基于Multigen和Vega的三维场景仿真(3)

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为了将多边形准确的投射在屏幕上，多边形在显示之前必须被像素化。所谓像素化，就是将场景中的多边形转换成为由屏幕上像素组成的实体。像素化避免了重叠的多边形中相同的像素被绘制多次，以便将系统的时间复杂度和深度复杂度降低到最小。所谓深度复杂性指在每一帧中每一个像素绘制的次数。可以通过减少场景绘制过程中的深度复杂性来满足运行系统的像素填充率(Pixel Fill Rate),以优化系统性能。文献综述

数据库结构中每一次的状态改变都会增加绘制时间。当一个有一套属性或状态(如纹理、颜色)的多边形，切换到数据库结构中，有着不同状态的多边形时，即发生了状态改变。系统则通过重新安排数据库结构中的节点来减少状态改变。

2.2 场景仿真的系统结构

三维场景仿真系统的实现一般可分为两个部分:场景建模与场景驱动,其基本框架如图2-1所示：

场景仿真的基本框架

图 2-1 场景仿真的基本框架

场景建模是将所要仿真的场景与对象通过数学方法表达成存储在计算机内的三维图形对象的集合,包括纹理的获取和处理。本文采用Multigen Creator通过人机交互的方式完成。场景驱动是仿真程序根据所建立的场景模型以及场景中各类仿真对象运行时的状态参数来生成实时的场景,本文中采用Vega作为场景驱动软件平台，以面向对象的软件分析方法设计系统。

2.3 仿真系统的设计目标及步骤

本论文对虚拟机场环境的设计目标如下：

1. 对机场中的地形，建筑物，飞机，环境进行三维建模。

2. 使用的飞机可以在虚拟场景中按照事先设定好的固定路径的漫游。

3. 具有各种逼真的自然现象，如天空，白云等。

4. 完成飞机运行到炸弹检测范围内，炸弹爆炸的动态过程。

完成机场环境的仿真大致需要经历以下步骤：

1. 分析三维透视图的成图理论，利用实时三维效果处理软件Multigen Creator制作基本的模型效果。

2. 利用仿真软件LynX面板和Vega的编程实现场景的实时漫游。

2.4 本章小结来.自/751·论|文-网·www.751com.cn/

本章分析了场景仿真的系统结构，并给出了仿真步骤以及要求。

3 机场环境建模

一个虚拟环境的完全漫游需要快速模拟6 个自由度的镜头运动, 包括相机旋转、对象旋转和相机移动[3]。从计算机模型去产生图形图像并不复杂，只要有足够准确的模型然后具备充足的时间,那么就可以产生物体在不同光照条件下相当准确的图像。但是,创建模型的关键就在于实时，当创建了足够精确的三维模型后,如果没有足够的时间用于图像的刷新,达不到每秒显示25一30帧,甚至达不到每秒15帧的要求,则虚拟现实的运动场景就变的停滞、断续,失去了真实的感觉。由于既要求图像的质量,又要求图像的速度,再加上非常复杂的虚拟环境,这样就对图形显示的硬件提出了很高的要求，所以在实时三维视景仿真中,模型建立的好坏直接影响仿真的效果。第一,模型建立的是否逼真将会直接影响到沉浸感；第二,如果模型建立起来之后,面越少,就意味着在进行实时的视景仿真中,计算机所要处理的信息量就越少,这将会有力的减轻计算机在仿真时计算的负担,从而减少计算机渲染图形所要的时间,将有利于仿真画面的连续性。如何有最少计算机所要处理的图形量,建立最逼真的图形,将是三维视景仿真的关键之一[4]。