模拟雨景的实时建模与绘制

论文总字数：23169字

目 录

1绪论 1

1.1课题研究目的与意义 1

1.2国内外研究现状及发展趋势 1

1.2.1模拟雨景的硬件现状 2

1.2.2模拟雨景的软件现状 3

1.2.3模拟雨景的发展趋势 4

2相关软件介绍 5

2.1 3DS MAX2016软件 5

2.2 AE软件 7

2.3 PR软件 8

2.4 AU软件 8

2.5OpeGL 9

3场景绘制 9

3.1大楼和花坛 9

3.2河水 9

3.3像机与灯光 16

3.4粒子的仿真模型…………………………………………………………………………………………..16

3.5颗粒代…………………………………………………………………………………………………….16

3.6实时图像的影响……………………………………………………………………………………….....17

4利用AE和PR进行后期制作 17

4.1利用3DS MAX和AE制作天气特效 17

4.2利用AU制作背景音乐 18

5OpenGL创建视场 19

5.1创建Visual C 程序 19

5.2设置OpenGL基础库 19

5.3设置OpenGL基础库 20

6总结与展望 26

参考文献 26

致谢 28

虚拟雨景的实时建模与绘制

韩立栋

，China

ABSTRACT：Good rain knows season, when spring is here, rain is the most needed thing, but rain was not always there. With the development of science and technology, already can use 3D technology to form a nearly virtual reality environment. Whether scientific field exploration, or analog monitor dangerous scenes, or game development, virtual technologies have completely integrated into all aspects of life. This paper tells the story of a virtual rain in all aspects of research, and then describes how to use animation software, to mountains, building scene, with the most realistic means to simulate a variety of weather simulation in nature.

Key words :Virtual technology; rain；grassland scene; cartoon software

1绪论

1.1课题研究的意义

虚拟现实(Virtual Reality , 简称VR)，又称拟实的真实感，拟实，如真，临境，灵境。VR是能够通过用户的各个器官的实时感知交互手段，让用户进入3D仿真世界，利用设备来足用户的操作需求，反之，利用这些设备，用户对这个世界也能加强体会。

产生于20世纪80年代初，由美国VPL公司开创者拉尼尔(Jaron Lanier)所提出。虚拟现实技术（VR）技术以计算机3D技术为载体，渲染出一种模拟现实环境的三维动态环境，用户通过各种感官的真切的感受，从而产生身临其境的感觉。虚拟现实技术(VR)技术是计算机产业的新兴技术，运用了多种科学技术。如计算机图形学技术、立体显示技术、传感技术、网络技术、数据传输技术、立体声技术、语音识别技术虚拟现实技术（VR）带给用户巨大便利，近年来VR技术被越来越多的运用于生产之中。

（1）虚拟现实技术(VR)在汽车开发上的应用

随着人么生活水平的提高，汽车行业也得到了巨大的发展，家家户户都拥有私家车的即将出现在不远的将来，而对于汽车不同性能的需求也将越来越高，越来越多样化。汽车的外观体现、动力用能、操控功能、安全性能、通过、燃油经济和乘坐舒适等都是汽车好与否的评判标准。不同于以往的一次次的实验，汽车工程的研究人员提出了概念车，对车各项性能模拟测试，然后得出车合格的结论，不仅满足了要求，还能够完成指标。而未来的各种新型汽车更是大大的依赖于虚拟现实技术。

1. 虚拟现实技术(VR)在游戏开发上的应用

近年来，随着科技的发展，人们的娱乐活动不再是限于一堆人一同外出，三两朋友聚在网络上一同玩游戏也是很好的休闲活动。不受限于地点时间，只要一台电脑，一部手机。3D游戏更是受各路玩家的喜爱，身临其境的感受让玩家沉迷于其中。甚至不需要过多的装备，只要一副VR眼镜，玩家就能拥有子弹从脸庞刮过去的体验。
　　虚拟现实技术（VR）可以使人更加容易的管理自然环境，同时，它还能让计算机软件系统变得比以往更为便捷与全面。
（3）在医学中的VR应用具有重要的意义

在解剖课，使用的技术复杂性的手术，包括应用程序的信息和功能的辅助，预期结果，等等。此外，它还具备远程医疗方面的潜力。例如，对于医疗的患者处在遥远的山区，通过虚拟现实系统技术，进行远程医疗。病人的危机可以用于远程操作。在操作、 主诊医师和他的行动在距离通过卫星广播的外科手术机器人模型。机器人通过相机进行操作，然后返回实际图像给医生。然后通过立体显示器及其堆栈和，然后虚拟出病人的模型，向医生提供患者的信息。目前成功开发远程外科手术系统的有斯坦福大学的研究所。

（4）在娱乐中的 VR 应用具有重要的现实意义

由于虚拟现实的在娱乐方面的现实要求不是太高，所以 VR 近几年增长最快。理想的 VR 和 3D 显示的视频游戏的丰富感的环境。信息传播媒体，要显示，VR 有潜力领域的应用的艺术在将来不应被低估。虚拟现实意义上的参与和互动可以是静态的艺术 （如绘画、 雕塑等） 到动态的观众更好地欣赏艺术的作者的观点。此外，随着VR技术的提高，可以虚拟出一个演唱会，音乐会等等，一些在远程的音乐家就可以同时在全国多地参加演出。
（5）在航天范围的VR应用具有重要的现实意义。

在航空航天领域，虚拟现实技术也是非常重要的。科学家可以运用3D模拟技术，在地球上模拟出在太空中的场景，然后宇航员可以在这里训练，可以看看宇航员的反应，美国航空航天局在"维修和保养的哈勃太空望远镜"虚拟现实训练仿真技术是计划中使用的模拟训练。在军事方面，军队可以模拟出战场，然后让战士去体验，增加作战经验，可以提高战士的作战能力。运用这个系统的时候，用户可以看到情况通过攻击部队炸毁。看到一架直升机从现场也是非常现实的。此仿真系统培训的坦克、 直升机和军事演习和训练之间的协同作战能力

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.2.1模拟雨景的硬件现状

VR/AR 的关注，也是受到媒体关注追捧的。这两种具有十分现=现实的研究意义，目前各个国家研究所都在研究这反面，显然这已经成为大潮流，我们知道可以运用虚拟模拟出各种场景，而雨又不是每时每刻都存在的，所以当我们拍摄电影的时候，很多场景都需要雨，这个时候我们就可以运用虚拟技术，模拟出一场雨，可以使电影的拍摄更贱方便快捷。

今天，我想通过举例说明当前的VR/AR的一个的硬件产品——Oculus Rift 。它的形状外观如图1-1所示。

图1-1 Oculus Rift

（1）小心取出耳机和控制框，耳机线永久附加到控制框，避免此线弯急剧。

（2）调整头部绑带，使其紧贴左右适合你头。

（3）从头顶带上表带，如果您选择使用它，多次调整从前面到后面的带子，让它正好带在你的头上。

（4）如果你戴眼镜，你可以调整的距离镜头和屏幕两侧转动螺丝耳机使用一枚硬币的一面。请确保调整设置双方匹配后制作变化。

（5）三个不同的镜片对应不同的的开发工具包。最长的是为视力很好的人的设计的，中间的那组是为设计中度近视的用户，最短的是为非常近视的用户设计的。镜头设计要交换使用插入在锁定位置，如果你想要戴隐形眼镜时使用Oculus Rift，请使用镜头设置，并使用Oculus Rift的侧螺钉调整耳机以适合你的头。使用Oculus Rift具体操作如下：

（1）有四个后的连接器上的控制框.连接器是︰-HDMI-DVI-USB功耗。

（2）将视频电缆（DVI 或 HDMI）的一端连接到您的计算机和控制箱，另一端，只有一个视频输入应连接到控件框，您可以用带有的 DVI适配器HDMI电缆。

（3）将 USB 电缆的一端连接到计算机，并且将另一条通向控制框中。

（4）请将电源线插入电源插座和连接控制箱到另一端。

（5）在用控制框中的按钮调整亮度和对比度在耳机中的显示，大多数两个按钮调整显示器的对比度，后面的两个调整显示器的亮度，对大多数按钮关闭电源，打开和关闭。

（6）按电源按钮来控制箱上和耳机，在控件框中的蓝色 LED指示设备是否打开或关闭。

1.2.2模拟雨景的软件现状

随着3D技术的发展，虚拟技术已经不仅仅局限于硬件方面了，在软件方面，也有着很深的影响，各种虚拟现实的软件，都在各个行业里面十分流行，我们可以利用折现软件来模拟雨景，可以在一个游戏里面， 一场电影里面，一个软件开发里面，运用这种虚拟技术，更好的完成软件开发。

下面我举例几款比较通用的软件开发软件：

1. 从 Quantum3D OpenGVS 产生模拟实时场景图发展，易于使用，便于重用，它的灵活性做的十分的好，同时，它还可以植入各种东西。到目前为止，它是最强大的3D 应用程序开发工具，很多专业的技术人员都选择这款软件来编写各种应用程序。
2. Virtools 是迷你游戏引擎，它具有非常互动性，和现在被认为是最强大的虚拟现实软件具有同样的功能。然而，这款软件不仅仅可以编写软件，他还可以用来学习，他可以让用户自己编写程序，然后应用到游戏中，使用这款软件编写程序后，它可在游戏开发，影视制作等等方面大放异彩。
3. EON Studio 是一套3D/VR 内容整合制作套件。它能通过简单的操作，使伟大的呈现在同一时间，以保持文件大小并不太大，它是非常有价值。所以它是非常适合工业、学术或军事单位。虽然套房也有一点是你可以很容易结合 Web、企业、学校、研究单位对教育或统计或营销资源整理出来，重新设计。
4. OpenSceneGraph 是一款3D的性能特别强的计算机图形开发库，所以它可以灵活应用于视景仿真、游戏、虚拟现实、建模的高技术研究与开发，以及领域要求精度高，高品质的图形。

同时，虽然从技术的演进，VR对很多早应收账款;但在媒体上的应用，AR更占主导地位比VR，作为原始的虚拟接口，"QR代码""条码"在媒体中的已广泛应用于工业。随着AR的进步核心识别技术，原来"代码标识"开始"模式识别"。从 2010 年起，《今日美国报》和其他媒体试图使用AR软件 (Junaio)，可帮助在新闻报道中，很多国内外的媒体新闻组织都开始使用这项技术，帮助报告新闻的完善。

如今，随着虚拟现实技术研究的深入实施虚拟现实技术所需的设备成本变得越来越便宜和方便，这项技术已用在生活的各个方面，基本上，如果你看到三维虚拟对象，它是利用这种技术。

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