10.1.2　三维建模技术

虚拟环境和物体的创建是虚拟现实内容中的重要部分，也是实现“实物虚拟化”的关键。VR中的3D模型不仅要有逼真的外观，还要具有较为复杂的物理属性和良好的交互性能。由于VR系统对实时计算的需求，模型数据也要尽量简化和优化，以提升运行速率。

1.几何建模

几何建模能将物体的形状存储在计算机内，形成该物体的三维几何形状，并能为各种具体对象应用提供信息。由于现实世界中的物体外形复杂多样，因此需要用不同的方法更加逼真地显示各类物体的三维几何模型。如，使用多边形和二次曲面能够为多面体、椭圆体等简单几何物体提供精确描述；样条曲面可用于设计机翼、齿轮及其他有曲面的机械结构；特征方程的表示方法，如分形几何和微粒系统，可以给出诸如树、花、草、云、水、火等自然景物的精确表示。目前，在计算机内部有三种存储模式能够表示三维形体数据结构：线框模型、表面模型、实体模型。

2.物理建模

VE中虚拟物体的运动和响应方式也必须遵循自然界中的物理规律，例如：碰撞反弹、自由落体、力和反作用力等。物理建模技术就是主要实现这些VE中几何模型的物理属性和物理规律，其重点解决以下问题：(1)设计数学模型；(2)创建物理效果；(3)实时碰撞检测。

3.运动建模

运动建模的目的是要赋予虚拟对象仿真的行为与自然的反应能力，并遵循物理世界的运动规律。例如，当一个虚拟物体被抛出之后，它将沿着抛物线自然下落到地面。在运动建模的数据描述中，主要有以下四个重要因素：(1)虚拟对象的物理位置；(2)对象的分层表述；(3)虚拟摄像机；(4)人体的运动结构。

对于开发者而言，三维建模可以通过多种方法实现，常用的有：建模软件、3D扫描等。三维建模软件包括3Ds Max、Maya、Blender，通常也搭配贴图制作、雕刻等软件使用。3D扫描技术可以将真实环境、人物和物体快速建模，将实物立体信息转化成计算机可以直接处理的数字模型。3D扫描的应用类型包括：三维测绘(线上地图)、三维重现(数字博物馆)、三维数据展示(电商平台)等。