计算机仿真领域中三维建模技术探究

目前，根据模型的分类差异，三维建模在计算机仿真领域中技术上分为几何建模类型和动态建模类型。

静态三维模型库数据的获取

模型库建立的难度主要在三维模型建模的精模与低模的转化过程，在三维模型创建之前，首先需要数字资源的收集整理,主要包括DWG地图和地形的测量数据、航拍、设计图纸、以及常用模型的数据资源等数据资料。三维仿真系统中建立模型资源库,针对静态三维模型而创建的,为了方便静态模型资源的重复利用,以及方便静态模型的资源管理和模型信息升级,因此设置模型信息分类存储。静态模型资源库大致分为以下几类:建筑三维模型以及公共设施附属模型：地标性建筑模型；交通设施模型；公共模型设施；绿化植被模型；水体模型；景观及游乐设施；模型库资源的建立主要是由AutoCAD和3DSMAX来完成的。在AutoCAD中完成三维场景的平面图创建后，将其导入3DSMAX中，进行地面模型的创建，并且分割地形、地势，以便之后三维模型的面数与贴图的赋予不产生面的轴向UV问题。应用3DSMAX进行初使模型的创建，由于造型能力强，并且可以很好的与仿真软件进行模型的应用导入，因此常用于虚拟仿真的三维建模部分，模型有很强的仿真立体效果。植物模型的创建，一般植物建模通常面数很高，也就产生了数据量的问题，因此现今植物建模的各种效果展示中真正的植物模型应用比较少，通常是应用大量的以面为单位的植物贴图以达到场景中需要的视觉效果，尤其是应用通道透明贴图。三维模型创建完成后,通过三维仿真资源数据库进行管理和操作的。三维模型资源库将模型分为：高精度模型、中精度模型、低精度模型,方便三维仿真场景中对于近景、中景、远景的不同需求,当摄影机跟随路径约束到视图远景时,所显示的模型为低精度模型,如此可以大量的节省场景中模型的计算量,以达到实时交互的刷新频率要求;当摄影机跟随路径约束到视图近景时,所显示的模型为高精度模型,保证了实时交互,对三维场景中的近景模型的高精度的视觉要求。三维场景数据库的模型资源表现了真实环境中的建筑模型合并到虚拟三维场景中的细节效果反应，包括三维场景中的天空作为一个球天模型的环境贴图对建筑模型群体的色彩影响。

粒子动态现象的建模

三维场景中的每个对象都有一个自身坐标，物体可以以自身为轴向进行运动，这样的坐标称为自身坐标系统。这个坐标系统的位置随物体的移动、旋转、缩放而改变。通过关键帧的设置,完成需要的动态模型创建。针对三维场景还有一个世界坐标，场景中的所有建筑模型都遵从于这个世界坐标。通常动态现象建模应用粒子系统，以及动力学系统，表现水景、云雾、风、火焰等，水体模型建造在地形变化中起着重要的作用，同时是建筑表现效果的重要内容，场景实时渲染的要求，通常应用粒子系统完成水景动态特效后输出动态文件，再将其以贴图纹理的方式附予场景中的建立好的面片中。虚拟对象reactor的空间绑定,这是配合粒子系统的动力学系统,属于物理建模方式,通过对于虚拟物体的空间绑定,确定reactor的质量、重量、摩擦力、惯性,以及物体的反弹参数值等等，这些特性与三维建模及其虚拟仿真平台结合起来，形成一个虚拟模型空间。

结论

三维场景中的物理建模涉及到动力学系统,是虚拟现实系统中比较高层次的模型创建，因为它需要物理学中动力学和重力系统与计算机图形学相结合，涉及到动力学系统中力的作用问题，主要是三维模型的重力、摩擦力、反弹值。除了人机交互中相互作用的系统程序应用外,还有在计算机模拟三维仿真系统平台中所呈现的粒子系统和动力学系统，创建粒子系统的动画运动行为模型。使得虚拟仿真系统平台可以自主性控制，也就是设定场景的动态信息后,用户不与之交互,指三维物体的活动变化以及周围环境和其它运动实体模型之间的动态关系，比如风效、雨景特效等，它们不受用户的输入控制（也就是说用户不与之交互）。（本文作者：王嘉平 单位：吉林建筑工程学院城建学院）