汽車駕駛模擬視景仿真系統(tǒng)中關(guān)于模型建立

1、 汽車駕駛模擬視景仿真系統(tǒng)中關(guān)于模型的建立張侃（山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030031）摘要：地形地貌的建立是整個汽車駕駛訓(xùn)練模擬器視景系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)庫建立的第一步，主要在于表現(xiàn)虛擬環(huán)境的整體輪廓。它包括了大量的房屋，行車道、樹，交通標(biāo)志等，是體現(xiàn)汽車駕駛訓(xùn)練模擬器視景系統(tǒng)真實(shí)沉浸感的主要部分。關(guān)鍵詞：汽車駕駛模擬 模型建立 地形地貌的建立是整個汽車駕駛訓(xùn)練模擬器視景系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)庫建立的第一步，主要在于表現(xiàn)虛擬環(huán)境的整體輪廓。整個視景系統(tǒng)模型包括了大量的房屋，行車道、樹，交通標(biāo)志等，是體現(xiàn)汽車駕駛訓(xùn)練模擬器視景系統(tǒng)真實(shí)沉浸感的主要部分，這部分是根據(jù)景物的不同文化特征標(biāo)志來安排顯示順序。最

2、外面的部分，這個區(qū)域主要用作山路和高速公路專項(xiàng)訓(xùn)練，因而模型包括了懸崖峭壁和丘陵等不同類型的山脈，高速公路一帶則比較平坦。一、 2D物體模型的建立2D模型一般為行車道、人行道、天空、房屋、草地等路邊景色。建模時將整個場景地面建為一個XmXm的正方形，然后在將其細(xì)化為不同的幾個等級區(qū)域。比如建一條道路模型，如果是在已經(jīng)建成的地面之上進(jìn)行，道路模型就將被地面模型覆蓋掉而不能顯現(xiàn)出來。一種避免它們之間遮擋的處理方法是在建模時要注意他們的先后順序，讓它們錯開一定的距離，這樣由于存在先后顯示關(guān)系，就不存在相互之間的遮擋；另一種處理的方法是使用模型的樹型層次結(jié)構(gòu)，將道路（面）設(shè)為地面的子面來解決（子面的顯

3、示先于父面）。完成后的模型如圖1所示。圖1道路模型二、3D物體模型的建立3D物體模型是體現(xiàn)空間三維造型、立體感和真實(shí)感最關(guān)鍵的部分，這部分物體模型包括建筑物、樹木、車輛、交通標(biāo)志、路況等。對于3D物體的建模，需要考慮怎樣劃分BSP(Binary Space Partitioning)樹，以確定正確的遮擋關(guān)系。比如在建立樹的模型時，因所使用的透明紋理都是二維平面的，而且在有的方向上是不可見的，所以要體現(xiàn)出三維立體感就必須選用適當(dāng)?shù)奶幚矸椒?。為了在各個角度都能看到整棵樹，建模時，我們可以使用兩個面垂直正交，這樣就將這兩個相交面分成了各為900的四個部分，然后再對這兩個面進(jìn)行紋理處理，通過這種方法建

4、立的樹的模型在當(dāng)前通道的任何方向上都是可見的?？墒沁@并不能保證該模型在后視鏡等通道中也能完全可見，因此我們還需要對剛才的兩個面作進(jìn)一步的處理。仍然選取剛才建立的兩個平面，在其相反方向再進(jìn)行一次同樣的處理。通過上述方法處理的模型無論在任何通道和方向上都是實(shí)時可見的。圖2為建模完成后樹的模型。圖2 樹的模型同時，我們還要建立很多的3D立體圖形，要構(gòu)成我們的虛擬場景，比如房子，路燈，山等等眾多的建筑物。例：圖4-3 是在MultiGen Creator 2.5中建立的一個簡單的模型。首先建立一個新的2D平面然后定點(diǎn)建立模型的2D平面 然后對其進(jìn)行垂直的拉伸，達(dá)到你需要的高度。 以上就是簡單的建模步驟

5、。所以在設(shè)計(jì)建筑物模型時，對于一些標(biāo)志性的建筑物模型，對墻、門、窗等都分別進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和劃分，而對于普通的建筑物在則將墻、門、窗視為一體處理，這樣就可以減少大量的多邊形，大大減少了場景的復(fù)雜程度。山的建模也是采用相類似的方法。圖3是建筑物模型。 圖3 建筑物模型三、紋理的生成紋理的生成是用數(shù)碼相機(jī)等攝錄設(shè)備收集需要貼合建筑物或者是草地等等面上的圖片資料，經(jīng)過掃描后用Photoshop軟件對其進(jìn)行簡單處理，然后從中挑選出可利用的紋理圖片，再對一些紋理（比如建筑物或者樹）進(jìn)行透明等特殊處理，同時還為每一個紋理建立相應(yīng)的系統(tǒng)標(biāo)識符以區(qū)別于其它紋理，最后建立一個紋理索引庫供紋理處理時調(diào)用。四、紋理

6、的貼合 當(dāng)眾多的建筑物和道路模型都建立好時，為他們帖上相應(yīng)的文理就成了很重要的事情，貼紋理是既精細(xì)又龐雜的一項(xiàng)工程，下面是帖紋理的具體步驟： 1：首先選中物體，打開creator,選擇palettes選項(xiàng)，其中有Texture選項(xiàng)便可以選擇喜歡和適當(dāng)紋理！ 2：要給物體帖合時，需要打開creator窗體右邊的texture變可以為你選中的物體帖上紋理，其中有為面帖，為整體帖和為球體帖等多種選擇。 3：當(dāng)你為物體帖好之后需要進(jìn)入VIEW中選中DRAW就可以顯示出你的紋理。例：4-3中紋理的貼合首先選中建筑物的一個平面，然后在Plalettes選項(xiàng)中選擇Texture選項(xiàng)，彈出紋理選擇框。然后讀取

7、紋理的存檔文件，然后對所選的面進(jìn)行貼合。其他平面以此類推。這就是對建筑物的簡單文理貼合。如下圖1.選中圖中的選項(xiàng)打開紋理讀取框2.讀取紋理3.選種合適的紋理之后對一個面進(jìn)行貼合 4.下圖為三點(diǎn)定點(diǎn)貼合紋理，如果所貼面比較復(fù)雜可以使用四點(diǎn)定點(diǎn)進(jìn)行貼合。5如果紋理密度不符合要求，可以選擇此項(xiàng)對紋理密度進(jìn)行編輯。6下圖就是達(dá)到理想密度之后紋理的貼合。五 、系統(tǒng)模型的集成前面建立的模型多數(shù)都是單個獨(dú)立的，還沒有集成到整個場景的系統(tǒng)模型中去。雖然在建模時已經(jīng)對單個模型在場景中的層次和顯示問題作了一些考慮，但仍沒有從整個系統(tǒng)的角度出發(fā)考慮系統(tǒng)的要求，因此，在系統(tǒng)模型的集成階段，還要解決各個二維物體模型的顯

8、示層次問題，進(jìn)一步完善2D物體模型與系統(tǒng)模型集成后的層次關(guān)系；解決3D物體擺放問題，也就是當(dāng)你建立好一個物體的時候，因?yàn)橐粋€房子并不是唯一的，很有可能被用到很多條道路上，所以，我們還要調(diào)節(jié)好房子的角度和位置。使整體的視景系統(tǒng)協(xié)調(diào)顯示；圖形層測的設(shè)置，對于層次的設(shè)置應(yīng)充分考慮到物體在從一個層測轉(zhuǎn)換到另一個層次的過程中，為了避免轉(zhuǎn)換時的視覺跳動性，設(shè)計(jì)一段兩個層次的模型同時顯示的區(qū)域，同時還盡量注意到不要因?yàn)樘幚矶噙呅芜^多而影響實(shí)時性的要求，也就是尋求了模型層次之間的轉(zhuǎn)換與多邊形顯示個數(shù)之間的平衡。在從整個系統(tǒng)的角度出發(fā)，根據(jù)各個模型的功能要求進(jìn)行相應(yīng)的鏈接處理，從而完成了整個視景系統(tǒng)軟件場景模型的建立。圖5是建模完成后的系統(tǒng)模型。圖5 系統(tǒng)模型在模型建立過程中考慮到以后可能需要對場景模型進(jìn)行修改和擴(kuò)充，特意為視景系統(tǒng)模型留下了增加場景的空間。整個視景系統(tǒng)中各個模型都是由上面的方法組織和實(shí)現(xiàn)的，整個模型場景被稱為scene。六、總結(jié)本文從真實(shí)感圖形的繪制機(jī)理和步驟出發(fā)，介紹了視景系統(tǒng)模型建立的工作流程，初步介紹了整個視景