构建面向教学应用的虚拟现实引擎的研究

发布时间：2021-10-25 10:49

　　虚拟现实是一种仿真真实世界且超越真实世界的计算机模拟技术,由于其自身的诸多优点,已经被广泛应用于医学、教育、军事等领域。虽然用于研发虚拟现实作品的工具已经比较成熟,但是使用它们研发特殊需求的虚拟现实应用时,常常不能给开发者带来工作效率上的提升。VR技术在教育领域具有宽广的应用前景,本文欲研发出一款能方便研发出教育类虚拟现实应用的作品的引擎。教育类的虚拟现实产品应该在教育理论、教育模式的指导下设计与研发,同时也应该与具体的学科特点相适应。文章中首先分析了在上述因素的指导、约束下,怎么设计出一款能够提高教师教学效率、学生学习效率虚拟现实产品,并对VR教育的市场前景进行了调研,列举了VR技术应用于教育领域的诸多优势等等。接着,本文刨析了构建三维应用时所需的数学知识,着重阐述了齐次坐标、变换矩阵、四元数等以及它们在三维应用中的作用。文章介绍了对研发教育类的虚拟现实应用产品引擎的架构,并对图形渲染、碰撞检测、物理仿真等关键技术进行了研究。基于GPU的可编程图形流水线渲染技术,方便了开发者和研究人员构建出真实感与非真实感的渲染模型以及各种的屏幕特效。本文以Phong光照模型为例,详细阐述了这种光照... 

【文章来源】：济南大学山东省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

相机参数示意图

基本的 phone 光照模型—兰伯特模型。间中事物之间的位置关系是非常重要的，虚拟世界里这就不是一件恒成立的事情。算法，在计算机图形学里需要对影子进行者可以参阅文献[26]，在图 3.1 中，直观地有很多，各有其优缺点。最简单的算法是次渲染就可以完成，缺点是当阴影的接受算法是阴影映射算法，本文也实现过这种的角度得到一副场景的深度纹理，然后再度纹理中的值比较，以此判断该像素是否，故不能做出更详细的介绍，但阴影技术容请参考文献[25].

图 4.2 VR 引擎架构图4.2 面向教学应用的 VR 引擎架构正如在第一章中的叙述，在教学类的虚拟现实需求中，对渲染、碰撞检测等功能的需求是很大的，以下是本文设计的虚拟现实引擎总体架构图，如图 4.3。接下来，本节将会 4 个小节的内容讨论每个子模块的架构。

【参考文献】：
期刊论文
[1]骨骼动画技术探讨[J]. 徐超.  戏剧之家. 2015(06)
[2]基于图像空间的快速碰撞检测算法[J]. 于海军,马纯永,张涛,陈戈.  计算机应用. 2013(02)
[3]虚拟现实技术在焊接培训中的应用[J]. 胡淑兰,马跃进,郝建军.  焊接技术. 2010(02)
[4]虚拟现实引擎的设计与实现[J]. 罗冠,郝重阳,淮永建,张先勇,高晓滨.  计算机学报. 2001(11)

硕士论文
[1]基于Unity3D的儿童安全教育游戏的研究与实现[D]. 刘佳力.四川师范大学 2015
[2]三种骨骼动画蒙皮算法比较研究[D]. 刘畅.华南理工大学 2014
[3]3D游戏引擎的设计与实现[D]. 马聪.华中科技大学 2011
[4]基于GPU的骨骼动画引擎的研究与实现[D]. 高柱.北京邮电大学 2011
[5]非真实感渲染若干技术的研究[D]. 王翱宇.浙江大学 2005



本文编号：3457243