三維建模技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法對比研究

文/閆曉娜 河北宏鑒工程造價(jià)咨詢有限公司 河北邢臺(tái) 054000

三維建模技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法對比研究

文/閆曉娜 河北宏鑒工程造價(jià)咨詢有限公司 河北邢臺(tái) 054000

現(xiàn)階段，很多行業(yè)在發(fā)展的時(shí)候，都應(yīng)用到了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。而在構(gòu)建虛擬模型的時(shí)候，必要的一個(gè)技術(shù)就是三維建模技術(shù)，其在建設(shè)虛擬模型時(shí)起到基礎(chǔ)作用。如果沒有該技術(shù)，那么虛擬模型就不會(huì)建成。本篇文章主要是以虛擬模型的構(gòu)建為例，分析三維建模技術(shù)的使用，并與實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行對比。

三維建模技術(shù)；虛擬校園；實(shí)現(xiàn)方法；對比研究

計(jì)算機(jī)的先進(jìn)就在于人類可以利用計(jì)算機(jī)來創(chuàng)造一個(gè)虛擬的環(huán)境，在這個(gè)虛擬的環(huán)境，可以真實(shí)的還原現(xiàn)實(shí)中的人以及物的一切活動(dòng)行為以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。計(jì)算機(jī)將虛擬的環(huán)境在三維空間中展示出來，通過三維建模技術(shù)將虛擬的事物真實(shí)再現(xiàn)，為用戶打造一個(gè)真實(shí)的環(huán)境。三維世界中的所有事物都是真實(shí)世界中的模擬。三維建模技術(shù)就是根據(jù)事物的特點(diǎn)，在三維空間中建立模型，下面我們分析下三維建模技術(shù)以及實(shí)現(xiàn)方法。

一、三維空間的具體構(gòu)模方法

（1）邊界表示法

物體的邊界既有內(nèi)部也有外部邊界，一般情況，在描述邊界的時(shí)候，可以有5個(gè)反向，體、面、環(huán)、邊還有頂點(diǎn)，這樣的描述主要是將物體的表面細(xì)化，而且可以準(zhǔn)確的記錄下相關(guān)信息。信息之間都是有聯(lián)系的，通過記錄的信息就可以知道拓?fù)湫畔ⅰ６疫€能保證信息的完整，此外還能對可以定義的物體構(gòu)建模型。邊界表示法唯一的不足就是不能準(zhǔn)確的描述出三維物體，但是在三維空間中，實(shí)際的操作要超過分析。

（2）實(shí)體幾何構(gòu)造法

三維實(shí)體比較復(fù)雜，而在表示其實(shí)體的時(shí)候，可以采用簡單的幾何形體。在此基礎(chǔ)上，還要與正則布爾計(jì)算方式相結(jié)合。而幾何體素也應(yīng)該由最初的狀態(tài)變?yōu)楦鞣N幾何形態(tài)。在轉(zhuǎn)變的時(shí)候，要經(jīng)過多個(gè)轉(zhuǎn)變步驟，首先是平移，然后是旋轉(zhuǎn)還要適當(dāng)?shù)目s放等，在其轉(zhuǎn)變之后，還要加入正則布爾運(yùn)算，最后構(gòu)建中間體。而中間體就是幾何體素中最基本的體素，在組合體素的時(shí)候，可以采用更高級的方式。幾何構(gòu)造法比較簡單，而且這種方式很適合在負(fù)責(zé)的實(shí)體中使用，而且在使用的時(shí)候，也不會(huì)有多余的信息。通過幾何構(gòu)造的方式，可以記錄幾何方面的特征，也能記錄部分結(jié)合的參數(shù)。此外，可以讓實(shí)體具有其他的屬性。幾何構(gòu)造法有自身的優(yōu)點(diǎn)，但是也有缺點(diǎn)，那就是在描述幾何要素的時(shí)候，不能運(yùn)用唯一性描述。

（3）線框表示法

線框表示法使用的較多，主要是因?yàn)檫@種方法可以將結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)簡單化，而且還能縮小數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量。其缺點(diǎn)就是不能表述出具體的對象，而且也不能高效顯示數(shù)據(jù)。

（4）小平面表示法

小平面表示法就是將原本屬于整體的外表，分成若干個(gè)小平面，例如三角面片，在描述物體的時(shí)候，要仔細(xì)的記錄平面屬性。平面會(huì)被切割成什么形狀以及大小，都是由物體的形狀決定的，此外物體的精度描述也與平面的切割有關(guān)。小平面表示法可以適用在很多場合，具有較高的通用性。我們可以利用這種方法來表達(dá)規(guī)則的物體，同時(shí)也能用來表達(dá)不規(guī)則的實(shí)體。如果三維實(shí)體面很復(fù)雜而且多曲面，那么在描述的時(shí)候，采用小平面表示法，可以有較好的表示效果，而且表示出來的形狀很真實(shí)。在制圖的時(shí)候，速度也很快。但是小平面表示法有不足的就是其存儲(chǔ)量不定，因?yàn)樵摫硎痉ù鎯?chǔ)的內(nèi)容與其面數(shù)有關(guān)，而面數(shù)體現(xiàn)的是實(shí)體的信息。而且如果面越復(fù)雜，多曲面。那么小平面表示法需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)就越高，在計(jì)算的時(shí)候，較為復(fù)雜。

（5）塊體表示法

塊體模型就是在建模的時(shí)候，將空間切割成三維網(wǎng)絡(luò)，而且該網(wǎng)絡(luò)較為規(guī)則，這種切割叫做塊段，每一個(gè)塊體都是均質(zhì)體，而且儲(chǔ)存的位置與現(xiàn)實(shí)中自然河床的位置等同，而在確定參數(shù)值的時(shí)候可以使用克里格法。在描述實(shí)體的時(shí)候，可以使用塊段，這樣可以縮短存儲(chǔ)的時(shí)間，也是在描述模型的時(shí)候，出現(xiàn)了很多建模技術(shù)，技術(shù)在發(fā)展中，也出現(xiàn)了更多的不規(guī)則塊體。不規(guī)則塊體可以有效的模擬出幾何的邊界，同時(shí)能觀察到實(shí)體質(zhì)量的變化。在描述幾何實(shí)體的時(shí)候，采用規(guī)則塊體模型可以減少塊體運(yùn)算的時(shí)間，同時(shí)能縮短存儲(chǔ)范圍。只是在約束一些有邊界的實(shí)體時(shí)，建模其實(shí)沒有效果。在模擬塊體的時(shí)候，可以按照界面的實(shí)際變化，這樣就可以保證建模的準(zhǔn)確性，還能合理的分析出地質(zhì)體。只是在檢索的時(shí)候比較麻煩。

二、三維空間構(gòu)模實(shí)現(xiàn)方法對比分析

（1）在面元模型的基礎(chǔ)之上的空間構(gòu)模方法

如果需要描述多個(gè)實(shí)體表面，那么可以采用這種方法，一般情況下，模擬的表面都是封閉的，但是也有一部分屬于半封閉形式。而且采樣點(diǎn)涉及的內(nèi)容很多，既有不符合規(guī)則的三角網(wǎng)，也有格網(wǎng)模型。很多時(shí)候都是使用非封閉形式的模型。如果是線框類的模型，在模擬其外部輪廓的時(shí)候，主要使用的是封閉表面。而這種封閉的表面一般都會(huì)用說三維空間來顯示。這種表面的優(yōu)點(diǎn)就是數(shù)據(jù)可以隨時(shí)的更新，而且在更新后立即顯示出最新的數(shù)據(jù)。但是在實(shí)際中卻很難實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)槿S內(nèi)部屬性問題，還有對三維幾何的描述。

（2）在體元模型基礎(chǔ)之上的空間構(gòu)模方法

這種方法主要對整個(gè)三維空間體進(jìn)行側(cè)重與表示，比如水體以及云體等方面，采取描述與表示方法，能夠具體的實(shí)現(xiàn)三維空間的相關(guān)目標(biāo)，其主要優(yōu)點(diǎn)是方便查詢與分析相關(guān)三維空間操作，然而由于其存儲(chǔ)的空間比較大，計(jì)算速度相對而言比較慢，因此在當(dāng)前使用的比較頻繁的。

（3）在面體混合模型的基礎(chǔ)之上的空間構(gòu)模方法

這種方法能夠充分合理的使用各種不同的單一模型，來展示在不同空間實(shí)體，還能夠完整、有效的表達(dá)三維地質(zhì)現(xiàn)象，然而由于混合的三維模型具有比較大的數(shù)據(jù)量，為了充分的保持其一致性，可以不斷的轉(zhuǎn)換這兩種方法。

結(jié)束語：

三維建模技術(shù)的發(fā)展與當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展有關(guān)，因?yàn)榭萍荚谶M(jìn)步，才出現(xiàn)了三維建模技術(shù)。而且該技術(shù)的理論很完善，而且硬件平臺(tái)也有很好效果。三維建模技術(shù)是虛擬的技術(shù)，是在現(xiàn)實(shí)社會(huì)上建立的。盡管三維建模技術(shù)能夠滿足人們的使用要求，但是還要不斷的完善。我國很多的高校都開設(shè)了三維建模的課程，而且對于該技術(shù)的研究，也有好的結(jié)果。科研人員對三維建模技術(shù)的研究使該技術(shù)發(fā)展的越來越好，也為虛擬研究積累的經(jīng)驗(yàn)。

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