摘 要

随着计算机三维绘图技术的快速提升和相关传感器成本的不断降低，在近六十年的发展过后，虚拟现实技术从上世纪中期的科技构想逐步成为了触手可及的现实。目前，虚拟现实正在一步步地融入到娱乐、军事、工业、医疗等各个领域中去。在不久的将来，该技术有可能为包括汽车在内的工业领域带来革新，而三维建模则是虚拟现实技术的基础。

本文将围绕虚拟现实技术，讨论计算机三维建模在该项技术中的作用、实现方法及其在汽车行业中的应用。本文的介绍了虚拟现实的发展历史、原理、应用，以及一个用于车辆展示和仿真的虚拟现实项目的实现过程。在造型设计方面，文中介绍了如何利用3dmax完成了一辆军用卡车和一辆电动双座车的造型设计,并建立可用于unity仿真的车辆模型。最后，文章描述了如何在unity3D中完成模型的仿真，使其能够进行相关交互活动，展示车辆造型、开关车门和仿真驾驶等。

关键字：虚拟现实；汽车造型；3ds Max；unity；仿真

Abstract

Thanks to the developing computer technology and the lower cost of sensor, after about sixty-year of development, the virtual reality has translated from a future technology conception to a forthcoming technique. Nowadays, virtual reality has permeated every field of our lives, including entertainment, military, industry, medicine and so on. In the foreseeable future, this technology may bring revolution to the industry, including car manufacturing. The 3D model technique is the fundamental of virtual reality. The following content will introduce the effect, realization and the application in the car manufacturing.The following content has introduced the history,theory,application and how to complete a project which can realize the display and simulation of cars. In the aspect of car styling design, this paper introduces how to use 3dmax to model a truck and an electric car, then establish the model that can simulate the motion of the car in reality. At last, the paper introduce the process to complete the simulation using unity3D, the function in this project included display the cars,open and close the door and driving simulation.

Key Words：driving real-time simulation virtual reality;automobile styling;3dsMax;

unity;motion simulation

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的 1

1.2 虚拟现实的发展及特征 1

1.2.1 虚拟现实的发展 1

1.2.2 虚拟现实技术的特点 3

1.3 虚拟现实的应用 3

1.3.1虚拟实验系统 3

1.3.2 虚拟开发系统 4

1.3 总结 4

第2章 汽车造型设计及建模基本介绍 5

2.1 概况 5

2.1.1 建模在虚拟现实相关活动中的意义 5

2.2 汽车建模的应用 5

2.2.1虚拟选车系统 5

2.2.2 汽车虚拟实验系统 6

2.2.3 虚拟驾驶培训 6

第3章 软件分类与介绍 7

3.1 建模软件 7

3.1.1 3ds Max 7

3.1.2 CATIA 7

3.2引擎软件 8

3.2.1 Unity3D 8

3.3小结 8

第4章 建模过程 9

4.1 3dmax建模工具的使用 9

4.1.1 电动双座车造型思路 9

4.1.2 电动双座车建模过程 9

4.1.3 军卡的造型思路 11

4.1.4 军卡的建模步骤 11

4.1.5 模型的处理过程 12

第5章 模型的仿真 13

4.1 仿真目的 13

4.2 仿真原理 13

4.4 仿真过程 13

小结 17

参考文献 19

致谢 21

第1章 绪论

1.1 研究目的

虚拟现实（virtual reality）是一种计算机仿真系统，通过它，人们可以观察、体验虚拟世界，并进行一定程度的交互。随着计算机图形学、人机交互和传感器等学科的不断进步，作为其交叉学科的虚拟现实也在近年来得到了长足的发展，并有了越来越广泛的应用。通过Google trends的关键词搜索热度，我们可以看出，虚拟现实以及与其相关的增强现实和混合现实在近几年搜索量虽有波动，但最终都趋向平稳，保持住热度。这说明大众慢慢地接受、适应了这几项新技术。^[1]

图1.1.1 虚拟现实、增强现实、混合现实搜索统计

在搜索热度保持稳定的背后，则是各类虚拟现实产品的问世。在过去的数十年时间里，互联网、游戏、建筑、汽车等多个行业的厂商竞相开始研究虚拟现实技术，或直接将其作为产品，如索尼、三星Facebook等公司发行的VR头显设备、百度在2015年上线的VR频道；或将其作为辅助产品生产和销售的手段，如阿里巴巴尝试的虚拟现实购物、克莱斯勒使用虚拟工厂预测实际生产时的情况等^。[2]

1.2 虚拟现实的发展及特征

1.2.1 虚拟现实的发展

在“图形学之父”计算机科学家艾凡·萨瑟兰（Ivan Sutherland）的论文《The Ultimate Display》中，他这样描述存在于计算机中的虚拟世界：

“在漫长的认知和熟悉过程中，我们充分的认识到了物理世界的各种特性。我们与这物理世界的这种牵连给了我们预测其特性的能力。例如，我们能够预测到物体的坠落，各种形状从其他角度观察的模样，以及对抗摩擦力推动物体所需要的力的大小。然而，在带电粒子的相互作用力、不均匀力场，以及高惯性、低摩擦的模式，我们却缺乏相应的熟悉感。我们能够在一个在计算机中呈现出现实无法实现的世界。它是进入数学奇境的窥镜。”^[3]