基于VR技术的楚编钟演奏系统中的碰撞检测算法研究
发布时间：2021-09-01 21:01
曾侯乙编钟被称为是“稀世珍宝”,代表着中国传统文化的巅峰成就,也是荆楚文化的重要代表。但是复杂的制作技艺和对文物的保护,让曾侯乙编钟的传承和普及也受到了限制,因此结合虚拟现实技术进行虚拟编钟展示和演奏便成为编钟文化传播的重要方法。本文根据还原的曾侯乙编钟演奏的场景和模式,利用建模工具3D Max构建场景、模型还原虚拟世界中编钟演奏的场景,从视觉、听觉、和沉浸式交互设计等方面虚拟编钟演奏系统进行了设计和实现。同时对虚拟编钟演奏系统中的碰撞检测算法进行研究和分析,设计实现了基于编钟演奏场景的碰撞检测算法,因此论文主要研究工作如下:（1）分析和研究了常见的碰撞检测算法,针对编钟演奏系统的演奏场景,结合空间划分法和层次包围盒法对虚拟编钟演奏系统中的碰撞检测算法框架进行了设计,以便快速剔除场景中不会发生碰撞的对象对,精确检测相交,提高检测效率。（2）针对演奏场景中乐器的布局确定实际的碰撞区域,对编钟的演奏场景进行划分,快速排除大量不可能发生碰撞的碰撞对,获取潜在碰撞单元;再分析碰撞演奏场景中的物体的运动情况和碰撞时物体的状态,从包围盒的构造复杂度、更新复杂度和包围紧密度分析选择合适的包围盒,并进...
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２论文组织结构??第一章绪论，介绍了论文的研宄背景、研宄意义，然后概述了论文涉及到的虚??、，
实时监测反??馈用户头部转动角度与位移信息，检测精度达到１ｍｍ；两个控制手柄是手动控制器；??ＨＴＣ?ＶＩＶＥ?Ｌｉｇｈｔｈｏｕｓｅ定位基站捕捉用户位置信息与运动信息，与控制手柄接收红??外光并向系统反馈时间差，系统经过计算得到用户运动轨迹信息。这种定位系统省??去了复杂的图像处理过程，并且延迟小，Ｌｉｇｈｔｈｏｕｓｅ可以将位置数据直接传输到计??算机中，大大节省了数据传送时间与处理时间。??在曾侯乙编钟虚拟体验系统开发与使用时１？】，定位基站需布置在用户活动空间??两端，用户按照图２．１所示的设备使用场景搭建定位基站和设备使用环境，确保两??个基站的红外激光发射视野重叠，用户佩戴头显，即可握持手柄在红外光照射范围??内活动１４４１。??ｐ?卜、Ｑ??图２．１?ＨＴＣ?ＶＩＶＥ使用场景??２．１．３开发软件??虚拟环境的建立是虚拟现实的核心内容。虚拟体验系统的开发应先解决虚拟场??景建模的问题。精美的虚拟场景能影响体验者对整个系统的直观接触，让用户有更??好的沉浸感。因此虚拟编钟演奏系统中场景的搭建选择Ａｕｔｏｄｅｓｋ公司旗下的３ＤＳ??ＭＡＸ软件１４５】，能快速构建出复杂的三维模型、添加纹理贴图，具有优秀的场景渲??染效果。虚拟楚乐器演奏交互系统的交互内容开发则采用内置Ｓｔｅａｍ?ＶＲ插件的??Ｕｎｉｔｙ３Ｄ专业游戏引擎丨４６］？?Ｕｎｉｔｙ３Ｄ软件内置强大的编辑器和脚本系统，包括场景??管理、Ｓｈｕｒｉｋｅｎ粒子系统、音效系统、物理系统、灯光渲染、纹理贴图等模块，可??９??
Ｖ＇Ｍｌ＾Ｗｊ）?ＭＡＳＴＥＲ＇Ｓ?ＴＨＥＳＩＳ??碰撞检测算法分类??Ｉ??１????Ｉ??时间域?空间域????Ｉ???????Ｉ?Ｉ???－?静态?基于物体空间?基于图像空间??Ｉ?????Ｉ?Ｉ???－?连续?空间剖分?层次包围盒??￣￣￣｜?－均匀剖分?－包围球树??＊－?离散?｜?￣?｜?丨?—??－?八叉树?－?ＡＡＢＢ树??－ＢＳＰ?树?－ＯＢＢ?树??－Ｋ－Ｄｏｐ树??图２．２碰撞检测算法在空间域上的分类??（１?）基于时间域的碰撞检测算法??基于时间域的碰撞检测算法是按照物体空间内检测对象的时间状态进行分类，??可分为静态碰撞检测、连续碰撞检测和离散碰撞检测三类算法。??静态碰撞检测算法是假设空间内的所有物体不发生运动为前提，直接对空间内??的所有静止的虚拟物体是否相交进行检测，这种检测算法受到时间限制只适用于对??实时性要求不高的系统或者静态的集合模型。??连续碰撞检测则没有静止的时间要求，是对虚拟物体在连续时间段内是否??发生碰撞进行检测，是将持续的时间段内虚拟的运动对象占用的运动空间作为检测??模型，将该模型是否与其他对象发生碰撞进行判断。??离散碰撞检测算法所检测的虚拟对象也是运动的，但是通过离散采样的方式，??获取运动对象在每个离散的采样点上的状态，而在每个离散采样点上运动物体的状??态均是静止的，以此直接判断该离散采样点上处于运动状态的几何对象是否出现交??叠现象判断是否发生碰撞。??基于时间域的碰撞检测算法中，静态碰撞检测的时间复杂度最低，对实时性的??要求也最低，连续碰撞检测的精度最
本文编号：3377682
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２论文组织结构??第一章绪论，介绍了论文的研宄背景、研宄意义，然后概述了论文涉及到的虚??、，
实时监测反??馈用户头部转动角度与位移信息，检测精度达到１ｍｍ；两个控制手柄是手动控制器；??ＨＴＣ?ＶＩＶＥ?Ｌｉｇｈｔｈｏｕｓｅ定位基站捕捉用户位置信息与运动信息，与控制手柄接收红??外光并向系统反馈时间差，系统经过计算得到用户运动轨迹信息。这种定位系统省??去了复杂的图像处理过程，并且延迟小，Ｌｉｇｈｔｈｏｕｓｅ可以将位置数据直接传输到计??算机中，大大节省了数据传送时间与处理时间。??在曾侯乙编钟虚拟体验系统开发与使用时１？】，定位基站需布置在用户活动空间??两端，用户按照图２．１所示的设备使用场景搭建定位基站和设备使用环境，确保两??个基站的红外激光发射视野重叠，用户佩戴头显，即可握持手柄在红外光照射范围??内活动１４４１。??ｐ?卜、Ｑ??图２．１?ＨＴＣ?ＶＩＶＥ使用场景??２．１．３开发软件??虚拟环境的建立是虚拟现实的核心内容。虚拟体验系统的开发应先解决虚拟场??景建模的问题。精美的虚拟场景能影响体验者对整个系统的直观接触，让用户有更??好的沉浸感。因此虚拟编钟演奏系统中场景的搭建选择Ａｕｔｏｄｅｓｋ公司旗下的３ＤＳ??ＭＡＸ软件１４５】，能快速构建出复杂的三维模型、添加纹理贴图，具有优秀的场景渲??染效果。虚拟楚乐器演奏交互系统的交互内容开发则采用内置Ｓｔｅａｍ?ＶＲ插件的??Ｕｎｉｔｙ３Ｄ专业游戏引擎丨４６］？?Ｕｎｉｔｙ３Ｄ软件内置强大的编辑器和脚本系统，包括场景??管理、Ｓｈｕｒｉｋｅｎ粒子系统、音效系统、物理系统、灯光渲染、纹理贴图等模块，可??９??
Ｖ＇Ｍｌ＾Ｗｊ）?ＭＡＳＴＥＲ＇Ｓ?ＴＨＥＳＩＳ??碰撞检测算法分类??Ｉ??１????Ｉ??时间域?空间域????Ｉ???????Ｉ?Ｉ???－?静态?基于物体空间?基于图像空间??Ｉ?????Ｉ?Ｉ???－?连续?空间剖分?层次包围盒??￣￣￣｜?－均匀剖分?－包围球树??＊－?离散?｜?￣?｜?丨?—??－?八叉树?－?ＡＡＢＢ树??－ＢＳＰ?树?－ＯＢＢ?树??－Ｋ－Ｄｏｐ树??图２．２碰撞检测算法在空间域上的分类??（１?）基于时间域的碰撞检测算法??基于时间域的碰撞检测算法是按照物体空间内检测对象的时间状态进行分类，??可分为静态碰撞检测、连续碰撞检测和离散碰撞检测三类算法。??静态碰撞检测算法是假设空间内的所有物体不发生运动为前提，直接对空间内??的所有静止的虚拟物体是否相交进行检测，这种检测算法受到时间限制只适用于对??实时性要求不高的系统或者静态的集合模型。??连续碰撞检测则没有静止的时间要求，是对虚拟物体在连续时间段内是否??发生碰撞进行检测，是将持续的时间段内虚拟的运动对象占用的运动空间作为检测??模型，将该模型是否与其他对象发生碰撞进行判断。??离散碰撞检测算法所检测的虚拟对象也是运动的，但是通过离散采样的方式，??获取运动对象在每个离散的采样点上的状态，而在每个离散采样点上运动物体的状??态均是静止的，以此直接判断该离散采样点上处于运动状态的几何对象是否出现交??叠现象判断是否发生碰撞。??基于时间域的碰撞检测算法中，静态碰撞检测的时间复杂度最低，对实时性的??要求也最低，连续碰撞检测的精度最
本文编号：3377682
本文链接：https://www.wllwen.com/wenyilunwen/yinlelunwen/3377682.html
