虚拟现实与仿真技术-实验报告20

实验一一. 实验名称Ogre部分仿仿真实验二. 实验过程或实验验程序（增加加的代码及代代码注解）1.从3Dmaax8中导出出mesh并并添加messh到场景1.1启动3DDmax1.在安装有33Dmax88的计算机上上，可以使用用两种不同的的方法来启动动3Dmaxx8: （1）在桌桌面上双击“3Dmaxx8”图标 （2）点击击“开始”菜单，在“程序”中的选择“3Dmaxx8”2. 观察3Dmaxx8主窗口的的布局。3DDmax8主主要由若干元元素组成：菜菜单栏、工具具栏、以及停停靠在右边的的命令面板和和底部的各种种工具窗口。1.2使用3DDmax8建建模并导出mmesh1.2.1导出出mesh的的步骤如下： 1.启启动3Dmaax8 2.在在停靠在右边边的命令面板板中，点击几几何体按钮 3.选选择标准几何何体 4.在在对象类型中中选择对象（如如：长方体），在在“前”视口中，通通过单击鼠标标左键，创建建出模型 5.在在工具栏中单单击“材质编辑器器”按钮，通过上上步操作，可可开启“材质编辑器器”对话框 6.在在“材质编辑器器”对话框中，点点击漫反射旁旁方形按钮，进进入到“材质/贴图图浏览器” 7.在在“材质/贴图图浏览器”中选择位图图，鼠标左键键双击位图 8.弹弹出选择位图图图像文件对对话框，从本本地电脑中选选择一张图片片 9.选选择好图片，在在材质编辑器器对话框中，点点击将材质指指令给选定对对象 10.点击菜单栏栏上的oFuusion按按钮，在弹出出的菜单栏中中选择Expport SScene 11选择文件夹夹并输入文件件名qiu，点点击保存，在在弹出的对话话框中勾选CCopy TTexturres，点击击Exporrt按钮，此此时meshh文件已成功功导出1.3导出的mmesh文件件放入到指定定位置 1.找找到meshh文件，把mmesh文件件放到当前电电脑的OgrreSDK的的modells中,以我的电脑脑为例，OggerSDKK放在C盘中； 2.打打开C盘，找到OggreSDKK，打开OgrreSDK，找找到mediia，打开meddia文件夹夹，找到moodels，打打开modeels文件夹夹，将messh文件复制制到此文件夹夹中； 3.将将导出messh文件附带带的材质文件件qiu.mmateriial放到OOgreSDDK的scrripts（C:OggreSDKKmediiamatteriallsscrripts）中中；4.将导出meesn文件时时同时导出的的图片放到OOgreSDDK的texxturess（C:OggreSDKKmediiamatteriallstexxturess）中。1.4 messh文件导入入到场景中1.4.1 mmesh文件件导入到场景景中步骤： 1.启启动vs20008 2.在在“文件”菜单中选择择“打开”，然后单击击“项目/解决决方案” 3.找找到项目MFFCOgree1,选择MMFCOgrre1.slln,点击打打开按钮 4.打打开MFCOOgre1VView.hh，创建节点点变量，ScceneNoode *nnode1（MFCOggre1Viiew.h 中的第55行），创创建实体变量量 Entiity* eent1（MFCOggre1Viiew.h 中的第57行）; 5.打打开MFCOOgre1VView.ccpp, 在MFCOggre1Viiew.cppp的构造函函数中对创建建的节点和实实体对象初始始化nodee1(NULLL)、 ent11(NULLL)（在MFCOOgre1VView.ccpp 的第第37行和第39行） 6.获获取根节点的的子节点，并并将其赋值给给节点nodde1（ MFCOOgre1VView.ccpp 的第第225行） 7.给给创建的实体体对象entt1赋值（ MFFCOgree1Vieww.cpp 的第224行） 8.设设置节点的位位置（ MFFCOgree1Vieww.cpp 的第226行）9.将实体附在在节点上（ MFCOggre1Viiew.cppp 的第227行）1.5生成项目目 使用“生成项目”功能可以将将程序的源代代码文件编译译为可执行的的二进制文件件，方法十分分简单：在“生成”菜单中选择择“生成解决方方案”。 在项目目生成过程中中，“输出”窗口会实时时显示生成的的进度和结果果。如果源代代码中不包含含语法错误，会会在最后提示示生成成功，如如下图所示：1.6执行项目目 在MFFCOgree1中选择“调试”菜单中的“开始执行(不调试)”，可以执执行刚刚生成成的程序，运运行出实验要要求的结果。2. 键盘输入控制摄摄像机的移动动2.1添加按键键消息响应 1.在在菜单栏中选选择视图 2.点点击视图，在在弹出的菜单单窗口中，选选择类视图 3.在在类视图中，选选择类MFCCOgre11View 4.再再次选择菜单单栏中的视图图，在菜单的的菜单窗口中中，选择其他他窗口 5.在在其他窗口中中，选择属性性窗口 6.在在属性窗口中中，点击消息息按钮7.找到WM_KEYDOOWN，添加加OnKeyyDown（）消消息响应函数数2.2在OnKKeyDowwn（）消息息响应函数中中，添加按键键控制1.找到MFCCOgre11View.cpp的onKeyyDown()（ MFCOOgre1VView.ccpp 的第第296行）2.创建一个33维变量Veector33 tranns = VVectorr3:ZEERO;2.使用swiitch语句句，判断用户户按下的按键键3.如果用户按按下的是A键，将变量量transs的x坐标减10，然后将将摄像机移动动到当前的ttrans坐坐标处（注：按键消息获获取的都是大大写字母），则则摄像机向左左移动，代码码如下：caseA: ttrans.x -=110; m_pCaamera-moveeRelattive(ttrans); breakk;4. 如果用户户按下的是DD键，将变量量transs的x坐标加10，然后将将摄像机移动动到当前的ttrans坐坐标处（注：按键消息获获取的都是大大写字母），则则摄像机向左左移动caseD: tranns.x +=10; m_pCCameraa-movveRelaative(transs); breaak;2.3生成项目目 使用“生成项目”功能可以将将程序的源代代码文件编译译为可执行的的二进制文件件，方法十分分简单：在“生成”菜单中选择择“生成解决方方案”。 在项目生成过程程中，“输出”窗口会实时时显示生成的的进度和结果果。如果源代代码中不包含含语法错误，会会在最后提示示生成成功，如如下图所示：2.4执行项目目 在MFFCOgree1中选择“调试”菜单中的“开始执行(不调试)”，可以执执行刚刚生成成的程序，运运行出实验要要求的结果。3. 添加动画3.1添加动画画 1.在在MFCOggreVieew1.h中中创建voiid CrreateAAnimattion(OOgre:Strinng MyAAnimattion);（ MFCCOgreVView1 中第77行行） 2.创创建一个全局局变量AniimatioonStatte *ass（ MFCCOgreVView1.cpp 中中第17行） 3.实实现voidd CreeateAnnimatiion(Oggre:SStringg MyAnnimatiion);（MMFCOgrre1Vieew.cppp中第3199行） 4.判判断动画是否否存在，如果果动画存在，删删除已有的动动画 5.使使用scenneManaager来创创建一个annimatiion，同时时指定动画的的名字和帧的的长度 6. 设置该段动动画的关键帧帧间帧的插值值方式,这里里使用线性 7. 使用aniimatioon创建为每每个要驱动的的node创创建一个trrack， 比如这这里我们只想想让一个结点点（nodee，比如它上上面挂着摄像像机）运动，就只为他创建一一个tracck就行了，第第一个参数是是这个traack的编号号 8. 对于每个ttrack创创建它的每个个关键帧 9. 设置该帧的的时间点 10. 设置该帧帧处这个结点点的位置和其其他几何状态态 11.设置动画运运动状态 12.在项目解决决方案资源管管理器中，找找到MFCOOgre1 13.右击MFCCOgre11,在弹出的的界面中，选选择添加类 14.选择MFCC类，点击添添加，在类名名中输入MyyFrameeListeener 15.在MyFrrameLiisteneer.h中类类MyFraameLisstenerr继承FraameLisstenerr 16.在MyFrrameLiisteneer.h中添添加virttual bbool fframeSStarteed(connst FrrameEvvent &evt);（ 在MyyFrameeListeener.hh的第12行行 ） 17.在MyFrrameLiisteneer.cppp中重写frrameSttart()函数(在MMyFrammeListtener.cpp第114行)，代代码如下：bool MyyFrameeListeener:frameeStartted(coonst FFrameEEvent &evt) if(NULL != ass) as-addTiime(evvt.timmeSincceLasttFramee); retturn ttrue; 18.在MFCOOgre1VView.ccpp的构造造函数中创建建关联监听类类对象(m_pRoott-adddFrameeListeener(nnew MyyFrameeListeener();)(在在MFCOggre1Viiew.cppp第50行行) 19. 找到MFFCOgree1Vieww.cpp的的onKeyyDown()（ MFFCOgree1Vieww.cpp 的第2966行）使用sswitchh语句，判断断用户按下的的按键，代码码如下：caseM: CreaateAniimatioon(MyyAnimaation);break;三. 实验结果（包括括必要的截图图）根据前面的实验验步骤，最终终得到下面的的截图：1. 将桌子这个实体体模型导入到到Ogre中中，如下图所所示：该截图说明meesh文件添添加到场景中中成功。2. 将场景分别绕XX轴、Y轴和和Z轴旋转，如如下图所示（1） 绕X轴旋转：（2）绕Y轴旋旋转：（2） 绕Z轴旋转：同样可以通过添添加如下代码码控制摄像机机的移动：caseA: ttrans.x -=110; m_pCaamera-moveeRelattive(ttrans); breakk;因此，在执行程程序的时候，按按键“A”可以实现场场景的向左移移动；caseD: tranns.x +=10; m_pCCameraa-movveRelaative(transs); breakk;因此执行程序的的时候，按键键“D”可以实现场场景的向右移移动。四. 实验体会1、 思考题解答：（1） 如何控制摄像机机的上下移动动、前后移动动？解：控制摄像机机的上下移动动可以通过控控制摄像机的的Z坐标，例例如要是想要要向上移动，则则可以使trran.z+=10，向向下移动的话话则可以使ttran.zz-=10；控制摄像机机的前后移动动则需要改变变摄像机的YY坐标，例如如要是想要向向前移动，则则可以使trran.y+=10，向向后移动的话话则可以使ttran.yy-=10。（2）如何控制制摄像机的旋旋转？（函数 vooid piitch(cconst Radiaan& anngle); /绕X轴旋转 函数数 voidd yaw(constt Radiian& aangle); /绕绕Y轴旋转 函数数 voidd rolll(consst Raddian& anglee); /绕Z轴旋转）解：控制摄像机机的旋转已经经在程序中实实现，如上面面的截图所示示，通过函数数 voidd pitcch(connst Raadian& anglle)，使得得摄像机绕轴轴X旋转，具具体每次旋转转的角度可以以在函数的参参数中进行设设置；通过函数 voiid yaww(consst Raddian& anglee)，使得摄摄像机绕轴YY旋转；通过过函数 void roll(constt Radiian& aangle)，使得摄像像机绕轴Z旋旋转。（3） 按下M键，实体体球可以沿着着直线运动，通通过键盘控制制实体球，实实体球是否可可以沿着曲线线运动？解：通过键盘控控制实体球，实实体球是可以以沿着曲线运运动的，只需需要在相应的的控制按键的的开关语句中中调用一个能能够让实体球球沿着曲线运运动的函数，该该实体球的运运动曲线可以以设置为BSS曲线等等。2、 实验感想 通过本本次实验，我我初步认识和和了解了Oggre这款软软件，该软件件能够创建三三维场景，所所以被用于游游戏等等场合合中。本次实实验，我自己己按照实验指指导书一步步步的从用3DDmax创建建三维实体模模型，然后生生成meshh文件，将mmesh文件件导入到Oggre场景中中，给实体模模型添加材质质，并且通过过添加相应的的代码使得实实体球能够运运动起来，添添加相应的代代码使得场景景左右移动、上上下移动、前前后移动和绕绕轴旋转等等等，这些所有有的内容虽然然做的不是很很漂亮，但是是让自己尝试试了在Ogrre中如何完完整的创建简简单的三维模模型。 实验二 一. 实验名称PathFinnder疏散散仿真实验二. 实验过程或实验验程序（增加加的代码及代代码注解）1、Creatte Geoometryy1. On thee Vieww menuu, cliick Unnits aand seelect EN to displlay meeasureementss usinng thee Engllish ssystemm.To speccify ssnap ggrid sspacinng:1. On the VView mmenu, clickk Editt Snapp Gridd.2. In the SSpeciffy snaap griid spaacing menu, typee 2.0. By ddefaullt, leength unitss willl be iin feeet, hooweverr, youu can type a vallue foolloweed by a uniit (e.g.: in oor m) andd the lengtth willl be conveerted to feeet.3. Click OK.To defiine thhe deffault floorr heigght:1. In the FFloor Heighht boxx(on tthe abbove TToolbaar), ttype 112.0.To creaate thhe rooom:1. In the VView ttoolbaar, cllick TTop Viiew ( ).2. In the TTools toolbbar, cclick Add aa Recttangullar Rooom ( ).3. In the ZZ Planne boxx, typpe 0.00.4. In the ccoordiinate boxess enteer thee folllowingg valuues: XX1: 0.0, Y11: 0.00, X2: 60.00, Y2: 40.00. 5. Cliick Crreate.Replicaate thhe rooom to creatte thrree flloors.1. In the VView ttoolbaar, cllick tthe Seelectiion Toool iccon . 2. Sellect tthe rooom.3. In the TTools toolbbar, cclick the MMove OObjectts icoon .4. Sellect CCopy MMode. 5. In the CCopiess box type 2.6. In the MMove ZZ box, typee 12.00.7. Cliick Coopy/Moove.8. Cliick thhe Zooom Fitt icoon to rescaale thhe vieew.Your moodel sshouldd now look like Figurre 1. Figure 1: Thhe flooors iin thee modeelTo defiine thhe lanndingss:1. Creeate tthe fiirst llandinng at Z=6.00 ft. In thhe Vieew tooolbar, clicck Topp Vieww ( ). In tthe Toools ttoolbaar, cllick AAdd a Rectaangulaar Rooom ( ). In thhe Z PPlane box, type 6.0. In thhe cooordinaate booxes eenter the ffollowwing vvaluess: X1: -113.5, Y1: 166.0, XX2: -99.5, YY2: 244.0. CClick Creatte.2. Repplicatte thee landding. In thhe Vieew tooolbar, clicck thee Seleectionn Tooll iconn . SSelectt the landiing. IIn thee Toolls tooolbar, clicck thee Movee Objeects iicon . Seleect Coopy Moode. IIn thee Copiies boox typpe 1.IIn thee Movee Z boox, tyype 122.0. CClick Copy/Move.3. Reppeat ffor thhe lannding on thhe opppositee sidee. In the VView ttoolbaar, cllick TTop Viiew ( ). IIn thee Toolls tooolbar, clicck Addd a Reectanggular Room ( ). In tthe Z Planee box, typee 6.0. In tthe cooordinnate bboxes enterr the folloowing valuees: X11: 69.5, Y11: 16.0, X22: 73.5, Y22: 24.0. Cllick CCreatee.4. Repliccate tthe laandingg. In the VView ttoolbaar, cllick tthe Seelectiion Toool iccon . Seleect thhe lannding. In tthe Toools ttoolbaar, cllick tthe Moove Obbjectss iconn . SSelectt Copyy Modee. In the CCopiess box type 1. Inn the Move Z boxx, typpe 12.0. Cllick CCopy/MMove.Your moodel sshouldd now look like Figurre 2. Figure 2:Thee flooors annd lanndingss in tthe moodelTo add the ffirst stairrway oon thee leftt sidee of tthe buuildinng:1. In the TTools toolbbar, cclick Creatte Staairs bbetweeen twoo edgees ( ).2. In the SStair Widthh box, typee 44.00 in. In thhe Dooor 1 WWidth box aand thhe Dooor 2 WWidth box, type 32.0 in. 3. Cliick onn the lowerr landding aand poositioon thee staiir towwards the ffront side of thhe lannding. Clicck on the llower floorr to ccreatee the stairrs froom thee landding tto thee loweer flooor, FFiguree 3.4. Usee the Move Objeccts toool too makee 1 coopies of thhe staair, sseparaated bby 12 ft inn the Z dirrectioon.5. Addd the stairrs thaat go up frrom thhe lannding. Clicck on the llower landiing annd possitionn the stairr oppoosite the ffirst stairrs. Cllick oon thee secoond flloor tto creeate tthe sttairs from the llandinng to the ssecondd flooor.6. Usee the Move Objeccts toool too makee a coopy off the stairr, sepparateed by 12 ftt in tthe Z direcction.7. Reppeat oon thee otheer sidde of the mmodel. Thiss timee, possitionn the firstt staiirs onn the back side of thhe lannding. Figure 3 : FFirst stairrs on left side of buuildinngAdd thee exitt doorrs:1. Sellect tthe dooor toool ( ) aand inn the Max WWidth box, type 120.00 in.2. Plaace a door adjaccent tto botth staairs oon thee loweest flloor. Thesee doorrs aree widee enouugh thhat exxit from thhe firrst flloor ddoes nnot afffect the eegresss timee. 3. Namme thee doorrs Rigght Exxit annd Lefft Exiit to aiid in laterr plottting of thhe exiit rattes thhroughh each dooor, FFiguree 4. Figure 4: Thhe lefft ExiitAdd OcccupanttsTo add occuppants:1. Sellect tthe fiirst (lowesst) flloor. On thhe Moddel meenu cllick AAdd Occcupannts. FFor Occcupannt Couunt seelect By Nuumber and ttype 1100. CClick OK.2. Reppeat ffor eaach flloor, seleccting the ccorresspondiing prrofilee for each floorr. Wheen finnishedd, youur moddel shhould look like Figurre 5Figure 5: Paathfinnder mmodel with occuppants三实验结果（包包括必要的截截图）1、实验最终结结果截图显示示：2、仿真截图显显示：3、 人群疏散仿真模模拟截图显示示：四实验体会本次实验主要就就是熟悉Paathfinnder软件件的使用，在在本次实验的的过程中，我我觉得这款软软件的功能还还是很强大的的，也很有趣趣，我们可以以在这个平台台上来进行人人群疏散的仿仿真。该平台台能够很好的的将模型疏散散和人群疏散散显示出来。但但是我觉得这这款软件有一一个缺点，那那就是楼梯的的边缘检测做做的不够细致致，直接导致致人群疏散的的时候下楼的的人们的脚可可以被看见。 实验三 一实验名称基于OGRE的的Boidss算法实验二实验过程或或实验程序（增增加的代码及及代码注解）3.1基于OGGRE的Booids算法法实现1.拷贝MyBBoids.h,MyBBoids.cpp到EE:MFCCOgre11MFCOOgre1(对应的项目目位置)2.添加MyBBoids.h、MyBBoids.cpp到工工程中3.在MFCOOgre1VView.hh中引入头文文件MyBooids.hh(#incllude MyBooids.hh)4.在MFCOOgre1VView.ccpp的OnnInitiialUpddate()函数(OnIInitiaalUpdaate()在在MFCOggre1Viiew的第1115行)中中，添加函数数AllInnit()；5.打开MFCCOgre11View.h，在类中中创建节点变变量ScenneNodee* nodde，实体变变量Entiity* eent，节点点变量数组SSceneNNode* node44BoiddsNum，实体变量量数组Enttity* ent4BoidssNum，字字符串数组OOgre:Strinng NammeBoiidsNumm。6.打开MFCCOgre11View.cpp，在在MFCOggre1Viiew.cppp的构造函函数中对创建建的节点和实实体对象以及及字符串数组组初始化7.在MFCOOgre1VView.ccpp的CrreateEEntityy函数中创建建实体，并将将实体绑定到到节点上8.在MFCOOgre1VView.ccpp的OnnTimerr消息响应函函数中添加CCubMottion()， 设置节节点的nodde的位置；添加BoiidsMottion()，设置节点数数组nodee4BoiidsNumm的位置3.2生成项目目使用“生成项目目”功能可以将将程序的源代代码文件编译译为可执行的的二进制文件件，方法十分分简单：在“生成”菜单中选择择“生成解决方方案”。 在项目生成过程程中，“输出”窗口会实时时显示生成的的进度和结果果。如果源代代码中不包含含语法错误，会会在最后提示示生成成功，如如下图所示：3.3执行项目目在MFCOgrre1中选择择“调试”菜单中的“开始执行(不调试)”，可以执执行刚刚生成成的程序，运运行出实验要要求的结果。3.4添加代码码及注解1、添加代码 （1）for(intt i=0;iBoiidsNumm;i+)/给每个个Boidss模型初始化化名称 if(ii=0) Namei=aa; elsee Namei=Naamei-1+aa; forr(int i=0;iiBoiddsNum;i+)/为每个实实体初始化 ent44i=NNULL; forr(int i=0;iiReccalcLaayout();ResizeeParenntToFiit();（3）void CMMFCOgrre1Vieew:CrreateEEntityy(voidd)/将每每个实体附着着在结点上，并并且给结点赋赋值 /ennt1 = m_pScceneMaanagerr-creeateEnntity(Spheere,qiu.mmesh);/获取取实体对象，第第一个参数是是实体的名字字，第二个参参数是要导入入的meshh文件 /noode1 = m_pSSceneMManageer-geetRoottSceneeNode()-crreateCChildSSceneNNode();/创建建结点 /noode1-transslate(Vectoor3(-220,0,330);/设置实体体的位置 /noode1-attacchObjeect(ennt1);/将实体附附在节点上 /ennt1-ssetMatteriallName(Exammples/Chromme1);/设置实实体的材质 /ennt2 = m_pScceneMaanagerr-creeateEnntity(treee,trree02.mesh); /noode2 = m_pSSceneMManageer-geetRoottSceneeNode()-crreateCChildSSceneNNode(); /noode2-transslate(Vectoor3(0,500,00);/设置实体的的位置 /noode2-attacchObjeect(ennt2);/将实体附附在场景上 ent =m_pSSceneMManageer-crreateEEntityy(cubbe,nninja.mesh); nodee = m_pScenneManaager-getRoootSceeneNodde()-creatteChilldScenneNodee(nodde); nodee-settScalee(0.022f,0.002f,0.02f); nodee-settPosittion(CCubePoositioon0,CubePPositiion1,CubeePosittion22); nodee-atttachObbject(ent); /ennt-seetMateerialNName(Exampples/MMateriial_#225); for(int ii=0;icreatteEntiity(Naamei,fissh.messh); nodde4i=m_pSSceneMManageer-geetRoottSceneeNode()-crreateCChildSSceneNNode(NNameii); node44i-setPoositioon(BoiidsPossitionni00,BoiidsPossitionni11,BoiidsPossitionni22); node44i-attacchObjeect(ennt4i); node44i-setSccale(00.1f,00.1f,00.1f); /entt4i-setMMateriialNamme(Exxamplees/Matteriall_#26); 2. 思考题解答：（1） l增加/减少BBoids的的速度；解：为了实现增增加/减少BBoids的的速度，添加加代码如下： caseFF:/增增加速度 SteppSpeedd+=0.11; breaak; case S:/减少速度 if(SStepSppeed00) StepSSpeed=0; elsee StepSSpeed-=0.1; breeak;（2） l改变4个规则则的权值（00-1之间），观观察Boidds的飞行效效果；解：Boidss模型主要就就是根据四个个规则：Seepratiion、Allignmeent、Coohesioon、Folllow，来来实现对Booids模型型的速度、状状态等的控制制，这四个规规则分别有自自己的权重系系数，如果改改变权值的话话将带来整个个模型的效果果的改变，例例如：要是把把Sepraation规规则的权值从从1.00增增加到10，则则会看到Booids模型型绕着Cubbe的距离变变大。三 实验结果（包括括必要的截图图）1. 在Ogre中创创建Ninjja为中心的的Boidss模型，截图图如下：2. 对Boids模模型进行加速速，截图如下下：3.停止Cubbe的移动，观观察Boidds模型的运运动，截图如如下：四实验体会本次实验是虚拟拟现实与仿真真的综合性的的实验，将前前面的Ogrre实验内容容和郑老师上上课所讲的人人群疏散仿真真的Boidds模型的理理论结合起来来。我觉得要要做好本次实实验的前提是是要理解Booids模型型的四个规则则，要知道该该四个规则在在模型中的作作用，除此之之外，还要能能够在框架中中添加相应的的代码实现相相应的功能。在本次实验的验验收过程中，老老师问了我很很多关于本模模型的一些理理论知识，例例如：Boiids模型的的四个规则分分别有什么作作用、在代码码框架中的一一些代码的作作用等等，这这些问题都引引发了我对本本次实验的思思考，让我能能够在一定程程度上从原理理的角度出发发了解该模型型。