三维虚拟仿真数码单反相机的设计与实现

    1 研究思路

    目前，基于网络对实验对象进行三维交互展示的有效处理方法是使用专业的设计软件，如 AUTOCAD、3D MAX 等将实验对象的三维模型设计出来，这种方法建模过程直观形象，但生成的模型和动画不能和用户进行交互，所以，需要将三维模型导出为相关虚拟现实设计软件所需要的格式文件，用虚拟现实设计软件进行三维展示的交互设计， 最后将它发布到网站上2。 整个研究思路如图 1 所示：

    2 开发平台的选择

    经过多年的发展，虚拟现实技术的实现也派生出多种不同的方法，现在较为流行的有 VRML、Java 3D、CULT3D、X3D 等多种实现方法。 它们各自有不同的优缺点。 其中，VRML（VirtualReality Modeling Language，虚拟现实建模语言 ）是一种网上广泛使用的三维形体和交互环境的场景描述语言。VRML 具有平台无关性、三维交互性、多媒体集成、境界逼真等众多优越的特征，所以我们选择该软件作为开发平台。 虽然 VRML 可以通过直接编程进行语义描述，建立实验对象的三维模型，但这种方法适合建立简单规则的模型。数码单反相机主要有机身和镜头两部分组成。机身上又包括取景窗口、液晶显示屏、曝光模式选择盘、控制拨轮、以及各个操作按钮等，相对来说，结构比较复杂，所以，不宜直接用 VRML 语言进行语义描述，而是利用 3DSMAX 建立整个模型，并赋予材质、色彩、光照，导出 VRML 的格式文件（．*wrl 文件）。 因此，我们选择 3DS MAX 进行建模，再使用 VRML 软件进行交互设计并实现网上发布， 建立逼真的交互式三维虚拟实验环境，可以让学生随时通过网络浏览三维场景，并通过人机交互进行仿真实验。

    3 三维虚拟数码单反相机的设计与实现

    3．1 三维建模

    实验对象的建模是虚拟实验开发过程中最重要的一步，模型的好坏直接影响运行的效果和场景的沉浸度。 为了便于在VRML 浏览器中设计三维数码单反相机的交互，可以真实的模拟实际操作进行镜头的旋转、曝光模式选择盘的转动、控制拨轮和按钮的操作等，在对数码相机进行建模时，将其各部分分别建模，后期组装。 由于在 3DS MAX 中生成的各种模型，输入到 VRML 中后，文件数据量比较大，不利于网上传输，就需要我们在建模和文件导出时特别要注意一些关键技术的运用，最常用的是建模技术和场景优化技术。 在建模过程中还需要注意： 应控制模型的面片数量， 形状比较规则的物体尽量使用Box；建模时尽量使用较少的多边形，能合并的面应该要尽量合并，以优化模型、提高响应速度；对齐应该对齐的面和顶点，消除多余点和烂面，冗余几何元素的存在一方面会使模型文件数据增大，同时，模型交互时会频繁出现闪烁的现象；给物体合理的命名和分组，最好用英文来命名模型等 3。