华中科技大学
硕士学位论文
姓名：惠志
申请学位级别：硕士
专业：机械设计及理论
指导教师：李春富
20050418
摘要
随着时代发展、科技进步，足不出户就能游历世界各地的梦想已经实现，其关键就在于虚拟展示系统的开发成功！传统虚拟展示系统由于关键技术的局限，日益暴露出许多棘手问题，如：画面粗糙、速度缓慢、系统结构复杂、交互性和移植性差、开发成本高等，这些问题需要尽快解决，否则将严重影响虚拟 重庆梁平天气预报展示技术的推广与发展。本文以东莞科技博物馆展示项目为背景，研究传统虚拟展示技术以及3D游戏引擎技术，为快速开发应用虚拟展示系统，如虚拟博物馆，网上书店以及电子商务等提供了科学的依据与先进的手段。
本文是作者研究工作的总结，首先对虚拟展示技术的发展以及现状作了综述，分析了传统虚拟展示技术的应用特点，初步阐述了将3D游戏引擎引入虚拟展示领域的思想。然后深入剖析3D游戏引擎和多媒体数据库技术，从而进一步论证利用3D游戏引擎来实现虚拟展示系统的可行性。最后介绍一个完整的虚拟展示系统的实现，包括系统的开发环境、体系结构、界面设计与各种关键技术的应用。
在上述研究工作中，文章提出了一个完整的新型虚拟展示解决方案。该方案基本解决了传统虚拟展示方案的弊病，并且得到良好的展示效果。
本文的成果首先是提出了利用3D游戏引擎技术来实现虚拟展示的思想，即用开发游戏的角度来开发虚拟展示系统，并用展示系统的实现来例证此思想的可行性。其次，采用多媒体数据库技术来管理和优化系统资源，如多媒体信息文件，虚拟场景文件以及其他信息，使系统更稳定、更高效。这些成果可用于东莞科技博物馆的网上展示，并可为艺术鉴赏，参观旅游，文物保护等传统行业采用，亦可应用于其他新兴行业，如电子商务，网上图书馆等。
关键字：虚拟展示 3D游戏引擎多媒体数据库
Abstract
With the lapse of time and development of science, the dream that people can travel around the world in their homes has come true because of the realization of virtual exhibition system. Traditional virtual exhibition system gradually emerges many stubborn problems such as the unshaped image, slow speed for browse, complicated structure, expensive cost, poor transplantation and intercommunion. The problems need being resolved as quickly as possible, otherwise the extendibility and development of the technology of virtual exhibition will be affected severely. With the background of the exhibition project of Dongguan museum of science and technology, the paper introduces the traditional technology of virtual exhibition, researches the technology of 3D game engine and puts forward to its scientific foundation and advanced solution of rapidly developing application system such as the virtual museum, online bookstore and so on.
This paper is a summary of author’s research in Huazhong University of Science and technology. Firstly, it gives a through introduction of computer techniques, which can be used in virtual exhibition. It demonstrates the thought of introducing the 3D game engine into the field of virtual exhibition. Secondly, it anatomizes the techniques of 3D game engine and multimedia DB, which further demonstrates the feasibility of realizing the system based on the 3D game engine. Finally, it describe
s the realization of the virtual exhibition, which includes the development environment, structure, user interface and the application of key techniques.
Based on the former research, the paper puts forward to a solution for the virtual exhibition which solves the stubborn problems on the whole and its output is favorable.
The progeny of the paper includes firstly the thought of realizing the system based on the 3D game engine and illustrates the feasibility by realizing the system, secondly the resource of system is managed and optimized by using the technology of multimedia data base. The progeny can be applied to online exhibition such as art, tour and relic preserving, as well as many rising industry such as E-business and online library.
Keyword: Virtual Exhibition 3D Game Engine Multimedia Data Base
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名：
日期：年月日
学位论文版权使用授权书
泰国清迈大学
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不保密□。
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学位论文作者签名：指导教师签名：
日期：年月日日期：年月日
1 绪论
1.1 前言
东莞市科学技术博览馆是一所现代化的高科技博物馆，作为展示高科技成果的场所，如何更好地将科学的魅力向世人展示呢？在兼顾传统的“走马看花”式的展示方式外，它应该还有更为先进的展示“利器”。随着计算机技术的飞速发展，人们对客观事物的表示，已经不再满足于简单的二维世界，而是转向“景物真实、动作真实、感觉真实”[1]的多维信息系统。同时，人们若要使三维物体的形体和运动等信息可以在网络上传输，只需要通过某种浏览器就可以轻松地投入到一个逼真生动的虚拟境界中去，就像在浏览WEB主页一样简单，更直观，除了逼真、直观之外，它还要有极强的交互性，它能让用户通过键盘、鼠标对“场景”中的自己进行完全控制，实现移动、转动、抬头、低头、甚至跑、跳等视觉效果，让那些没有到过现场的人们足不出户就能通过网络一览现代科技博物馆的风采，这就要依靠虚拟现实技术了。
虚拟现实系统，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。虚拟现实技术是充分利用计算机硬件和软件资源的集成技术，它提供了一种实时的三维虚拟环境，用户可根据自身的感受，通过多种传感设备，使用人的自然技能对虚拟环境中的物体进行考察或操作，参与其中的事件[1]。用户可获得视觉
、听觉、触觉等直观而自然的实时感知，从而“沉浸”于虚拟环境中，虚拟环境是由计算机生成的具有双视点的、实时动态的三维立体逼真图像，它可以是某一现实世界的真实再现，也可以是虚拟构想的世界[2]。
但随着计算机技术的飞速发展，这些主流的虚拟展示技术（如VRML、Cult3D）逐渐暴露出了交互性差，画面不流畅，辅助功能不强，系统实现复杂等诸多棘手问题。如何解决呢？当然方案有很多，本文就描述了一个将展示系统做成3D游戏的开发思路，将3D游戏的心脏——游戏引擎引入虚拟展示系统中来。这个系统不仅具有传统虚拟现实系统的所有优点，而且具有3D游戏般的交互性，再赋予3D音效、背景音乐甚至基于网络联机的多用户实时对话和聊天等功能，就能将电脑屏幕变成一个逼真的虚拟世界。
1.2 国内外概况
虚拟现实系统按功能可分为两种类型：
（1）沉浸型虚拟现实系统，是一套比较复杂的系统。使用者必须戴头盔、戴数据手套等传感跟踪装置，才能与虚拟世界进行交互。这种系统的优点是用户可完全沉浸到虚拟世界中去，缺点是系统设备价格昂贵，难以普及推广[3]。
（2）简易型虚拟现实系统，是由一台普通的计算机系统组成。使用者通过键盘和鼠标便可与虚拟环境进行交互。这种系统的特点是结构简单、价格低廉，易于普及推广，是一套经济实用的系统[4]。此种系统又分为两类：基于照片虚拟现实技术的实现方法和基于三维造型虚拟现实技术的实现方法。前者主要是针对已经存在并且形式较复杂的场景及实物，比如文化古迹等。通过对场景以及实物进行全景或多方位的拍摄得到照片，然后用这些照片来模拟真实的场景以及实物。后者主要是针对未来的并且形式比较简单的场景及实物，比如网上书店，虚拟科技博物馆等。通过3D建模工具来构造实体，由2D图形工具构造纹理贴图，然后由编程的方法来模拟真实的场景及实物。从目前来说，后种方式更能引领当今的计算机水平，而且从某种程度上来看，更能节约成本，因此更能得以推广，本文就以此种方式做详细讨论[5]。
碧水湾温泉度假村温泉门票1.2.1 用VRML技术实现
去马尔代夫旅游需要多少费用VRML技术是当今国际上流行的基于Internet网的虚拟现实建模标准。目前，基于Web的虚拟漫游环境一般使用VRML来实现，如Caligari公司的TrueSpace3，Cosmo 软件公司的Cosmo World，Platinum Technology公司的VRCreator Personal Edition 等[6]。VRML语言采用面向对象的描述方法，通过对象的层次结构、封装、重用、消息（事件）传递以及超链接来实现。它具有以下优点：
（1）结构化、易扩展。
（2）平台无关：无论是PC还是SGI，都可以浏览VRML世界
（3）基于Web，能够建立三维可视化服务器。
（4）能够快速建模：支持PROTO等灵活的编程方式。
（5）大量的可用资源：越来越多的Internet站点有与VRML有关的内容。
但VRML语言又有以下缺点：
（1）效率低下
（2）硬件匹配性差。
