[发明专利]虚拟现实系统的虚拟场景显示方法

摘要

本发明提出的虚拟现实系统的虚拟场景显示方法，属于立体显示技术领域，在虚拟现实系统中，虚拟场景的显示对于用户来说是非常重要的，只有屏幕中显示的虚拟场景符合真实的自然规律，才能使用户真正体验到真实的感觉。模型的显示需要经过几个变换过程，这些变换过程主要用于将三维模型从一个坐标系转换到另一个坐标系。根据DirectX11的显示过程，三维模型主要需要经过世界变换、视图变换、投影变换和是视口变换，其坐标系的转换经过本地坐标系、世界坐标系、视图坐标系、投影坐标系和视口坐标系。

主权项

1.一种虚拟现实系统的虚拟场景显示方法，其特征在于，具体的算法步骤如下：步骤1、模型读取：DirectX11要渲染出逼真复杂的图像，需要前期使用三维建模软件建立好三维模型，然后把有关模型的信息读取到系统中，主要信息包括模型的顶点坐标，顶点引和纹理；步骤2、世界变换：三维模型读入系统以后，其各个顶点的坐标值为本地坐标系中的值，也就是局部坐标系中的数值，若想模型能够在虚拟空间中正确的显示，需要将模型各顶点的坐标系通过一定的计算变换到世界坐标系中；步骤3、视图变换：由于虚拟环境中各个物体和摄像机的位置都是相对于世界坐标系而言的，而最终用户观看到的物体是与摄像机的位置相关的，这就需要把物体转换到以摄像机为原点的一个坐标系中，该坐标系即为视图坐标系，其Z轴方向为朝向屏幕里面的方向；步骤4、背面剔除：在观看一个物体时，其背面是看不到的，在虚拟环境中的每个多边形也是分为正反两个面的，若对多边形的背面不进行渲染，会极大的提高系统的渲染效率，在DirectX11中通过不渲染多边形背面的方法来提高渲染速度的；步骤5、光照处理：虚拟环境与现实环境一样，若没有光照，是看不到任何物体的，所以需要在虚拟环境中添加各种光源，使得虚拟环境的渲染效果更加真实，一般情况下能够添加的光源主要有：点光源、平行光和聚光灯；步骤6、裁剪：由于摄像机的视角是有一定范围的，超出视角范围的物体用户是看不到的，所以根据摄像机的视角情况，将虚拟场景中超出视角范围的区域裁剪掉；步骤7、投影变换：将视棱锥变换为一个立方体，视棱锥的近端小远端大，转换为立方体以后，其近端相对于远端被放大，便会产生近大远小的感觉，符合在真实环境中人们观察物体的感觉；步骤8、视口变换：把虚拟物体的坐标系变换到显示器坐标系中，把虚拟环境中的图像最终渲染到用户的显示器中去；步骤9、光栅化处理：光栅化处理的过程是确定图像中的像素及其颜色的过程，使用图形硬件来完成；步骤10、屏幕输出：把之前处理好的虚拟场景的图像显示到用户显示器中。