可视化仿真技术应用及实现

在这几项关键技术当中，动态环境建模技术是各种虚拟现实系统的基础，而可视化仿真技术又是动态环境建模技术的核心。

可视化仿真技术一种用图形或图像来表征数据的计算方法，即利用计算机图形图像技术将一维数据转化为可观察的二维或三维几何表示，从而达到增强人们对抽象信息认知的目的。可视化仿真技术可以分为科学计算可视化和空间信息可视化。

1.可视化仿真应用系统的组成

（1）仿真应用程序 它是可视化仿真的驱动核心。

（2）图像生成器 它是可视化仿真的硬件平台。

（3）可视化数据库 它是可视化仿真的数据基础。

2.可视化仿真系统三维建模数据库特点

1）模型的多边形数量要尽可能少。

2）模型数据的构造要尽可能简单。

3）模型数据库的结构要便于进行操作。

4）模型数据库要能够被应用程序快速读取。

5）模型数据库可以包含各种约束限制信息。

3.可视化仿真与计算机动画技术的区别

尽管仿真、三维动画的画面最终在屏幕上显示出来的都是连续的画面，仿真的画面是实时生成的，而三维动画的画面是预先渲染好的。

仿真具有高度的交互性，用户可以主动参与到仿真的过程中，仿真系统还可以对用户的各种输入进行实时的响应而三维动画因为只是连续播放渲染好的画面帧序列，所以不具备任何的交互性，用户只能被动参与或者欣赏。

仿真的帧频率一般是变化的，从每秒15帧（低于这个帧频率时，视觉上就会感到不连贯）到每秒几十或者上百帧不等，这跟仿真运行过程中的画面复杂程度有直接的关系；而三维动画的帧频道是事先设定好的画面始终保持设定的帧频率。

可视化仿真强调的是实时的交互性，而三维动画强调的视觉效果。

4.可视化仿真技术的独特作用

1）进行商业和军事事件的排练和演习模拟，如飞行训练仿真。

2）对复杂事件进行深入直观的再现，如交通救护仿真。(www.xing528.com)

3）需要对突发事故进行预排和演练，如消防救灾仿真，如图1-6所示。

图1-6 消防员技能模拟演练系统

4）交互式三维视频游戏仿真；

5）对不确定事件进行预览。

5.传统建模软件的不足

传统的三维模型数据库由于应用目的的限制，常常不能很好地满足上述的一些特点。如CAD模型。

传统的三维模型软件虽可以方便地创建各种各样的三维模型，但这些模型都不适用于可视化仿真应用。

6.视景仿真中会用到的元素

1）实时应用程序。

2）图形生成器（IG）。

3）视景数据库。

4）建模包。

5）视觉真实度。

7.仿真模型的渲染过程

渲染过程大体上要经历应用（APP）、剔除（CULL）和绘制（DRAW）三个主要过程，如图1-7所示：

图1-7 仿真模型的渲染过程示意