1  MultiGen Creator和 Vega軟件介紹

　　1．1 Creator建模軟件

　　MultiGen Creator是 由 MultiGen—Paradigm公司開發(fā)的一種用于對可視化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行創(chuàng)建和編輯的交互工具。MuhiGen Creator是世界上領(lǐng)先的實時三維數(shù)據(jù)庫生成系統(tǒng)．具有完整的交互式實時三維建模系統(tǒng)。廣泛的選項增強了其特性和功能。用于產(chǎn)生高優(yōu)化 、高精度的實時 3D內(nèi)容，可以用來對戰(zhàn)場仿真、城市仿真和計算可視化等復(fù)雜場景的視景數(shù)據(jù)庫進行產(chǎn)生、編輯和查看。這種先進的技術(shù)，由包括自動化的大型地形和三維人文景觀產(chǎn)生器 、道路產(chǎn)生器等強有力的集成選項來支撐。

　　MuhiGen Creat0r在滿足實時性的前提下．能夠生成面向仿真的、逼真性好的大面積場景。它可為 25種之多的不同類型的圖像發(fā)生器提供建模系統(tǒng)工具 ．其 OpenFlight格式在實時三維領(lǐng)域中成為最流行的圖像格式 ．并成為仿真領(lǐng)域的行業(yè)標準。

　　1．2 Vega實時仿真

　　Vega是 MultiGen—Paradigm公司應(yīng)用于實時視景仿真 、聲音仿真和虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域的軟件環(huán)境。它把先進的仿真功能和易用的工具結(jié)合在一起，創(chuàng)建 了一種使用最簡單 ，但最具創(chuàng)造力的體系結(jié)構(gòu)．來創(chuàng)建、編輯和運行高性能的實時應(yīng)用。Vega使用 Lynx界面定義和預(yù)覽應(yīng)用程序。在 Vega中包含了創(chuàng)建一個應(yīng)用程序所必須的全部 API．但是簡單的應(yīng)用程序僅靠 Lynx 就可以實現(xiàn)  Lynx是一種基于 X／Motif技術(shù)的點擊式圖形環(huán)境 ．用戶只需通過鼠標即可驅(qū)動圖形中的對象以及動畫中的實時控制．并允許用戶在不 同時編寫源代碼 的情況下即可配置一個應(yīng)用程序。 Vega還包括完整的 C語言應(yīng)用程序接13．為軟件開發(fā)人員提供 了最大限度的軟件控制和靈活性。

　　2 構(gòu)建虛擬訓(xùn)練場

　　以某綜合訓(xùn)練場場景三維重建為例 ．進一步討論了虛擬現(xiàn)實技術(shù)。系統(tǒng)開發(fā)流程如圖 1所示。

　　2．1 建模數(shù)據(jù)的獲取及處理

　　虛擬綜合訓(xùn)練場場景 ．需要獲取的建模數(shù)據(jù)主要是指訓(xùn)練場內(nèi)各種器材設(shè)施的參數(shù)信息 、周邊建筑物的信息、整個訓(xùn)練場的分布信息以及環(huán)境景觀的紋理信息。

　　對獲取的信息進行處理 ．主要是對照片紋理信息的處理 。先通過數(shù)碼相機拍照．再利用 Photoshop或者 Creator自帶的紋理處理工具進行截取、糾正 、縮放等處理。盡管 Creator對紋理的格式 、大小沒有太多的限制，但 Vega對紋理數(shù)據(jù)的要求相對比較嚴格 ．不能滿足要求的紋理不能正確顯示 ，所 以必須對Creator用到的紋理進行編輯由于綜合訓(xùn)練場的地形較為平坦．可 以采用 Delaunay算法將 DED格式的地形數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)化。

　　2．2 三維建模

　　根據(jù)所獲取的建模數(shù)據(jù) ．可利用 Creator建立起三維場景模型，包括訓(xùn)練場的各種器材設(shè)施 、附近的建筑物、花草樹木 、道路等。訓(xùn)練場場景模型層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。綜合訓(xùn)練場的場景模型主要分為靜態(tài)實體和動態(tài)實體 。

　　(1)靜態(tài)實體建模。靜態(tài)實體主要有固定的訓(xùn)練器材設(shè)施、道路、樹木、建筑物等。由于訓(xùn)練場內(nèi)的訓(xùn)練設(shè)施數(shù)量比較多．所要建模的數(shù)據(jù)量比較大．不可能把所有模型都放在整個訓(xùn)練場場景中進行建模．因此可以單獨地制作每一個訓(xùn)練器材。最后將所有模型集成為整個訓(xùn)練場場景。

　　對于單一的固定訓(xùn)練器材 ．可以將訓(xùn)練器材進行結(jié)構(gòu)分解 ，運用 Creator的多種幾何工具進行構(gòu)建，再進行組合。形成完整的單一實體。

　　由于訓(xùn)練場周邊的建筑物相對較少 ．形狀都較為規(guī)則 ．因此可以簡單地進行幾何建模并貼上紋理。Creator中的布告板 ．可以使模型在仿真過程中始終保持面對視點．通常用于創(chuàng)建場景中類似路燈或者樹木等具有對稱性的實體。方法是將表示物體的透明紋理貼到模型表面．然后在運行時，模型會自動旋轉(zhuǎn)，始終面向視點。我們可以運用這種方法來實現(xiàn)訓(xùn)練場中樹木 、路燈等模型的建模 ，從而減少模型中多邊形的數(shù)量．提高仿真效率。

　　根據(jù)實時漫游特性的需要．我們可以選擇圓柱面和半球面模型對天空進行建模，并用紋理映射的方法體現(xiàn)天空背景。

 　　(2)動態(tài)實體建模。訓(xùn)練場中的紅旗屬于動態(tài)實體，利用Creator對其進行建模主要是通過切換紋理來實現(xiàn)的。以在風中飄揚的紅旗為例．首先利用 Photoshop對紅旗的紋理進行處理 ．確定幾張要循環(huán)顯示的圖片。在根節(jié)點下建立幾個子節(jié)點．每個子節(jié)點建立一個面，將處理好的紅旗紋理貼上每個面 ．設(shè)置每張圖片輪流顯示的時間，最后隱藏除第一個子節(jié)點以外的其它節(jié)點。這樣。一個迎風飄揚的紅旗就完成了。

　　2．3 優(yōu)化模型數(shù)據(jù)庫

　　使用 Creator建模的最終 目的是為了在仿真程序中使用。在不影響場景真實感的前提下．為了保持程序運行的平滑性，提高系統(tǒng)運行的實時性．在制作模型的后期要盡可能的對模型進行優(yōu)化處理。在構(gòu)建虛擬訓(xùn)練場景的過程中。主要采用以下優(yōu)化方法：

　　(1)刪除不必要的多邊形。我們可以通過刪除在視錐體中看不到的多邊形來減少多邊形的數(shù)量．這些多邊形包括模型內(nèi)部的多邊形、其它多邊形后面隱藏的細節(jié)多邊形、模型底面的多邊形等

　　(2)使用多層次細節(jié)模型。在不影響模型逼真性的情況下合理設(shè)置 LOD的層數(shù) 、每個層次間的切換距離、紋理的大小精細程度等，雖然會增加一些工作量 ，但卻節(jié)省了系統(tǒng)資源，提高了系統(tǒng)運行速度。

　　(3)采用實例化的方法對模型進行處理。通常應(yīng)用于表示三維場景數(shù)據(jù)庫中多次重復(fù)出現(xiàn)的對象實體．例如道路兩旁的樹木。實例化模型的優(yōu)點主要體現(xiàn)在能夠顯著節(jié)省磁盤空間便于創(chuàng)建、編輯和修改模型。

　　3 場景漫游

　　所有的訓(xùn)練場場景模型建立完成后．需要進一步對模型進行驅(qū)動 ．實現(xiàn)場景的實時漫游功能。首先 ，要設(shè)置 LvnX參數(shù) 。對觀察者、運動方式、環(huán)境特效等功能模塊進行初步的設(shè)置。具體方法是：在 Scenes中設(shè)置為一個觀察者所能看到的所有對象模型：在 Observers中設(shè)置觀察者；在 Motion Model中為觀察者設(shè) 置運動方式 ；在 Environments和 Environment Effects中設(shè)置天空和云的效果 。然后在系統(tǒng)中設(shè)置兩種碰撞檢測：一是與地面的碰撞檢測．使觀察者始終隨著地形的變化而改變視點的高度：二是與訓(xùn)練設(shè)施和建筑物的碰撞檢測，避免觀察者穿墻而過的情況。

　　在 Vega中可以采用鍵盤控制漫游和固定路徑 自動漫游本文主要是采用鍵盤控制漫游。具體來說．是在Vega中的Motion Models面板選擇Drive運動模式。最后需要生成可執(zhí)行文件，可在 VC中激活其函數(shù)庫。

　　4 結(jié)束語

　　本文利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行了虛擬綜合訓(xùn)練場場景的三維重建 ，運用 Creator建立起 了各種逼真的訓(xùn)練設(shè)施 、環(huán)境、地貌等模型．同時對模型進行了優(yōu)化。然后利用 Vega工具開發(fā)了漫游功能．基本上完成了虛擬訓(xùn)練場的重建．并能與之進行自然、三維可視的交互，具有真正的沉浸感。虛擬綜合訓(xùn)練場的實現(xiàn)。為建立其它形式的訓(xùn)練場景提供 了一種可行性的方法 。具有一定的應(yīng)用價值