体育项目的游泳馆虚拟仿真
在如今社会，计算机科学技术正在以飞快的速度发展着，其中虚拟现实仿真技术也变得日益的成熟强大，该技术为人机交互界面的发展研究提供了一个新的平台；为智能工程的发展提供了一个新的显示界面；还为大规模数据的可视化提供了方法。21世纪的中国，各行各业都是在飞速的发展中，我国的体育事业也是如此，已经有越来越多的人喜爱并参与到游泳这项运动中来了。所以把虚拟现实技术跟游泳运动的结合，建造虚拟游泳馆是一项很有意义的研究。本虚拟游泳馆漫游系统是以VC++为编程平台，结合OpenGL图形库开发的。该系统在静态景观方面渲染了天空，地面及游泳馆，在动态方面实现了水面的波动和天气的切换。该漫游系统还提供了简单的人机交互功能。通过虚拟游泳馆漫游系统，用户可以在系统中进行自由的漫游并实现一系列便捷的交互操作，足不出户也可以真切的感受游泳馆，对了解和设计游泳馆有着很大的作用。摘要 4
目 录
郑重说明 3
ABSTRACT 5
第1章 绪论 7
1.1课题研究背景与现状 8
1.2课题研究的目的及意义 9
第2章 系统的主要开发工具介绍 11
2.1开发工具介绍 11
2.1.1 OpenGL 11
2.1.2 VC++简介 14
2.1.3 MFC技术简介 14
2.1.4建模工具3DS MAX的介绍 15
2.2开发环境 16
第3章 系统概要设计 17
3.1系统整体设计 17
3.2系统模块 17
第4章 模型的创建与导入 19
4.1在3DMAX中创建3D模型 19
4.2在OpenGL中导入3D模型 20
第5章 系统详细设计 25
5.1 场景模型设计 26
5.1.1天空和地面 26
5.1.2 雨雪天气 27
5.2 模型真实化处理 29
5.2.1颜色模型 29
5.2.2 在opengl中使用光照 29
5.2.3 用OpenGL实现纹理映射 31
5.3水面动态的实现 32
5
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
.4实时交互的实现 36
5.4.1漫游技术的实现 36
5.4.2 碰撞检测 37
第6章 结束语 39
6.1 总结 39
6.2 致谢 39
参考文献 41
附录1 42
附录2 43
第1章 绪论
1.1课题研究背景与现状
虚拟现实技术可以说是利用计算机模拟现实的世界空间去产生一个虚拟的三维世界，而且还能让人通过视觉，听觉，触觉上都能感受到，仿佛就处在现实世界中一样，可以真实地去观察虚拟空间内的事物。
这些年以来，虚拟现实（Virtual Reality）除了是计算机信息技术方面的学习和研究热点，也受到了很多行业的关注，而且还得到了广泛的应用，具有如此高的吸引力是由于它可以让人“身临其境”，如同走进了一个很逼真的客观世界；还能让人很自然的跟虚拟场景中的一些对像进行交互的操作；并且它还能让人深浸其中进行学习跟思考，提高对事物的理性及感性的认识，从而有利于人们的创新思维的开拓及发展。
就目前来说，最早开始虚拟现实研究的国家是美国，而且它的研究水平也是领先于其他国家很多。在美国现在研究虚拟现实技术的有麻省理工大学,斯坦福大学，华盛顿大学,北卡罗来纳大学和NASA，NPS等著名的大学和机构，而他们所研究的内容几乎覆盖了所有虚拟现实技术的分支领域。从1991年起，德国最先开始了将虚拟仿真技术运用到设计建筑这一领域中，20世纪末，北美及欧洲的一些国家的房地产业公司和设计公司也开始大范围的使用虚拟仿真技术来在设计过程中和销售房地产的过程中提供帮助，慢慢的取代了原来的用图片和简易的模型来表现的方式。但是，一个功能强大，表现力很好的虚拟仿真系统一般都比较昂贵，这样一来就使得我国在发展普及的时候遇到了较多的阻碍，只有一些国际性的大型的公司才能大量的使用。如今，随着科技进步，研究及制作虚拟仿真系统的成本已经大幅度下降了，而效果也极大地改善，功能及性能日益的丰富强大，已经可以满足国内有实力的用户的需求，而其简单的使用方式也为广大百姓可以接受了。
虚拟现实技术在我们国家发展还不久，到现在我国国内主要有下列几个虚拟现实技术研究开发中心：
西南交通大学以及浙江大学的虚拟现实实验室担任我国虚拟现实方面的科学研究理论课题，并享有很多的理论著作。
北京航空航天大学虚拟现实实验室，也是我们国家在虚拟现实领域的重点实验室，主要负责开发军用，工业用虚拟现实系统，并负责评测国内的以虚拟现实为基础开发出的软件。
西北工业大学研究所在我国西北地区很早的开始了对虚拟现实的研究并参与了很多这个领域的工作，总结了诸多该技术方面的理论和文章。
北京中棠大地科技有限公司及北京嘉士维技术研究中心等这些民营性质的科技技术企业，也在工业和民用的领域中研究和开发虚拟现实技术。
目前国内重点的院校和一些研究者们开始积极投身虚拟现实方面的研究，并很成功地完成了很多这方面的项目供应用。杭州大学开发研究出了一套沉浸式虚拟故官游玩系统，用户只需要通过使用辅助外围设备就能完全浸身在系统中，感受到身临其境。而四川科技馆将VR技术运用于展馆中汽车驾驶模拟系统中，更好的展示了科学的吸引力。2005年我国提出了“用于在网站上浏览大型3D模型的虚拟现实方法"，该方法主要是为了实现减小VRML文件在网上传输时的大小。
模拟3D建筑仿真与漫游也是虚拟现实技术领域的一个部分，拥有很好的前景。例如：房地产公司能通过漫游虚拟建筑物来吸引客户，在建造完成之前就能给客户带来很直观的感受。同时，它也给建筑的设计师带来了很大的便利，取代以前的传统的建筑设计研究方式，让他们在一个虚拟的场景中进行设计，预设并感受一下空间形态，声光效果，并可以及时做出调整，使设计出来的建筑更加的让人满意。
1.2课题研究的目的及意义
如今的中国，各行各业都是在飞速的发展中，我国的体育事业也是如此，我国是一个运动大国，在很多运动上都很有竞争力，比如游泳这项运动。在中国的孙杨，叶诗文拿了新的奥运冠军后，越来越多的人开始接触，喜欢这项运动。对于游泳这个项目来说，特别需要一个场馆，提供给人们一个干净舒适的游泳运动环境，而且还可以为我国举办各种类型的比赛，运动会，奥运会等做好准备，提供一个场所。所以把虚拟现实技术跟体育事业的结合，建造虚拟游泳馆是一项很有意义的研究，一方面，它可以让建造者提前做好准备，更好的去构建;再则，大型的比赛场馆一般很少对公众开放，有了虚拟现实技术的帮忙，可以让人们身临其境，很好的去感受它的效果。因此设计一个成本较低的，效果又很不错的虚拟游泳馆漫游系统，可以让人们去自由的参观，并且获得更多的信息是颇具研究价值的。
本系统实现了虚拟体育馆仿真跟漫游的一些基本功能，这其中有包括三维虚拟场景模型建立，三维模型的导入以及虚拟场景的漫游技术等，通过对虚拟体育馆的仿真与漫游技术的学习跟研究，本人对现在的虚拟现实技术有一个较为全面的认识了解，并在VC++编程环境中和OpenGL渲染程序包实现体育馆的仿真漫游系统，而且这样一个系统带有很高的通用性，能够满足一些工程中建筑物虚拟漫游功能。
目 录
郑重说明 3
ABSTRACT 5
第1章 绪论 7
1.1课题研究背景与现状 8
1.2课题研究的目的及意义 9
第2章 系统的主要开发工具介绍 11
2.1开发工具介绍 11
2.1.1 OpenGL 11
2.1.2 VC++简介 14
2.1.3 MFC技术简介 14
2.1.4建模工具3DS MAX的介绍 15
2.2开发环境 16
第3章 系统概要设计 17
3.1系统整体设计 17
3.2系统模块 17
第4章 模型的创建与导入 19
4.1在3DMAX中创建3D模型 19
4.2在OpenGL中导入3D模型 20
第5章 系统详细设计 25
5.1 场景模型设计 26
5.1.1天空和地面 26
5.1.2 雨雪天气 27
5.2 模型真实化处理 29
5.2.1颜色模型 29
5.2.2 在opengl中使用光照 29
5.2.3 用OpenGL实现纹理映射 31
5.3水面动态的实现 32
5
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
.4实时交互的实现 36
5.4.1漫游技术的实现 36
5.4.2 碰撞检测 37
第6章 结束语 39
6.1 总结 39
6.2 致谢 39
参考文献 41
附录1 42
附录2 43
第1章 绪论
1.1课题研究背景与现状
虚拟现实技术可以说是利用计算机模拟现实的世界空间去产生一个虚拟的三维世界，而且还能让人通过视觉，听觉，触觉上都能感受到，仿佛就处在现实世界中一样，可以真实地去观察虚拟空间内的事物。
这些年以来，虚拟现实（Virtual Reality）除了是计算机信息技术方面的学习和研究热点，也受到了很多行业的关注，而且还得到了广泛的应用，具有如此高的吸引力是由于它可以让人“身临其境”，如同走进了一个很逼真的客观世界；还能让人很自然的跟虚拟场景中的一些对像进行交互的操作；并且它还能让人深浸其中进行学习跟思考，提高对事物的理性及感性的认识，从而有利于人们的创新思维的开拓及发展。
就目前来说，最早开始虚拟现实研究的国家是美国，而且它的研究水平也是领先于其他国家很多。在美国现在研究虚拟现实技术的有麻省理工大学,斯坦福大学，华盛顿大学,北卡罗来纳大学和NASA，NPS等著名的大学和机构，而他们所研究的内容几乎覆盖了所有虚拟现实技术的分支领域。从1991年起，德国最先开始了将虚拟仿真技术运用到设计建筑这一领域中，20世纪末，北美及欧洲的一些国家的房地产业公司和设计公司也开始大范围的使用虚拟仿真技术来在设计过程中和销售房地产的过程中提供帮助，慢慢的取代了原来的用图片和简易的模型来表现的方式。但是，一个功能强大，表现力很好的虚拟仿真系统一般都比较昂贵，这样一来就使得我国在发展普及的时候遇到了较多的阻碍，只有一些国际性的大型的公司才能大量的使用。如今，随着科技进步，研究及制作虚拟仿真系统的成本已经大幅度下降了，而效果也极大地改善，功能及性能日益的丰富强大，已经可以满足国内有实力的用户的需求，而其简单的使用方式也为广大百姓可以接受了。
虚拟现实技术在我们国家发展还不久，到现在我国国内主要有下列几个虚拟现实技术研究开发中心：
西南交通大学以及浙江大学的虚拟现实实验室担任我国虚拟现实方面的科学研究理论课题，并享有很多的理论著作。
北京航空航天大学虚拟现实实验室，也是我们国家在虚拟现实领域的重点实验室，主要负责开发军用，工业用虚拟现实系统，并负责评测国内的以虚拟现实为基础开发出的软件。
西北工业大学研究所在我国西北地区很早的开始了对虚拟现实的研究并参与了很多这个领域的工作，总结了诸多该技术方面的理论和文章。
北京中棠大地科技有限公司及北京嘉士维技术研究中心等这些民营性质的科技技术企业，也在工业和民用的领域中研究和开发虚拟现实技术。
目前国内重点的院校和一些研究者们开始积极投身虚拟现实方面的研究，并很成功地完成了很多这方面的项目供应用。杭州大学开发研究出了一套沉浸式虚拟故官游玩系统，用户只需要通过使用辅助外围设备就能完全浸身在系统中，感受到身临其境。而四川科技馆将VR技术运用于展馆中汽车驾驶模拟系统中，更好的展示了科学的吸引力。2005年我国提出了“用于在网站上浏览大型3D模型的虚拟现实方法"，该方法主要是为了实现减小VRML文件在网上传输时的大小。
模拟3D建筑仿真与漫游也是虚拟现实技术领域的一个部分，拥有很好的前景。例如：房地产公司能通过漫游虚拟建筑物来吸引客户，在建造完成之前就能给客户带来很直观的感受。同时，它也给建筑的设计师带来了很大的便利，取代以前的传统的建筑设计研究方式，让他们在一个虚拟的场景中进行设计，预设并感受一下空间形态，声光效果，并可以及时做出调整，使设计出来的建筑更加的让人满意。
1.2课题研究的目的及意义
如今的中国，各行各业都是在飞速的发展中，我国的体育事业也是如此，我国是一个运动大国，在很多运动上都很有竞争力，比如游泳这项运动。在中国的孙杨，叶诗文拿了新的奥运冠军后，越来越多的人开始接触，喜欢这项运动。对于游泳这个项目来说，特别需要一个场馆，提供给人们一个干净舒适的游泳运动环境，而且还可以为我国举办各种类型的比赛，运动会，奥运会等做好准备，提供一个场所。所以把虚拟现实技术跟体育事业的结合，建造虚拟游泳馆是一项很有意义的研究，一方面，它可以让建造者提前做好准备，更好的去构建;再则，大型的比赛场馆一般很少对公众开放，有了虚拟现实技术的帮忙，可以让人们身临其境，很好的去感受它的效果。因此设计一个成本较低的，效果又很不错的虚拟游泳馆漫游系统，可以让人们去自由的参观，并且获得更多的信息是颇具研究价值的。
本系统实现了虚拟体育馆仿真跟漫游的一些基本功能，这其中有包括三维虚拟场景模型建立，三维模型的导入以及虚拟场景的漫游技术等，通过对虚拟体育馆的仿真与漫游技术的学习跟研究，本人对现在的虚拟现实技术有一个较为全面的认识了解，并在VC++编程环境中和OpenGL渲染程序包实现体育馆的仿真漫游系统，而且这样一个系统带有很高的通用性，能够满足一些工程中建筑物虚拟漫游功能。
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