建模技术是虚拟现实中的技术核心,也是难点之一,目前主要有三种方法实现。
虚拟现实是在虚拟的数字空间中模拟真实世界中的事物,这就需要真实世界的事
物在数字空间中的表示,于是催生了虚拟现实中的建模技术。虚拟现实对现实
“虚拟”得到底像不像,是与建模技术紧密相关的。因此,建模技术的研究具有
非常重要的意义,得到了国内外研究人员的重视。
数字空间中的信息主要有一维、二维、三维几种形式。一维的信息主要指文字,
通过现有的键盘、输入法等软硬件。二维的信息主要指平面图像,通过照相机、
扫描仪、PhotoShop 等图像采集与处理的软硬件。对于虚拟现实技术来说,事物
的三维建模是更需要关心的核心,也是当今的难点技术。按使用方式的不同,现
有的建模技术主要可以分为: 几何造型、扫描设备、基于图像等几种方法。
基于几何造型的建模技术是由专业人员通过使用专业软件(如 AutoCAD、3dsmax、
Maya)等工具,通过运用计算机图形学与美术方面的知识,搭建出物体的三维模
型,有点类似画家作画。这种造型方式主要有三种: 线框模型、表面模型与实体
模型。
1. 线框模型只有“线”的概念,使用一些顶点和棱边来表示物体。对于房屋、
零件设计等更关注结构信息,对显示效果要求不高的计算机辅助设计(CAD)应
用,线框模型以其简单、方便的优势得到较广泛的应用。AutoCAD 软件是一个较
好的造型工具。但这种方法很难表示物体的外观,应用范围受到限制。
2. 表面模型相对于线框模型来说,引入了“面”的概念。对于大多数应用来说,
用户仅限于“看”的层面,对于看得见的物体表面,是用户关注的,而对于看不
见的物体内部,则是用户不关心的。因此,表面模型通过使用一些参数化的面片
来逼近真实物体的表面,就可以很好地表现出物体的外观。这种方式以其优秀的
视觉效果被广泛应用于电影、游戏等行业中,也是我们平时接触最多的。3dsmax、
Maya 等工具在这方面有较优秀的表现。
3. 实体模型相对于表面模型来说,又引入了“体”的概念,在构建了物体表面
的同时,深入到物体内部,形成物体的“体模型”,这种建模方法被应用于医学
影像、科学数据可视化等专业应用中。
理论上说,对于任何应用情况,只要有了方便的建模工具,有水平的建模大师都
可以用几何造型技术达到很好的效果。然而,科技在发展,人们总希望机器能够
帮助人干更多的事。于是,人们发明了一些专门用于建模的自动工具设备,被称
为三维扫描仪。它能够自动构建出物体的三维模型,并且精度非常之高,主要应
用于专业场合,当然其价格也非常“专业”,一套三维扫描仪价格动辄数十万,
并非普通用户可以承受得起。三维扫描仪有接触式与非接触式之分。