虚拟现实教师王洪群省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、虚拟现实技术虚拟现实技术虚拟现实技术虚拟现实技术讲课老师:讲课老师:王洪群王洪群whq_whq_1第1页第六章第六章 VR VR编程编程工具包和场景图工具包和场景图WorldToolKitWorldToolKitJAVA 3DJAVA 3D通用触觉开放软件工具包通用触觉开放软件工具包PeopleShopPeopleShop2第2页VRVR工具包工具包一、工具包和场景图一、工具包和场景图VRVR工具包:是一个为工具包:是一个为VRVR设计可扩设计可扩展面向对象函数库。被仿真对象展面向对象函数库。被仿真对象是类一部分,能继承这些累默认是类一部分,能继承这些累默认属性,因而能够简化编程任务。属性,因
2、而能够简化编程任务。底层图形语言:底层图形语言:OpenGLOpenGLWorldToolKitWorldToolKitJava 3DJava 3DVRMLVRML通用工具包通用工具包GHOSTGHOSTPeopleShopPeopleShop支持跟踪器、传感手套、支持跟踪器、传感手套、HMDHMD和和工作台等各种工作台等各种IOIO设备。专有设备。专有公用工具包公用工具包用于触觉编程用于触觉编程用于军事仿真用于军事仿真3第3页场景图场景图:在图形编程或触觉编程中一项创作任务就是创建场景图。它是虚:在图形编程或触觉编程中一项创作任务就是创建场景图。它是虚拟世界中全部对象(可见或者不可见)以及世
3、界视图层次组织。拟世界中全部对象(可见或者不可见)以及世界视图层次组织。在应用程序阶段,在应用程序阶段,CPUCPU执行场景图中各个部分(子树)和虚拟相机观察体相执行场景图中各个部分(子树)和虚拟相机观察体相交测试,假如包围体与观察体相交,则它所包含全部对象送到流水线。交测试,假如包围体与观察体相交,则它所包含全部对象送到流水线。叶节点表示可见对象以及它叶节点表示可见对象以及它们属性(几何、外观和行为)们属性(几何、外观和行为),又成外部节点。,又成外部节点。内部节点:通常表示变换。内部节点:通常表示变换。用于确定他们子对象与根对用于确定他们子对象与根对象以及其它对象在空间中位象以及其它对象在
4、空间中位置关系。置关系。在场景图中,球叶节点(包在场景图中,球叶节点(包含它几何属性和颜色属性)含它几何属性和颜色属性)是内部节点一个子节点,经是内部节点一个子节点,经过改变内部节点值,能够反过改变内部节点值,能够反应出球跳跃效果。当虚拟球应出球跳跃效果。当虚拟球被抓住后,它就变成了手掌被抓住后,它就变成了手掌对象子节点。对象子节点。手掌父节点表示依据用户穿手掌父节点表示依据用户穿戴跟踪器数据实现各种变换。戴跟踪器数据实现各种变换。4第4页WorldToolKit(WTK)WorldToolKit(WTK)Geometries(Geometries(几何几何)Nodes(Nodes(节点节点)
5、Viewpionts(Viewpionts(视点视点)WTKWTK工具工具包类包类Windows(Windows(窗口窗口)Lights(Lights(光线光线)Sensors(Sensors(传感器传感器)Paths(Paths(路径路径)Motion linksMotion links运动链运动链宇宙宇宙universeuniverseWTKWTK一个场景图例子一个场景图例子视点视点同一场景多同一场景多个视图个视图5第5页WorldToolKit(WTK)WorldToolKit(WTK)WTKWTK一个编程例子:一个编程例子:WTgeometry_newsphere();/*WTgeom
6、etry_newsphere();/*使用几何原语使用几何原语*/*/WTgeometry_newcone();WTgeometry_newcone();WTgeometry_begin();/*WTgeometry_begin();/*自定义几何自定义几何*/*/WTpoly_addvertex();WTpoly_addvertex();WTgeometry_save();WTgeometry_save();WTgeometrynode_load(hand);WTgeometrynode_load(hand);WTtexture_load(filename);/*WTtexture_load
7、(filename);/*导入纹理导入纹理*/*/WTtexture_setfilter();/*WTtexture_setfilter();/*操纵纹理操纵纹理*/*/WTpoly_settexturestyle();/*WTpoly_settexturestyle();/*纹理透明度处理或融合纹理透明度处理或融合*/*/6第6页WorldToolKit(WTK)WorldToolKit(WTK)WTKWTK构建场景图编程例子:构建场景图编程例子:/*-/*-加载手模型几何体加载手模型几何体-*/-*/Palm=WTmovnode_load(Root,Palm.nff,1.0);/*Palm
8、=WTmovnode_load(Root,Palm.nff,1.0);/*根节点根节点*/*/ThumbDistal=WTmovnode_load(ThumbProximal,ThumbDistal.nff,1.0);ThumbDistal=WTmovnode_load(ThumbProximal,ThumbDistal.nff,1.0);IndexProximal=WTmovnode_load(Palm,indexProximal.nff,1.0);IndexProximal=WTmovnode_load(Palm,indexProximal.nff,1.0);IndexMiddle=WTm
9、ovnode_load(indexproximal,indexProximal.nff,1.0);IndexMiddle=WTmovnode_load(indexproximal,indexProximal.nff,1.0);/*-/*-构建场景图构建场景图-*/-*/WTmovnode_attach(Palm,ThumbProximal);/*WTmovnode_attach(Palm,ThumbProximal);/*拇指与手掌连接拇指与手掌连接*/*/WTmovnode_attach(ThumbProximal,ThumbDistal);/*WTmovnode_attach(ThumbP
10、roximal,ThumbDistal);/*拇指根部和拇指末端连接拇指根部和拇指末端连接*/*/WTmovnode_attach(Palm,IndexProximal);/*WTmovnode_attach(Palm,IndexProximal);/*手掌和食指根部手掌和食指根部*/*/WTmovnode_attach(indexProximal,indexMiddle);/*WTmovnode_attach(indexProximal,indexMiddle);/*食指根部和食指中部食指根部和食指中部*/*/7第7页WorldToolKit(WTK)WorldToolKit(WTK)WTK
11、WTK构建一只虚拟手场景图构建一只虚拟手场景图8第8页WorldToolKit(WTK)WorldToolKit(WTK)WTKWTK仿真过程仿真过程:初始化:初始化:WTuniversenew()WTuniversenew()加载:加载:WTuniverseload(filename)WTuniverseload(filename)进入仿真循环:进入仿真循环:WTuniversego()WTuniversego()中止整个程序:中止整个程序:WTuniversestop()WTuniversestop()WTuniversesetaction(WTuniversesetaction()传感器
12、对象传感器对象:WTsensor_new()WTsensor_new()创建过程:创建过程:WTsensor*polhemus,*ball;WTsensor*polhemus,*ball;Ball=WTspaceball_new(SERIAL2);/*Ball=WTspaceball_new(SERIAL2);/*把跟踪球把跟踪球Space ballSpace ball附着在串口附着在串口2 2上上*/*/视点对象视点对象:任何时刻,宇宙只有一个活跃视点,能够经过函数:任何时刻,宇宙只有一个活跃视点,能够经过函数WTuniversegetviewpointWTuniversegetviewpo
13、int()()访问。访问。9第9页WorldToolKit(WTK)WorldToolKit(WTK)WTKWTK传感器控制例子:传感器控制例子:Main()Main()WTsensor*polhemus,*ball;WTsensor*polhemus,*ball;WTnode*root,*scene;/*WTnode*root,*scene;/*根节点和场景节点或视点节点根节点和场景节点或视点节点*/*/WTuniverse_new(WTDISPLAY_DEFAULT,WTWINDOW_DEFAULT)WTuniverse_new(WTDISPLAY_DEFAULT,WTWINDOW_DEF
14、AULT)Root=WTuniverse_getrootnodes();/*Root=WTuniverse_getrootnodes();/*加载场景并连接到根节点加载场景并连接到根节点*/*/Scene=WTnode_load(root,myuniverse,1.0)Scene=WTnode_load(root,myuniverse,1.0)Polhemus=WTpolhemus_new(SERIAL1);/*Polhemus=WTpolhemus_new(SERIAL1);/*把把polhemuspolhemus跟踪器附在串口跟踪器附在串口1 1上上*/*/Ball=WTspaceball
15、_new(SERIAL2);Ball=WTspaceball_new(SERIAL2);WTviewpoint_addressor(WTuniverse_getviewpoint(),polhemus);/*WTviewpoint_addressor(WTuniverse_getviewpoint(),polhemus);/*把仿真视图把仿真视图附着在控制它跟踪器附着在控制它跟踪器polhemuspolhemus上上*/*/WTviewpoint_addressor(WTuniverse_getviewpoint(),spaceball);WTviewpoint_addressor(WTuni
16、verse_getviewpoint(),spaceball);WTuniverse_ready();/*WTuniverse_ready();/*开始仿真开始仿真*/*/WTuniverse_go();WTuniverse_delete();Return 0;WTuniverse_go();WTuniverse_delete();Return 0;10第10页WorldToolKit(WTK)WorldToolKit(WTK)WTKWTK网络开发网络开发两层客户两层客户/服务器结构,经过服务器结构,经过World2WorldWorld2World扩展库实现,扩展库实现,位于位于UDPUDP互
17、联协议上层。互联协议上层。只有锁定一个共享对象组客户,才允许改变对象属性只有锁定一个共享对象组客户,才允许改变对象属性11第11页JAVA 3DJAVA 3D几何建模:几何建模:Point3f myCoords=Point3f myCoords=New Point3f 0.0f,0.0f,0.0f /*New Point3f 0.0f,0.0f,0.0f /*创建三维定点坐标列表创建三维定点坐标列表*/*/Vector3f myNormals=Vector3f myNormals=New Vector3f 0.0f,0.0f,0.0f /*New Vector3f 0.0f,0.0f,0.0f
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