不能表述出具体的对象，而且也不能高效显示数据。
（4）小平面表示法
小平面表示法就是将原本属于整体的外表，分成若干个小平面，例如三角面片，在描述物体的时候，要仔细的记录平面属性。平面会被切割成什么形状以及大小，都是由物体的形状决定的，此外物体的精度描述也与平面的切割有关。小平面表示法可以适用在很多场合，具有较高的通用性。我们可以利用这种方法来表达规则的物体，同时也能用来表达不规则的实体。如果三维实体面很复杂而且多曲面，那么在描述的时候，采用小平面表示法，可以有较好的表示效果，而且表示出来的形状很真实。在制图的时候，速度也很快。但是小平面表示法有不足的就是其存储量不定，因为该表示法存储的内容与其面数有关，而面数体现的是实体的信息。而且如果面越复杂，多曲面。那么小平面表示法需要存储的数据就越高，在计算的时候，较为复杂。
（5）块体表示法
块体模型就是在建模的时候，将空间切割成三维网络，而且该网络较为规则，这种切割叫做块段，每一个块体都是均质体，而且储存的位置与现实中自然河床的位置等同，而在确定参数值的时候可以使用克里格法。在描述实体的时候，可以使用块段，这样可以缩短存储的时间，也是在描述模型的时候，出现了很多建模技术，技术在发展中，也出现了更多的不规则块体。不规则块体可以有效的模拟出几何的边界，同时能观察到实体质量的变化。在描述几何实体的时候，采用规则块体模型可以减少块体运算的时间，同时能缩短存储范围。只是在约束一些有边界的实体时，建模其实没有效果。在模拟块体的时候，可以按照界面的实际变化，这样就可以保证建模的准确性，还能合理的分析出地质体。只是在检索的时候比较麻烦。
二、三维空间构模实现方法对比分析
（1）在面元模型的基础之上的空间构模方法
如果需要描述多个实体表面，那么可以采用这种方法，一般情况下，模拟的表面都是封闭的，但是也有一部分属于半封闭形式。而且采样点涉及的内容很多，既有不符合规则的三角网，也有格网模型。很多时候都是使用非封闭形式的模型。如果是线框类的模型，在模拟其外部轮廓的时候，主要使用的是封闭表面。而这种封闭的表面一般都会用说三维空间来显示。这种表面的优点就是数据可以随时的更新，而且在更新后立即显示出最新的数据。但是在实际中却很难实现，这是因为三维内部属性问题，还有对三维几何的描述。
（2）在体元模型基础之上的空间构模方法
这种方法主要对整个三维空间体进行侧重与表示，比如水体以及云体等方面，采取描述与表示方法，能够具体的实现三维空间的相关目标，其主要优点是方便查询与分析相关三维空间操作，然而由于其存储的空间比较大，计算速度相对而言比较慢，因此在当前使用的比较频繁的。
（3）在面体混合模型的基础之上的空间构模方法
这种方法能够充分合理的使用各种不同的单一模型，来展示在不同空间实体，还能够完整、有效的表达三维地质现象，然而由于混合的三维模型具有比较大的数据量，为了充分的保持其一致性，可以不断的转换这两种方法。
结束语 ：
三维建模技术的发展与当今时代的发展有关，因为科技在进步，才出现了三维建模技术。而且该技术的理论很完善，而且硬件平台也有很好效果。三维建模技术是虚拟的技术，是在现实社会上建立的。尽管三维建模技术能够满足人们的使用要求，但是还要不断的完善。我国很多的高校都开设了三维建模的课程，而且对于该技术的研究，也有好的结果。科研人员对三维建模技术的研究使该技术发展的越来越好，也为虚拟研究积累的经验。
参考文献 ：
[1]程良永，王永杰，王力.基于成成钻孔数据的三维底层可视化的研究与应用[J].工程勘察，2010，（11）：36—46.
[2]陈阿林，胡朝晖，祁相志.校园虚拟现实三维场景建模技术及实现方法研究[J].重庆师范大学学报（自然科学版），2010，（10）：69—75.
[3]杨建思，杜志强，彭正洪等.数字城市三维景观模型的建模技术[J].武汉大学学报（工学版）.2008，（6）：155—162.
【关键词】三维建模技术；虚拟校园；实现方法；对比研究
计算机的先进就在于人类可以利用计算机来创造一个虚拟的环境，在这个虚拟的环境，可以真实的还原现实中的人以及物的一切活动行为以及运动状态。计算机将虚拟的环境在三维空间中展示出来，通过三维建模技术将虚拟的事物真实再现，为用户打造一个真实的环境。三维世界中的所有事物都是真实世界中的模拟。三维建模技术就是根据事物的特点，在三维空间中建立模型，下面我们分析下三维建模技术以及实现方法。
一、三维空间的具体构模方法
（1）边界表示法
物体的边界既有内部也有外部边界，一般情况，在描述边界的时候，可以有5个反向，体、面、环、边还有顶点，这样的描述主要是将物体的表面细化，而且可以准确的记录下相关信息。信息之间都是有联系的，通过记录的信息就可以知道拓扑信息。而且还能保证信息的完整，此外还能对可以定义的物体构建模型。边界表示法唯一的不足就是不能准确的描述出三维物体，但是在三维空间中，实际的操作要超过分析。
（2）实体几何构造法
三维实体比较复杂，而在表示其实体的时候，可以采用简单的几何形体。在此基础上，还要与正则布尔计算方式相结合。而几何体素也应该由最初的状态变为各种几何形态。在转变的时候，要经过多个转变步骤，首先是平移，然后是旋转还要适当的缩放等，在其转变之后，还要加入正则布尔运算，最后构建中间体。而中间体就是几何体素中最基本的体素，在组合体素的时候，可以采用更高级的方式。几何构造法比较简单，而且这种方式很适合在负责的实体中使用，而且在使用的时候，也不会有多余的信息。通过几何构造的方式，可以记录几何方面的特征，也能记录部分结合的参数。此外，可以让实体具有其他的属性。几何构造法有自身的优点，但是也有缺点，那就是在描述几何要素的时候，不能运用唯一性描述。
（3）线框表示法
线框表示法使用的较多，主要是因为这种方法可以将结构中的数据简单化，而且还能缩小数据的存储量。其缺点就是不能表述出具体的对象，而且也不能高效显示数据。
（4）小平面表示法
小平面表示法就是将原本属于整体的外表，分成若干个小平面，例如三角面片，在描述物体的时候，要仔细的记录平面属性。平面会被切割成什么形状以及大小，都是由物体的形状决定的，此外物体的精度描述也与平面的切割有关。小平面表示法可以适用在很多场合，具有较高的通用性。我们可以利用这种方法来表达规则的物体，同时也能用来表达不规则的实体。如果三维实体面很复杂而且多曲面，那么在描述的时候，采用小平面表示法，可以有较好的表示效果，而且表示出来的形状很真实。在制图的时候，速度也很快。但是小平面表示法有不足的就是其存储量不定，因为该表示法存储的内容与其面数有关，而面数体现的是实体的信息。而且如果面越复杂，多曲面。那么小平面表示法需要存储的数据就越高，在计算的时候，较为复杂。
（5）块体表示法
块体模型就是在建模的时候，将空间切割成三维网络，而且该网络较为规则，这种切割叫做块段，每一个块体都是均质体，而且储存的位置与现实中自然河床的位置等同，而在确定参数值的时候可以使用克里格法。在描述实体的时候，可以使用块段，这样可以缩短存储的时间，也是在描述模型的时候，出现了很多建模技术，技术在发展中，也出现了更多的不规则块体。不规则块体可以有效的模拟出几何的边界，同时能观察到实体质量的变化。在描述几何实体的时候，采用规则块体模型可以减少块体运算的时间，同时能缩短存储范围。只是在约束一些有边界的实体时，建模其实没有效果。在模拟块体的时候，可以按照界面的实际变化，这样就可以保证建模的准确性，还能合理的分析出地质体。只是在检索的时候比较麻烦。
二、三维空间构模实现方法对比分析
（1）在面元模型的基础之上的空间构模方法
如果需要描述多个实体表面，那么可以采用这种方法，一般情况下，模拟的表面都是封闭的，但是也有一部分属于半封闭形式。而且采样点涉及的内容很多，既有不符合规则的三角网，也有格网模型。很多时候都是使用非封闭形式的模型。如果是线框类的模型，在模拟其外部轮廓的时候，主要使用的是封闭表面。而这种封闭的表面一般都会用说三维空间来显示。这种表面的优点就是数据可以随时的更新，而且在更新后立即显示出最新的数据。但是在实际中却很难实现，这是因为三维内部属性问题，还有对三维几何的描述。
（2）在体元模型基础之上的空间构模方法
这种方法主要对整个三维空间体进行侧重与表示，比如水体以及云体等方面，采取描述与表示方法，能够具体的实现三维空间的相关目标，其主要优点是方便查询与分析相关三维空间操作，然而由于其存储的空间比较大，计算速度相对而言比较慢，因此在当前使用的比较频繁的。
（3）在面体混合模型的基础之上的空间构模方法
这种方法能够充分合理的使用各种不同的单一模型，来展示在不同空间实体，还能够完整、有效的表达三维地质现象，然而由于混合的三维模型具有比较大的数据量，为了充分的保持其一致性，可以不断的转换这两种方法。
结束语 ：
三维建模技术的发展与当今时代的发展有关，因为科技在进步，才出现了三维建模技术。而且该技术的理论很完善，而且硬件平台也有很好效果。三维建模技术是虚拟的技术，是在现实社会上建立的。尽管三维建模技术能够满足人们的使用要求，但是还要不断的完善。我国很多的高校都开设了三维建模的课程，而且对于该技术的研究，也有好的结果。科研人员对三维建模技术的研究使该技术发展的越来越好，也为虚拟研究积累的经验。
参考文献 ：
[1]程良永，王永杰，王力.基于成成钻孔数据的三维底层可视化的研究与应用[J].工程勘察，2010，（11）：36—46.
[2]陈阿林，胡朝晖，祁相志.校园虚拟现实三维场景建模技术及实现方法研究[J].重庆师范大学学报（自然科学版），2010，（10）：69—75.
[3]杨建思，杜志强，彭正洪等.数字城市三维景观模型的建模技术[J].武汉大学学报（工学版）.2008，（6）：155—162.