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火狐体育娱乐app官网:三维可视化中的地势建模与完结技能研讨

发布时间: 2021-07-30 04:14:37 来源:火狐体育网官网登录入口 作者:火狐体育注册下载

  本文在根据 OpenGL的i维地势根底之上,针对不同的三维地势模型办法以及三维叮视化等关键技能打开了剖析,要点研讨了根据 3DsMAx和根据 0penGL的两类一维地势技能,并根据多边形数目、每秒钟帧数、内存运用以及 cPu功率等目标对其进行 了功能 比较。终究,根据其功能比照的成果及其各 自的特色,给出了不同办法的适用场合,从而为实践工程运用中的地势

  1)在三维形体结构软件(如 3DsMAx等)中完结形体的结构 ,经过相应的办法将 3DSMAx树立的模型转化为 0penGL中的极点数组,终究在 0penGL下进行显现;

  2)0penGL编程完结三维地势建模 ,现在常用的办法是先根据特征点高程和地势的特征参数如均匀高程、高程规范差等)构筑地势模型,再运用插值生成地势的细节 ,终究经过颜色和纹路处理构成完好的三维地势。

  在完结进程中,首要得到 DEM H 数据(印象数据)经过相应的数据处理,将原始数据转化为三维模型结构所需求的极点数据;并运用改换后的数据进行模型结构,经过投影改换、视点改换等一系列的进程,构成开始的三维地势;终究运用光照消隐以及纹路映射技能的后期加工和处理,实在感的三维地势终究成型。

  根据 OpenGL技能的三维地势的根本完结进程如图 1所示 ,而本文将要点论说根本进程中的三维数字地势模型结构的办法。下面将介绍运用 0penGL技能构建三维地势的建模技能和完结办法。

  首要,运用经过处理后的 DEM数据 ,在 3DsMAx软件下树立数字地势 (3DsMAx建模的详细办法和进程见相关技能文献)。

  经过 3DSMAx 建成的数字地势如图2所示。当 3DsMAx模型树立完结之后 ,就需求将此模型转化为 0pen- GL中的极点数组。有三种办法能够完结上述的转化:

  2)运用工具软件如 Deep Exploration等,可 以将3DSMAX模型转化为 C言语文件,而且在c言语文件中将模型信息存储在数组中 ;

  3)运用现已封装好了的 3DsMAx文件读取类进行模型转化。如运用比较广泛的 cIJoad3Ds类 J,它由专业的人员编写并封装好,经过包括它的头文件和履行文件,并调用相应的函数即可完结.3d模型的转化。

  这三种办法各有优缺陷。榜首种办法长处是能够挑选对自己有用的信息进行存储 ,将不关怀的信息进行滤除,进步程序功率,缺陷是运用者需求对.3d文件结构有较深的了解,而且需求进行许多的程序编写 ,比较费时吃力;第二种办法长处是不需求具有专业的.3d文件结构常识,直接经过软件转化,省时省力,缺陷是大部分软件只能将 3DsMAx中的极点数据转化成数组保存 ,可是将丢掉纹路信息,如图3所示 ;第三种办法较好的处理了前两种办法的缺陷,它既能够便利的对 3DsMAx模型进行转化,又不会丢掉纹路信息,如图4所示。可是缺陷是它将一切的信息彻底的保存下来,这样在 OpenGL烘托 的时分会添加体系的运算量,下降程序功率。

  运用榜首种办法和第三种办法从完结技能上是共同的,都是经过对.3d文件的信息分类进行读取,不同的是榜首种办法需求自己编程,第三种办法运用已有的程序。而第二种与第三种办法比较,第二种办法尽管也将一切的极点数据保存下来,可是能够有挑选的在 OpenGL中制作有用 的极点。为了比较了该两种办法对同一个.3d三维地势模型进行转化时的功率,特挑选多边形数目、每秒钟帧数(Fps)、内存运用、cPu运用等目标来衡量 ,其比照成果如表 1所示 (其间用来测验的电脑装备如下:Pentium(R)M 1.4G处理器、内存为 512M,操作体系为 wind0ws xP)。

  综上所述,关于.3d三维地势转化的第二种办法不太合适对纹路要求较高的模型转化中。关于运用榜首种办法仍是第三种办法应视不同状况来挑选:

  计算机图形学中的一切润滑曲面终究都是由多边形(主要是三角形)无限迫临得到的,因而树立三维地势模型叫的本质是结构用来迫临该曲面的空间三角网。运用准备好的数据点根据 Delaunay三角网的构网规矩生成三角网,如图5所示。

  在生成三角网后,还需求注意组成三角网的各个三角面法向量的标示。由于生成地势的亮堂程度除取决于光源和明暗处理方式外,还遭到三角面点与面的法向量的影响。一般点的法向量取值为其周围面法向量的均值。在图 6中 P点的法向量即可表明为与其相邻的四个面法 向量 N1、N2、N3、N4的和的均匀值。

  L0D技能是指为了更好地完结三维杂乱模型的实时动态显现 ,将三维物体用多种不同的精度表明,并根据调查点方位的改换而挑选不同精度的模型予以成像的技能。 一般来说,地势的数据量是很大的,运用一般的办法构建大型的地势需求耗费许多的内存而且也会严峻的影响烘托速度。但是,并不是体系每次都必须耗费许多的内存和CPu来烘托大数据量的地势,由于当调查点间隔地上很远时,地势的图像在屏幕上占有很少的象素点 ,在这种状况下,用许多的多边形面片去准确表明地势是不必要的。所以,体系只需求在调查点离地上很近,需求精密的描绘地貌的时分 ,才需求烘托许多的多边形来迫临实在地势;而在调查点远离地上时,则能够简化数据量来到达进步烘托功率和削减内存耗费的意图,也便是运用 IJ0D技能。运用 L0D技能进行地势建模的作用见图7、图8、图9所示。

  图7、图8、图9分别是不同的细节层次下对同一组地势数据进行的地势建模,左图是网格图,右图是实体图。由左图能够看出烘托的多边形面片数显着削减,而右图的实体作用当视点离地上很远的时分不会有显着的改变。

  为了详细的阐明LOD技能带来的功率进步,表2比照了不同的细节层次下烘托的多边形数目、每秒钟帧数(Fps)、内存运用、cpu运用的状况(测验条件同上)。经过表 2的功能比照能够得出,运用较低的细节层次在烘托功率的进步以及体系耗费的削减上都有优异的体现。这阐明运用 L0D技能完结大规模三维地势具有实践的工程价值。

  所以,在不同的调查高度下对三维地势运用不同的细节层次,能够很 好的在不损 失视觉 作用的前提下进步程序功率。

  以上论说了两类三维地势建模和完结技能,对这两种不同的完结办法的好坏仍需比照研讨。鉴于此,本文经过对这两种办法烘托相同数量多边形的 Fps、耗费内存以及 cPu功率等目标进行 比较 ,其间运用封装好的 cLoad3D类来转化3DsMAx文件。用来测验的电脑装备和上面的测验装备相同。功能比照的测验成果如表3所示。

  由表 3能够得出,烘托相同数量多边形,OpenGL编程建模比3DsMAx建模运用更少的内存耗费而且有更高的 Fps。所以程序假如倾向于寻求程序履行功率,则运用 OpenGL编程建模为好。

  但是,3DsMAx建模长处也是显着的.运用 0penGL程序所构建的三维模型外观上 比较粗糙,而且建模的直观性较差、修正模型时的功率也较低,一起建模进程比较繁琐,编程量较大,而3DsMAx是专业的三维建模软件,运用它能够便利的树立物体模型,且不需求编程便可很直观地构建模型,模型外观更精密,能够保存许多细节。当程序要求三维地势具有杂乱精 细的外观作用,应 当考虑运用 3DsMAx建模完结。

  本文从三维地势完结进程的视点动身,环绕三维地势建模的完结办法打开研讨,要点研讨了 0penGL支持下的两类三维地势 建模 和完结技能 ,并对其功能和优缺陷进行了比照。

  经过对两种办法的功能和优缺陷的比较和剖析,得出不同办法的适用场合,从而为实践工程运用 中的地势建模和完结技能的挑选供给根据和辅导:

  1)体系在功能和作用上更倾向于功能,而且需求占用更小的内存和cPu,则适用 OpenGL编程完结;

  2)体系在功能和作用上更倾向于作用,而且对细节方面有较高要求,纹路贴图杂乱多变 ,则适用 3DSMAx建模完结

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