1、引言
虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR）是人們對計算機仿真環境進行可視化操作和交互的一種全新方式，與傳統人機介面相比，在技術思想上有了質的飛躍。利用計算機生成虛擬環境，透過視、聽、觸，甚至味覺等多種通道的實時模擬和實時交互[1]。虛擬現實技術融合了計算機圖形學、數字圖像處理、人工智能、傳感器、多媒體技術、網絡以及並行技術等多個資訊技術分支的最新發展成果，大大推進了計算機技術的發展，已被廣泛應用於軍事模擬、視景仿真、飛機汽車製造、科學可視化等領域[2]。虛擬漫遊是虛擬現實技術的重要應用，實現了對三維景觀的數字化和虛擬化[3]，在虛擬場景中漫遊具有實時性和交互性，使用戶產生了身臨其境的感受。
2、構建面向漫遊的三維虛擬場景
構建虛擬場景是整個漫遊系統的基礎，模型的質量好壞直接影響了場景的逼真程度和執行的效果。本文采用Maya軟件進行建模，得到模型具有很強的逼真度。虛擬漫遊系統中場景的構建主要採用幾何建模技術進行建模，根據不同的需求，將多邊形建模、曲面建模等多種方法結合起來應用。正式建模之前，首先要獲得整個場景的地圖數據，確定需要哪些建築物以及每個建築物所處的位置。本文主要是透過照片和錄像資料採集數據，照片由於分辨率較高並且是靜態的，通常用來描述場景細節資訊，同時也作爲紋理貼圖的主要參照來源。錄像資料收集的範圍比較廣，更適合記錄建築物之間的相對位置。
在建模的過程中，可以將場景分爲若干個模組，主次分明，重點的建築物需要對其精細建模，次要的建築物則可以粗略建模，逐層逐塊的利用Maya提供的強大建模功能和修改工具進行建模。需要精細建模的部分儘量採用精確的幾何體，而粗略的部分可以使用面片數較少的幾何體構建，爭取用最少的多邊形達到理想的效果。但是，在建好的模型中往往會出現冗餘的多邊形，不僅增加了面片數，而且在漫遊的過程中會出現畫面閃爍的現象。爲此，可透過刪除一些瑣碎、細小的部分等方法對模型做初步的簡化。另外，可以採用紋理貼圖代替多邊形表示模型細節的方法來減少多邊形的數量，也保證了模型的逼真度。
3、基於LOD技術的場景優化
在虛擬現實的視景仿真中，爲提高視景生成的效果，達到實時繪製的要求，本文根據側重不同，採用精細建模與粗略建模相結合，並運用LOD（level of details）場景簡化技術，減少繪製多邊形的數量，提高渲染效率。
3.1、LOD簡介
LOD（Level Of Detail）層次細節模型，是指對同一個場景或場景的不同部分建立多個相似的模型，不同的模型對物體的細節描述不同。同一個物體，觀察者的位置不同，所能看到該物體的細節程度也不同。LOD技術根據這一原理，在生成場景時以視點與物體的距離爲準則，距離較近的調入精細的模型，距離較遠的調入粗略模型。這樣既節約了繪製時間，又不影響場景的逼真度，大大提高了計算效率。LOD技術在複雜的三維場景快速繪製、交互式可視化、三維動畫、虛擬現實等領域都得到了廣泛的應用[3]。
LOD模型可分爲離散的LOD模型和連續的LOD模型。離散的LOD模型是按不同的細節程度，對同一個模型製作多個模型放在場景庫中。這樣的一系列模型之間互不關聯，且數據冗餘大，在不同分辨率之間轉換的時候會引起視覺上的跳躍現象[4]。連續的LOD模型在一個時間上只保留該層次細節的模型，根據需要利用算法實時生成其他層次細節的模型。這樣幾乎沒有冗餘數據，而且視覺上的連續性很好，但是由於算法複雜，模型生成較慢。本文爲了保證視覺效果，採用連續的'LOD模型來優化場景，並且只應用於精細模型。
3.2、在Virtools中實現LOD過程
在Virtools中實現LOD模型優化的過程包括以下幾個步驟：
1、在Level Manager部分選擇需要應用LOD技術的物體，爲其添加LOD屬性。在添加屬性時選擇面片數較多的物體，面片數少的或者不重要的物體可不應用LOD技術，這樣可以提高優化效率。也可以透過在Scripts腳本中拖放Set LOD Attribute BB來添加LOD屬性。