基于MultiGen Creator和Vega的虚拟训练场设计研究

　　基于MultiGen Creator和Vega的虚拟训练场设计研究
　　论文关键词:虚拟现实 虚拟训练场 MultiGen CreatorVega
　　论文摘要:虚拟现实技术是信息化时代的一项涉及众多学科的高新应用技术。它在教育训练方面应用广泛，主要应用于教育训练场景的再现。以某综合训练场为实例，利用Creator和Vega软件实现了虚拟训练场的三维重建，并完成了训练场实时漫游的功能。
　　1MultiGenCreator和Vega软件介绍
　　1．1Creator建模软件
　　MultiGenCreator是由MultiGen—Paradigm公司开发的一种用于对可视化系统数据库进行创建和编辑的交互工具。MuhiGenCreator是世界上领先的实时三维数据库生成系统．具有完整的交互式实时三维建模系统。广泛的选项增强了其特性和功能。用于产生高优化、高精度的实时3D内容，可以用来对战场仿真、城市仿真和计算可视化等复杂场景的视景数据库进行产生、编辑和查看。这种先进的技术，由包括自动化的大型地形和三维人文景观产生器、道路产生器等强有力的集成选项来支撑。

　　MuhiGenCreat0r在满足实时性的前提下．能够生成面向仿真的、逼真性好的大面积场景。它可为25种之多的不同类型的图像发生器提供建模系统工具．其OpenFlight格式在实时三维领域中成为最流行的图像格式．并成为仿真领域的行业标准。
　　1．2Vega实时仿真
　　Vega是MultiGen—Paradigm公司应用于实时视景仿真、声音仿真和虚拟现实等领域的软件环境。它把先进的仿真功能和易用的工具结合在一起，创建了一种使用最简单，但最具创造力的体系结构．来创建、编辑和运行高性能的实时应用。Vega使用Lynx界面定义和预览应用程序。在Vega中包含了创建一个应用程序所必须的全部API．但是简单的应用程序仅靠Lynx就可以实现Lynx是一种基于X／Motif技术的点击式图形环境．用户只需通过鼠标即可驱动图形中的对象以及动画中的实时控制．并允许用户在不同时编写源代码的情况下即可配置一个应用程序。Vega还包括完整的C语言应用程序接13．为软件开发人员提供了最大限度的软件控制和灵活性。
　　2构建虚拟训练场
　　以某综合训练场场景三维重建为例．进一步讨论了虚拟现实技术。系统开发流程如图1所示。

　　2．1建模数据的获取及处理
　　虚拟综合训练场场景．需要获取的建模数据主要是指训练场内各种器材设施的参数信息、周边建筑物的信息、整个训练场的分布信息以及环境景观的纹理信息。
　　对获取的信息进行处理．主要是对照片纹理信息的处理(本文转载自 www.yzbxz.com 一枝笔写作网)。先通过数码相机拍照．再利用Photoshop或者Creator自带的纹理处理工具进行截取、纠正、缩放等处理。尽管Creator对纹理的格式、大小没有太多的限制，但Vega对纹理数据的要求相对比较严格．不能满足要求的纹理不能正确显示，所以必须对Creator用到的纹理进行编辑由于综合训练场的地形较为平坦．可以采用Delaunay算法将DED格式的地形数据进行转化。

　　2．2三维建模
　　根据所获取的建模数据．可利用Creator建立起三维场景模型，包括训练场的各种器材设施、附近的建筑物、花草树木、道路等。训练场场景模型层次结构如图2所示。综合训练场的场景模型主要分为静态实体和动态实体。

　　(1)静态实体建模。静态实体主要有固定的训练器材设施、道路、树木、建筑物等。由于训练场内的训练设施数量比较多．所要建模的数据量比较大．不可能把所有模型都放在整个训练场场景中进行建模．因此可以单独地制作每一个训练器材。最后将所有模型集成为整个训练场场景。
　　对于单一的固定训练器材．可以将训练器材进行结构分解，运用Creator的多种几何工具进行构建，再进行组合。形成完整的单一实体。
　　由于训练场周边的建筑物相对较少．形状都较为规则．因此可以简单地进行几何建模并贴上纹理。Creator中的布告板．可以使模型在仿真过程中始终保持面对视点．通常用于创建场景中类似路灯或者树木等具有对称性的实体。方法是将表示物体的透明纹理贴到模型表面．然后在运行时，模型会自动旋转，始终面向视点。我们可以运用这种方法来实现训练场中树木、路灯等模型的建模，从而减少模型中多边形的数量．提高仿真效率。
　　根据实时漫游特性的需要．我们可以选择圆柱面和半球面模型对天空进行建模，并用纹理映射的方法体现天空背景。
　　(2)动态实体建模。训练场中的红旗属于动态实体，利用Creator对其进行建模主要是通过切换纹理来实现的。以在风中飘扬的红旗为例．首先利用Photoshop对红旗的纹理进行处理．确定几张要循环显示的图片。在根节点下建立几个子节点．每个子节点建立一个面，将处理好的红旗纹理贴上每个面．设置每张图片轮流显示的时间，最后隐藏除第一个子节点以外的其它节点。这样。一个迎风飘扬的红旗就完成了。
　　2．3优化模型数据库
　　使用Creator建模的最终目的是为了在仿真程序中使用。在不影响场景真实感的前提下．为了保持程序运行的平滑性，提高系统运行的实时性．在制作模型的后期要尽可能的对模型进行优化处理。在构建虚拟训练场景的过程中。主要采用以下优化方法：
　　(1)删除不必要的多边形。我们可以通过删除在视锥体中看不到的多边形来减少多边形的数量．这些多边形包括模型内部的多边形、其它多边形后面隐藏的细节多边形、模型底面的多边形等

　　
　　(2)使用多层次细节模型。在不影响模型逼真性的情况下合理设置LOD的层数、每个层次间的切换距离、纹理的大小精细程度等，虽然会增加一些工作量，但却节省了系统资源，提高了系统运行速度。
　　(3)采用实例化的方法对模型进行处理。通常应用于表示三维场景数据库中多次重复出现的对象实体．例如道路两旁的树木。实例化模型的优点主要体现在能够显著节省磁盘空间便于创建、编辑和修改模型。(责任编辑：一枝笔写作事务所)