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基于Unity3D与3Dmax的虚拟船舶液压系统三维模型展示
作者简介作者简介:吕文梅(1987-)女,山东科技大学信息科学与工程学院硕士研究生,研究方向为软件工程;宋代广(1978-),男,临矿集团临沂亿金物资有限责任公司科长, 研究方向信息管理。0引言
   在科学技术飞速发展的今天,众多单位对虚拟技术的要求越来越高,也因此出现了很多虚拟系统来满足他们的需要。对企业和电子商务来说,工业产品虚拟展示以三维的表现形式,全方位地展现一个物体,具有二维图像所不能比拟的优势。目前,国内外比较流行的是应用于虚拟展示的unity3d技术。在实现虚拟产品展示时,主要是两大方面:一是三维模型的创建;二个是利用unity3d 实现虚拟展示。
   主要以船舶液压系统的展示为例,对三维模型与unity3d 的完美结合进行研究应用。长期以来,vrp的实现主要还是基于几何建模技术,但在计算机图形图像处理应的地址段。
  如果存在通过bras拨号上网的用户,其ip地址池地址要和其它地址相分离,保证拨号上网用户必须通过bras认证和计费。对于每个节点设备,统一规划各自的loopback地址,并和业务地址区分开,有利于以后的网络维护。
  5结语
   随着今后业务数量的增长和业务对带宽要求的提高,传输带宽将逐渐成为瓶颈,无法满足用户的业务需求,此时需要运用qos技术来保证重要业务的响应质量。
   提高ip网络的服务质量,通常有两种实现方法:一是在全网络或网络瓶颈处实施qos技术,二是增加网络中各交换节点的交换容量。根据ip专用承载网及其业务的特点,国内大客户也可以在骨干网或城域网边缘有计划地实施qos,以保证大客户的服务质量。参考文献参考文献:
  \[1\]peter tomsu,christian schmutzer.下一代光网络ip层的智能与光层技术的融合[m].龚倩,译.北京:人民邮电出版社,2003.
  [2]唐雄燕.智能光网络——技术与应用实践[m].北京:电子工业出版社,2005.
  [3]胡先志.构建高速通信光网络关键技术[m].北京:电子工业出版社, 2008.
  [4]张杰.自动交换光网络ason[m].北京:人民邮电出版社,2004.
  [5]李秉钧,万晓榆,樊自甫.演进中的电信传送网[m].北京:人民邮电出版社,2005.
  [6]龚倩.高速超长距离光传输技术[m].北京:人民邮电出版社,2005.
   [7]纪越峰.李慧,陆月明.自动交换光网络原理与应用[m].北京:北京邮电大学出版社,2005.
  [8]龚双瑾.下一代网关键技术及发展[m].北京:国防工业出版社,2006.
  责任编辑(责任编辑:孙娟)技术高速发展的今天,已难以满足用户对虚拟现实中真实感的要求。3dmax对于模型的创建、处理能够实现非常逼真的效果,并且3dmax 处理好的三维模型可以导入unity3d中,两者结合处理,实现虚拟系统的完美展示。
  1系统虚拟展示流程
  系统虚拟展示流程如图1所示。 计算机图形图像处理中,3dmax 对于图形图像的处理形象逼真,是大多人选择的处理软件之一。但是要想把处理好的三维模型形象地展示给用户,实现立体的三维效果和虚拟现实的效果,这有一定的难度,而unity3d 虚拟技术的出现能够实现这一功能。
  图1系统虚拟展示流程
  2三维模型轻量化建模
   本文所构建的船舶液压系统,大多数部件都属于机械类型,所以初步建模采用了inventor 与 3dmax相结合的方法,最后在3dmax 中进行处理,主要是采用了多次全景光照下的烘焙,利用了高质量的纹理贴图和材质渲染来创建整个液压系统[1]。
  2.1轻量化建模方法
  在三维场景建模中,对于大型、多细节的模型,在建立和实时显示时要求较高。因此,在这次建模中,为了使模型快速显示,采用了边折叠算法[2],在保证模型失真性小的情况下,对模型进行简化,从而达到想要的效果。在构造模型时,利用3dmax 对模型进行了精简,而且在弯角处进行了平滑优化,在网络传输过程中,实现了视觉平滑的效果。对于复杂的图形,在一些不可视的地方对面片进行了删除优化,但这里的面片删除不是一味地删除,而是在不影响效果的前提下所进行的操作。这样既保证了网络的传输速度,又使整体模型效果最佳。
  2.2轻量化建模原则
  每个场景都是由多个单体模型组成,所以在建立单体模型时要注意做到轻量化,尽量减少每个单体模型的资源量。单体模型的建立需遵循的轻量化原则如下[3]:

r>  (1)尽量做成简模。如果模型过于精细,面数太多,会导致运行速度急剧降低,甚至无法运行。模型面数过多,还会导致文件容量增大,在网络上发布会增加下载时间。所以按照划分的模型精度来建模,不需要互动的展品尽量建成简模,以提高浏览的流畅性并减少下载时间。
  (2)删除看不见的面和没有关联的点线。在模型建立时,看不见的地方不用建模,删除看不见的面,可以提高贴图的利用率,降低场景的面片数,提高运行速度。如展品的底面、紧贴墙壁的那一面,还有一些展品的内部结构就不必用模型呈现出来。没有关联的点线也可以删除,这样能够为模型节省一定的资源量。目前,有一种技术可以在opengl环境下解析3ds文件,这样可以通过改变一些代码来减少冗余的资源,达到轻量化的目的。
  (3)模型的三角网格面尽量是等边三角形,避免出现长条形[5]。由于长条型的面不利于实时渲染,还会出现锯齿、纹理模糊等现象,所以在创建模型时尽量保证模型的三角面接近等边三角形,提高画面质量。
  (4)表现细长条的物体时,尽量不用模型而用广告牌贴图的方式。细长条形的物体会增加场景的模型数量,而且在实时渲染时还会出现锯齿和闪烁现象。所以在表现栏杆、栅栏等细长条形的物体时,尽量利用广告牌贴图或十字贴图来表现,这样可以减少模型数量,提高场景流畅度,而且效果细腻、真实感强。
  (5)对于形状复杂的模型,可以用广告牌或者建简模贴实景图来表现。形状十分复杂的模型建模过程也同样会很复杂,花费的人工量大,而且面片数过多,对整个场景文件的资源量影响较大。所以对于一些复杂造型的模型,用广告牌或粗建模贴实景图来表现可以得到更好的效果和高效的运行速度。广告牌即使用unity3d中的billboard节点,其上所贴的贴图使得局部坐标系的z轴,随着观察方向的改变而绕y轴或x轴旋转,并永远指向观察者,使观察者也能得到很真实的视觉效果。这样能大大减少这些场景模型的所用面片数量从而大大加快场景浏览速度。
  (6)合理安排模型分布的密度。模型密度的分布对运行速度有一定的影响。如果模型密度分布不均匀,会导致运行速度快慢不均,影响浏览画面的流畅程度。面片光照等的对比效果如图2所示。
  图2面片光照等对比
  2.3烘焙与光照
  unity3d中的光照类型少,没有3dmax中的光照效果好,这里用到3dmax中的光照与烘焙技术主要是弥补光照不足的缺点。同时,利用烘焙也即将光照信息贴到贴图上去,这样减少了计算机cpu的计算时间,使得传输速度加快。在利用3dmax中高质量的材质效果并与unity3d结合后,模型的灯光效果看起来很有视觉感。图3是在3dmax中处理过后的完整模型,从材质、光照等各个方面看起来都很清晰,使模型具有立体的效果。
  图3系统单个模型最终效果
  2.4动画效果与系统重组
  该系统三维模型的动画效果可以在3dmax中实现,最后导入unity中,也可以在unity中对其加入脚本语言实现动画效果,unity中一般是实现一些前进、后退等的指示效果等。本文是在3dmax中实现模型的复杂动画,在unity中实现一些简单的动画。因为unity主要是用来展示虚拟系统,而系统的组合仍然需要在3dmax中进行。
  3unity3d 虚拟展示
  创建好的三维模型要实现立体的虚拟展示,需要导入到unity3d中,在导入时需要借助工业设计格式转换插件完成模型的最后处理。3dmax模型导入到unity中可以直接转化成fbx格式,但是这样不如利用插件效果好,在转换的过程中有可能造成某些信息的丢失,以至于在unity中无法显示。在导出时,要在转换插件中设置模型的基本信息和动作信息,在3dmax中这些动作信息不仅仅是动画,还包括一些颜色、材质等,准备就绪后,就可以导出模型到unity中。在unity3d中,还需要对组合好的模型进行一些简单的处理,因为在导入的过程中,一些材质等有可能丢失,但处理相对简单一些。转换的过程中,unity3d采用了lzma的压缩算法,使得一个15m左右的模型文件压缩为2m左右,完全达到了网络传输速度的要求[4]。
   在unity中,通过javascript脚本语言,实现了一些简单的动作交互、画面切换等。用户在浏览该系统时,可以点击模型实现放大缩小浏览,也可以点击旁边的按钮进行全局浏览。该液压系统显示油路管道的动作,是在unity中利用贴图效果实现的油流动,用颜色来区别高低压油。对于系统动作的触发,在unity3d中重新设计了

一个控制台系统,该控制台就是对整个油路系统的整体控制。这样把两个系统整合在一个界面上实现,使系统看起来更加清晰,系统最终效果如图4所示。
  图4系统展示
  4结语
  3dmax与unity3d的完美结合实现了虚拟系统的展示功能,使得一个三维模型能够立体地呈现在用户面前。利用unity 3d技术以视觉的形式呈现事件和功能上的互动性,以及unity3d引擎在今后虚拟现实中的应用均会有较好的发展前景。
  参考文献参考文献:
  \[1\]常壮,邱金水,张秀山.基于虚拟现实技术的舰船虚拟消防训练系统体系架构研究[j].中国舰船研究,2009(3).
   [2]刘博,胡正平,王成儒.基于模糊松弛迭代的分层图像增强算法[j].光学技术,2009(1).
  [3]刘云华,刘俊,陈立平.产品三维数据模型轻量化表示实现[j].计算机辅助设计与图形学学报,2006,18(4):602607.
  [4]倪乐波,戚鹏.unity3d 产品虚拟展示技术的研究与应用[j].
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