诸城恐龙园VR系统设计与实现

论文摘要

随着计算机技术的飞速发展,CG(Computer Graphical)元素越来越多的在各个方面影响着人们的生活。其中包括了常见的电影特效、电视广告、游戏、以及虚拟现实。虚拟现实技术,是多媒体技术广泛应用后兴起的计算机新技术,通常情况下可用于包括虚拟场景、虚拟产品、虚拟规划、房地产、博物馆甚至是军事仿真领域。诸城恐龙园VR系统是一个以恐龙为主要元素的主题性VR系统,该系统主要描述了不同时期恐龙的形态、动作、叫声以及恐龙的生活环境,通过利用虚拟摄像机的位移来使得用户能够更直接的了解有关于恐龙的知识。与此同时,本系统也支持用户通过虚拟摄像机的位移旋转等操作来进行与恐龙之间的互动。对于系统场景模型建模而言,本文主要利用Paint Effects笔刷库中丰富的植物笔刷,轻松实现很多炫目的建模效果。对于界面设计而言,主要研究如何利用简洁生动的过场动画来完成对于时间轴变化的控制,从而完成对于时间、空间的过渡。针对于本系统特点,从系统的实际制作出发,主要的研究工作以及成果包括以下几个部分:1.在详细分析系统需求和核心技术的基础上,提出系统整体框架设计方案。2.通过归纳不同种类树木的结构特点,完成系统基本树木的模型框架建模,结合Paint Effects工具建模特点进行来进行模型绘制,同时利用路径曲线完成对于模型的动态生成。3.通过对比不同种类草地植物的结构特点,完成系统基本草地植物的模型建模,同时研究粒子系统生成,结合Sprite显示属性完成草地类植物模型建模。4.通过归纳不同种类恐龙特点,完成系统恐龙模型建模,分析恐龙模型多边形特点,完成系统恐龙模型的基础模型分类和基本制作。完成多边形建模方法结合粒子系统实例化来对于恐龙群体建模。结合实际恐龙园地形结构特点以及各种特殊地形地貌,完成恐龙园标准地形建模。建立恐龙基本动态库,结合Skeleton工具来进行对于模型的动态制作其中包括奔跑、撕咬、追逐、吼叫等。5.结合本系统发展方向和系统主题完成系统界面设计,依据虚拟摄像机的位移与恐龙模型的距离产生互动,击发恐龙的包括奔跑、撕咬、追逐、吼叫等事件反馈。同时利用数据头盔来进行对于系统的沉静式虚拟,结合利用数据手套进行点触式击发事件。6.通过对系统进行测试并对数据进行分析。主要对系统显示真实度、交互性能、数据延迟、数据存储效率等相关数据进行测试,测试的结果验证了设计构想,能够满足项目的需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 相关研究
• 1.2.1 动物、植物模型分类
• 1.2.2 建模方法分类
• 1.2.3 诸城恐龙园植物模型的特点
• 1.3 本文研究目的和研究内容
• 1.4 本文的组织框架
• 2 系统架构设计
• 2.1 恐龙园VR 系统
• 2.1.1 恐龙园VR 系统构成元素
• 2.1.2 系统交互及显示设计
• 2.2 恐龙园系统架构设计
• 2.2.1 系统场景建模
• 2.2.2 系统交互设计
• 2.2.3 系统测试与分析
• 2.3 本章小结
• 3 系统植物建模
• 3.1 软件的工作原理
• 3.1.1 Forest Pro 的工作原理
• 3.1.2 Paint Effects 的工作原理
• 3.2 植物建模研究
• 3.2.1 系统树木分类
• 3.2.2 系统植物分布
• 3.2.3 Paint Effect 树木建模研究
• 3.2.4 草地类植物建模研究
• 3.2.5 草地类植物建模方法的制作比较
• 3.2.6 方法总结评价
• 3.3 本章小结
• 4 系统动物和地形建模
• 4.1 恐龙建模研究
• 4.1.1 恐龙建模分类
• 4.1.2 粒子的生成和分布
• 4.1.3 群组动物粒子生成
• 4.1.4 动物的实例化
• 4.2 恐龙园地形建模
• 4.2.1 系统地形建模
• 4.2.2 平原场景类建模
• 4.2.3 山地类场景建模
• 4.2.4 洞穴类场景建模
• 4.3 本章小结
• 5 系统交互设计与实现
• 5.1 系统交互研究
• 5.2 交互动画研究
• 5.3 系统交互的实际应用
• 5.3.1 虚拟摄像机交互
• 5.3.2 时间轴交互
• 5.3.3 动态界面演示
• 5.4 界面设计的原理
• 5.4.1 图形界面设计
• 5.4.2 矢量界面设计
• 5.4.3 动态界面设计
• 5.5 本章小结
• 6 系统测试与分析
• 6.1 测试内容设计
• 6.2 测试与分析
• 6.2.1 压力、内容测试与分析
• 6.2.2 逻辑测试与分析
• 6.3 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 本文工作总结
• 7.2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 附件