多媒体技术与虚拟现实：几何建模技术的应用与优势

在虚拟现实系统模型的建立过程中，不仅要求模型的几何外观逼真可信，而且要求虚拟场景是动态的，有些对象还要求具有较复杂的物理属性和良好的交互功能。因此，除了几何建模以外，虚拟现实系统中的建模还包括物理建模和行为建模。几何建模是基于物体的几何和形状等信息的表示，研究图形数据结构等问题；物理建模则是给一定几何形状的物体赋予特定的物理属性；行为(运动)建模则用于描述物体的运动和行为。

1.三维建模技术

三维建模即虚拟环境的建立，目的是获取实际三维环境的三维数据，并根据应用的需要，利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。用户与虚拟现实系统的交互都是在虚拟场景中进行的，用户沉浸在虚拟场景之中，虚拟场景的建模是虚拟现实技术的核心内容之一。

几何建模技术的研究对象是对物体几何信息的表示与处理，它能将物体的形状存储在计算机内，形成该物体的三维几何模型，并能为各种具体对象应用提供信息，如能随时在任意方向显示物体形状、计算体积、面积、重心、惯性矩等。

在第6章介绍了三维建模的技术和方法。虚拟现实系统中的几何建模可以借助于三维建模软件来完成；或者借助硬件设备，如三维扫描仪来完成；或者基于图像建模。此外，程序语言、图形库本身就支持三维模型表示和绘制，如OpenGL、Java3D、VRML等，这些程序语言对三维模型的表示和处理效率高、实时性好。

2.物理建模技术

虚拟现实系统中的模型不是静止的，而是具有一定的运动方式的。当与用户发生交互时，也会有一定的响应方式。这些运动方式和响应方式必须遵循自然界中的物理规律，如物体之间的碰撞反弹、物体的自由落体、物体受到用户外力时朝预期方向移动等都是物理建模技术需要解决的问题。(www.xing528.com)

3.行为建模技术

在虚拟现实环境中，除了要观察一个对象的三维几何形状以外，还必须考虑该对象的具体位置，并以此位置为基点，进行平移、碰撞、旋转和缩放等变化效果。这些内容的数据建模描述表达了对象的运动属性，所以称其为行为建模或运动建模。

虚拟环境中物体的行为一般可分为物理行为和智能行为。

物理行为一般指研究物体运动的处理，通过运动学或动力学描述物体运动轨迹或姿态。

智能行为一般指具有生命特征的物体所表现出来的反应、思考和决策等行为，这种物体也被称为虚拟角色。虚拟角色的行为往往会体现出不确定性。对智能虚拟角色的不确定性行为进行建模，可以增强虚拟现实系统的真实度和可信度。