Исследование и разработка методов и программных средств для создания и отображения трехмерных виртуальных объектов в интернет

• Автор: Меженин, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 163 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ И СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА МЕТОДОВ И ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ В ОБЛАСТИ СОЗДАНИЯ И ОТОБРАЖЕНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ ВИРТУАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ В
ИНТЕРНЕТ

1.1 .Состояние исследований в области трехмерных технологий в

Интернете

1.1.1. Системы и технологии

1.1.2. Области применения трехмерных технологий в Интернете

1.1.3. Стандарты в области трехмерного Интернета.

1.2.Полигональные модели

1.3.Представление больших объемов данных и поддержка различных уровней детализации.
1.3.1. Технологии 1ХЮ
1.3.2. Реализация 1Ю в языке УЯМ1.
1.4.Полигональные модели с переменным разрешением.
Классификация итеративных методов упрощения.
1.5.Постановка задачи диссертационного исследования.
Выводы по главе 1.
2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ УПРОЩЕНИЯ ПОЛИГОНАЛЬНЫХ
МОДЕЛЕЙ.
2.1.Разработка алгоритма упрощения на основе оценки изменения
геометрических параметров.
2.1.1. Выбор сгруктуры данных для описания поверхности полигональных моделей
2.1.2. Оценка скорости вывода
2.1.3. Неравномерная сетка
2.1.4. Топологический аспект моделей
2.1.5. Методы представления пространства и манипулирования геометрическими элементами
2.1.6. Описание алгоритма.
2.2.Разработка алгоритма упрощения с использованием вейвлетпреобразований.
2.3.Измерение качества упрощения моделей.
Выводы по главе 2.
3. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И
ОТОБРАЖЕНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ В СЕТИ ИНТЕРНЕТ
3.1.Клиентсерверная платформа для передачи и отображения
трехмерных данных
3.1.1. Язык v и vапплеты
3.1.2. ivX.
3.1.3. Обоснование выбора графической платформы
3.2.Организация данных для прогрессивной передачи с различными
уровнями детализации.
3.3.Экспериментальная оценка работы разработанных алгоритмов в Vсреде
3.4.Разработка программы клиента и ivX элемента управления 9 Выводы по главе 3.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ВП вейвлетпреобразование
ДО дистанционное обучение
КБ конструкторское бюро
КИКГ кафедра инженерной и компьютерной графики
САПР системы автоматизированного проектирования
СПб ГУИТМО СанктПетербургский государственный университет
информационных технологий, механики и оптики I ii i I интерфейс прикладного
програм м ирован ия
II i Ii I
i i системы автоматизированного
проектирования
частота обновления кадров в
графических приложениях
x
x
I Ii ii
v i
ii мультиразрешающая модель
объектноориентированная технология
ii i соотношение сигнал
среднеквадратичная ошибка
I ii I
V Vi i i язык моделирования
виртуальной реальности
i адрес в Интернете
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


При всех своих достоинствах, главнейшие из которых — простота и доступность в освоении, язык НТМЬ (основное средство распространения гипертекстовой информации) не рассчитан на поддержку работы в интерактивном режиме с трехмерной графикой в сети Интернет. HTML-доку менте - это только набор пикселей, представленных в форматах JPEG, GIF, PNG. В HTML отсутствуют какие-либо средства представления трехмерных геометрических объектов. Интернета. Его авторами выступили Mark Pcsce и Tony Parisi [,9]. За основу языка VRML взят язык описания трехмерных сцен, разработанный в Silicon Graphics Incorporation, в формате файлов программной библиотеки Open Inventor. В году был принят стандарт ISO/IEC DIS 2-1 (VRML 2. В настоящее время поддержкой языка VRML занимается международная организация WebSD-консорциум (бывший консорциум VRML) [9]. В деятельности консорциума принимают участие крупнейшие компании интернет-индус гри и и информационных технологий (Sony, Mitsubishi, Microsoft, IBM, Oracle, MTV). Работы в этой области привели к созданию нового формата Extensible 3D (X3D), который интегрирует VRML и XML. Определенные недостатки языка X3D (VRML) привели к появлению множества конкурирующих патентованных трехмерных форматов для использования в Интернете и технологий, их поддерживающих. Серьезный вклад по развитию трехмерной визуализации в Интернете должны внести работы группы CAD 3-D Working Group [, ], в числе организаторов которой находятся крупнейшие компании - Intel и Microsoft. Перед группой поставлена задача выработки единого формата для представления трехмерных изображений в Интернете. Intel, в состав группы вошли 3Dlabs Inc. Actify Inc. Adobe Systems Inc. ATI Technologies Inc. The Boeing Company, Dassault Systems, i3Dimensions Inc. Lattice Technology Inc. Microsoft Corporation, mental images GmbH & Co. KG, Naval Postgraduate School, National Institute of Standards and Technology (NIST), Parallel Graphics Limited (ParallelGraphics), SGDL Systems Inc. Tech Soft America/OpenHSF [9]. Данная группа является частью консорциума Web3D, а в ее состав вошли представители различных сегментов индустрии систем обработки ЗО-графики, в частности, поставщики и пользователи САПР, создатели цифрового содержимого и организации по стандартизации. По мнению участников проекта, внедрение единых стандартов для трехмерной графики в Интернете позволит сократить временные и финансовые затраты, связанные с ее разработкой и размещением. Кроме того, благодаря им, в распоряжении пользователей САПР окажутся более эффективные средства совместной работы и обмена данными. Intel), направленные на создание средств для интерактивного, мультимедийного и трехмерного наполнения Интернета []. В программе Macromedia Shockwave Studio возможно моделирование трехмерных объектов, скелетная анимация, анимация по ключевым кадрам и моделирование частиц. Особенно важно, в связи с ограничением на пропускную способность большинства существующих пользовательских каналов связи, отметить поддержку этой программой динамического количества полигонов. Аналогичные алгоритмы поддерживаются и конкурентными форматами визуализации, но отличительная и, необходимо отметить, прогрессивная особенность формата Macromedia заключается в реализации так называемой обратной версии этого алгоритма. Это позволяет существенно уменьшить количество загружаемых данных, ведь в любой реалистичной сцене присутствует множество кривых и сложных поверхностей, которые требуют при своем описании задания большого количества координат и характеризующих данных. Методика SubDiv, разработанная компанией, позволяет решить проблему переизбытка данных. Плеер, проигрывающий сцены, самостоятельно увеличивает количество полигонов там, где, по мнению алгоритма, их мало. Это позволяет создавать гладкие, реалистичные поверхности даже при минимуме заданных исходных параметров. С другой стороны, повышаются требования к вычислительным мощностям компьютера. В качестве командного языка в Shockwave3D используется Lingo. Планируется поддержка экспорта объектов из пакетов профессиональной трехмерной визуализации Alias|Wavefront, Discreet, NxViev и другими в редактор Macromedia Director [].