内容发布更新时间 : 2024/12/28 8:58:33星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

三维虚拟建筑空间的仿真设计与实现

摘 要： 沙盘在展示虚拟建筑时，由于空间的约束性，在虚拟建筑空间的细节处理上效果差，缺乏有效渲染以及动画呈现方式，导致建筑空间仿真效果差。提出三维虚拟建筑空间的仿真设计与实现方法，在对建筑空间进行虚拟现实和仿真设计时，基于构建的建筑空间坐标系和比例尺，采用构件的位置和参数构建建筑空间构件数学模型，对各构件的数学模型实施融合后构建总体建筑空间的数学模型。采用OpenGL虚拟现实技术，基于目标建筑空间数学模型对目标建筑进行扩展加工，给目标建筑赋予材质和纹理特征，获取理想的建筑空间三维虚拟视图，将建筑空间三维虚拟视图进行三维渲染处理，呈现出生动形象的建筑空间三维虚拟效果图，使用动画设计技术对建筑空间三维虚拟效果图进行动画展示。实验结果表明，所提设计方法的点线渲染和整体渲染效果佳，能得到更加逼真的三维虚拟建筑空间仿真设计成果，并且具有较高的交互性和实用性。

关键词： 三维虚拟建筑空间； 仿真设计； 三维渲染； 三维建模； 动画设计； 数学模型

中图分类号： TN812?34； TP391.72 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）16?0168?04

Abstract： Virtual building exhibition on the sand table has

poor detail processing effect of virtual building space due to space constraint， and poor simulation effect of building space due to lack of effective rendering and animation presentation mode. Therefore， a simulation design and implementation method of 3D virtual building space is proposed. During the virtual implementation and simulation design of building space， the position and parameter of the component are used to construct the mathematical model of the building space component based on the constructed building space coordinate and proportional scale. The mathematical model of the whole building space is constructed after fusing mathematical models of various components. The OpenGL virtual reality technology is used to perform extend processing of the target building based on the mathematical model of target building space. The material and texture feature of the target building are given to obtain the optimal 3D virtual view of building space. The 3D rendering for the 3D virtual view of building space is performed to present a vivid 3D virtual effect image of building space. The animation design technology is used to conduct animation display of the 3D virtual effect image of building space. The experimental results show that the proposed design method has good effects of dot?line rendering and whole rendering， can

obtain a vivid simulation design result of 3D virtual building space， and has high interaction and practicability.

Keywords： 3D virtual building space； simulation design； 3D rendering； 3D modeling； animation design； mathematical model 0 引 言

?拟现实（Virtual Reality，VR）是通过计算机制作出的一种虚拟环境，其通过各种传感器设备实现与使用者的互动。如今，在军事、建筑和教育等不同领域上已开始逐渐使用VR技术[1]。当前许多设计院的人员在进行建筑仿真设计时，普遍使用Auto CAD软件或在此平台上再次开发的其他协助设计软件。由于建筑仿真模型单一，在展现三维实体时的效果有所欠缺。传统沙盘的方式在展示虚拟建筑空间的设计上，由于空间的约束性，在虚拟建筑空间的细节上处理效果差，缺乏有效渲染以及动画呈现方式，导致建筑空间仿真效果差[2]。因此，本文提出三维虚拟建筑空间仿真设计与实现方法，得到形象逼真的建筑空间三维虚拟效果图，可广泛应用于建筑领域中。 1 三维虚拟建筑空间的仿真设计与实现

1.1 仿真设计结构图

本文的结构图如图1所示。其是一种计算机辅助设计过程，为使熟悉Auto CAD，3ds MAX等软件的设计者能够参与进来，本文方法的设计与开发选用面向对象的思想来实