虚拟现实物理建模-鼎炫科技

时间：2018-09-26

物体之间的碰撞反弹、物体的自由落体、物体受到用户外力时朝预期方向移动等，这些内容就是虚拟现实物理建模技术需要解决的问题，如何描述虚拟场景中的物理规律以及几何模型的物理属性。物理建模技术需要重点解决以下问题。

虚拟现实物理建模：设计数学模型
数学模型是指描述虚拟对象行为和运动的一组参数方程，它用来建立虚拟对象的视觉属性（如大小、形状、颜色等）、物理属性（如质量、硬度等）和物理规则（如引力、阻力等）。建立数学模型往往并不困难，但设计引人这些行为的接口程序，使物理属性和行为与几何数据库联系起来却比较复杂。

虚拟现实物理建模：创建物理效果
对虚拟对象创建理效果的方法是从几何模型出发，将时间、长度、质量和力等过程抽象处理后，与图形学中的元素，如帧、绝对坐标、结点和面等结合起来，搭建出/个表现基本物理量的三维场景。具体来说，首先确定物理过程，即作用在虚拟对象上的物理现象，接着利用软件仿真算法描述上述物理过程，最后通过计算机程序语言实现上述仿真算法，由此表达出模型质量、密度等物理属性和力的概念。

虚拟现实物理建模：实时碰撞检测
碰撞检测技术要能随时检测出虚拟场景中是否有碰撞发生，还要检测出碰撞发生的位置，以及根据数学模型和物理属性计算出碰撞发生后的反应。虚拟现实系统要求碰撞检测具有较高的实时性和精确性，所以其技术难度很高。目前，较成熟的碰撞检测算法有层次包围盒法和空间分解法等。

虚拟现实物理建模：层次包围盒法
层次包围盒法的基本思想是利用体积略大而几何特性简单的包围盒将复杂几何对象包裹起来。在进行碰撞检测时，首先进行包围盒之间的相交测试，只有包围盒相交时，才对其所包裹的对象，做进一步求交计算。在构造碰撞体的包围盒时，若引人树状层次结构，可快速剔除不发生碰撞的元素，减少大量不必要的相交测试，从而提高碰撞检测效率。I比较典型的包围盒类型有沿坐标轴的包围盒、包围球、方向包围盒、固定方向凸包等。层次包围盒方法应用得较为广泛，适用于复杂环境中的碰撞检测。

虚拟现实物理建模：空间分解法
空间分解法是将整个虚拟空间划分成相等体积的规则单元格，只对占据同一单元格或相邻单元格的几何对象进行相交测试。比较典型的方法有K-D树、八叉树、BSP树、四面体网、规则网等。
空间分解法通常适用于稀疏的环境中分布比较均匀的几何对象间的碰撞。传统的八叉树有空间非均匀网格剖分算法和层级边界盒算法。传统算法适合于静态场景，对于动态场景，采用较多的是基于面向对象的动态八叉树结构，它是对原算法的改进。动态八叉树的构造和碰撞检测策略是将场景表示为等体积的规则单元格的组合。
BSP树包含的是平面的层级，其每一个平面都将一个区域的空间分割成两个子空间。BSP的碰撞检测策略为：在两个对象间找出分割的平面以确定两个对象是否相交；若存在分割平面则无碰撞发生。当有相交时再与包围盒中对象的多边形进行精确检测。

虚拟现实物理建模介绍完了，以上仅是鼎炫科技http://www.dingxuankeji.com/一家之说，仅供参考。

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