三維建模技術及實現(xiàn)方法對比研究

【摘要】現(xiàn)階段，很多行業(yè)在發(fā)展的時候，都應用到了虛擬現(xiàn)實技術。而在構建虛擬模型的時候，必要的一個技術就是三維建模技術，其在建設虛擬模型時起到基礎作用。如果沒有該技術，那么虛擬模型就不會建成。本篇文章主要是以虛擬模型的構建為例，分析三維建模技術的使用，并與實現(xiàn)方法進行對比。

【關鍵詞】三維建模技術；虛擬校園；實現(xiàn)方法；對比研究

計算機的先進就在于人類可以利用計算機來創(chuàng)造一個虛擬的環(huán)境，在這個虛擬的環(huán)境，可以真實的還原現(xiàn)實中的人以及物的一切活動行為以及運動狀態(tài)。計算機將虛擬的環(huán)境在三維空間中展示出來，通過三維建模技術將虛擬的事物真實再現(xiàn)，為用戶打造一個真實的環(huán)境。三維世界中的所有事物都是真實世界中的模擬。三維建模技術就是根據(jù)事物的特點，在三維空間中建立模型，下面我們分析下三維建模技術以及實現(xiàn)方法。

一、三維空間的具體構模方法

（1）邊界表示法

物體的邊界既有內部也有外部邊界，一般情況，在描述邊界的時候，可以有5個反向，體、面、環(huán)、邊還有頂點，這樣的描述主要是將物體的表面細化，而且可以準確的記錄下相關信息。信息之間都是有聯(lián)系的，通過記錄的信息就可以知道拓撲信息。而且還能保證信息的完整，此外還能對可以定義的物體構建模型。邊界表示法唯一的不足就是不能準確的描述出三維物體，但是在三維空間中，實際的操作要超過分析。

（2）實體幾何構造法

三維實體比較復雜，而在表示其實體的時候，可以采用簡單的幾何形體。在此基礎上，還要與正則布爾計算方式相結合。而幾何體素也應該由最初的狀態(tài)變?yōu)楦鞣N幾何形態(tài)。在轉變的時候，要經(jīng)過多個轉變步驟，首先是平移，然后是旋轉還要適當?shù)目s放等，在其轉變之后，還要加入正則布爾運算，最后構建中間體。而中間體就是幾何體素中最基本的體素，在組合體素的時候，可以采用更高級的方式。幾何構造法比較簡單，而且這種方式很適合在負責的實體中使用，而且在使用的時候，也不會有多余的信息。通過幾何構造的方式，可以記錄幾何方面的特征，也能記錄部分結合的參數(shù)。此外，可以讓實體具有其他的屬性。幾何構造法有自身的優(yōu)點，但是也有缺點，那就是在描述幾何要素的時候，不能運用唯一性描述。

（3）線框表示法

線框表示法使用的較多，主要是因為這種方法可以將結構中的數(shù)據(jù)簡單化，而且還能縮小數(shù)據(jù)的存儲量。其缺點就是不能表述出具體的對象，而且也不能高效顯示數(shù)據(jù)。

（4）小平面表示法

小平面表示法就是將原本屬于整體的外表，分成若干個小平面，例如三角面片，在描述物體的時候，要仔細的記錄平面屬性。平面會被切割成什么形狀以及大小，都是由物體的形狀決定的，此外物體的精度描述也與平面的切割有關。小平面表示法可以適用在很多場合，具有較高的通用性。我們可以利用這種方法來表達規(guī)則的物體，同時也能用來表達不規(guī)則的實體。如果三維實體面很復雜而且多曲面，那么在描述的時候，采用小平面表示法，可以有較好的表示效果，而且表示出來的形狀很真實。在制圖的時候，速度也很快。但是小平面表示法有不足的就是其存儲量不定，因為該表示法存儲的內容與其面數(shù)有關，而面數(shù)體現(xiàn)的是實體的信息。而且如果面越復雜，多曲面。那么小平面表示法需要存儲的數(shù)據(jù)就越高，在計算的時候，較為復雜。

（5）塊體表示法

塊體模型就是在建模的時候，將空間切割成三維網(wǎng)絡，而且該網(wǎng)絡較為規(guī)則，這種切割叫做塊段，每一個塊體都是均質體，而且儲存的位置與現(xiàn)實中自然河床的位置等同，而在確定參數(shù)值的時候可以使用克里格法。在描述實體的時候，可以使用塊段，這樣可以縮短存儲的時間，也是在描述模型的時候，出現(xiàn)了很多建模技術，技術在發(fā)展中，也出現(xiàn)了更多的不規(guī)則塊體。不規(guī)則塊體可以有效的模擬出幾何的邊界，同時能觀察到實體質量的變化。在描述幾何實體的時候，采用規(guī)則塊體模型可以減少塊體運算的時間，同時能縮短存儲范圍。只是在約束一些有邊界的實體時，建模其實沒有效果。在模擬塊體的時候，可以按照界面的實際變化，這樣就可以保證建模的準確性，還能合理的分析出地質體。只是在檢索的時候比較麻煩。

二、三維空間構模實現(xiàn)方法對比分析

（1）在面元模型的基礎之上的空間構模方法

如果需要描述多個實體表面，那么可以采用這種方法，一般情況下，模擬的表面都是封閉的，但是也有一部分屬于半封閉形式。而且采樣點涉及的內容很多，既有不符合規(guī)則的三角網(wǎng)，也有格網(wǎng)模型。很多時候都是使用非封閉形式的模型。如果是線框類的模型，在模擬其外部輪廓的時候，主要使用的是封閉表面。而這種封閉的表面一般都會用說三維空間來顯示。這種表面的優(yōu)點就是數(shù)據(jù)可以隨時的更新，而且在更新后立即顯示出最新的數(shù)據(jù)。但是在實際中卻很難實現(xiàn)，這是因為三維內部屬性問題，還有對三維幾何的描述。

（2）在體元模型基礎之上的空間構模方法

這種方法主要對整個三維空間體進行側重與表示，比如水體以及云體等方面，采取描述與表示方法，能夠具體的實現(xiàn)三維空間的相關目標，其主要優(yōu)點是方便查詢與分析相關三維空間操作，然而由于其存儲的空間比較大，計算速度相對而言比較慢，因此在當前使用的比較頻繁的。

（3）在面體混合模型的基礎之上的空間構模方法

這種方法能夠充分合理的使用各種不同的單一模型，來展示在不同空間實體，還能夠完整、有效的表達三維地質現(xiàn)象，然而由于混合的三維模型具有比較大的數(shù)據(jù)量，為了充分的保持其一致性，可以不斷的轉換這兩種方法。

結束語 ：

三維建模技術的發(fā)展與當今時代的發(fā)展有關，因為科技在進步，才出現(xiàn)了三維建模技術。而且該技術的理論很完善，而且硬件平臺也有很好效果。三維建模技術是虛擬的技術，是在現(xiàn)實社會上建立的。盡管三維建模技術能夠滿足人們的使用要求，但是還要不斷的完善。我國很多的高校都開設了三維建模的課程，而且對于該技術的研究，也有好的結果。科研人員對三維建模技術的研究使該技術發(fā)展的越來越好，也為虛擬研究積累的經(jīng)驗。

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