基于creator和3dsmax三维虚拟场景的构建与动画技术的应用—雨打芭蕉场景的建立

基于creator和3dsmax三维虚拟场景的构建与动画技术的应用—雨打芭蕉场景的建立 , 本科毕业(论文) 基于creator和3ds max相结合的虚拟场景 建模与动画技术的应用 ——雨打芭蕉场景的建立 学 院 专 业 年级班别 学 号 学生姓名 指导教师 摘要 虚拟现实技术是近年来在计算机领域引起广泛关注的技术。虚拟现实技术是 采用以计算机技术为核心，生成逼真的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的 方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生“沉浸”于真实环境的感受和体验的技术。 为了给用户创建一个能使其感受到身临其境、逼真的环境，必要条件之一就 是创建一个逼真的虚拟场景。三维建模技术是整个VR系统建立的基础，是所有应用中的一个关键的步骤和技术，是整个虚拟现实技术的灵魂。 本文以雨打芭蕉这样一个的虚拟场景为内容，对虚拟现实建模和动画技术进行了探讨和研究，实现了虚拟现实建模和动画技术的一些重要方法。 1、分析和比较了虚拟场景的三种建模方法的优缺点——基于图形渲染的建模方法、基于图像的建模方法、基于图形和图像的混合建模方法，确定了本文采用基于图形和图像的混合建模方法来创建场景模型。 2、提出了基于3ds max和MultiGen Creator相结合虚拟场景模型的创建流程，对雨打芭蕉虚拟场景进行具体的构建。运用3ds max完成了场景建模和调节动画，及运用Creator软件对场景进行场景结构优化和模型优化以及整合，显著的提高了系统的实时渲染和响应速度。 3、研究了虚拟现实的动画技术，在雨打芭蕉场景实现了动画效果。 4、在Vega Lynx环境中对优化后的雨打芭蕉虚拟场景进行了漫游参数设定，实现了系统的实时漫游。 关键词:虚拟场景，建模，动画，烘培，优化 Abstract In recent years, Virtual Reality (VR) technology has been paid extensive attention in computer field. Virtual reality technology is designing a lifelike virtual environment based on the computer technology, which can access interaction between the user and the environment by use of the essential device. It is an essential condition to design a lifelike model for user feeling the lifelike virtual environment. 3D modeling technology is the foundation of the VR system and the key step and technology of the application. it is an important part in virtual reality system when developing a virtual reality system. With object of plantain on raining，this paper contains study and research on virtual scenes modeling and marking animation. Realized the concept and methods of virtual scene modeling and marking animation technology. st1, Analyzed and compacted three kinds of virtual scenes modeling methods —modeling method based On graphics rendering，image，and both graphics and image;decided to adopt modeling method based On both graphics and image( nd2,Proposed a flow of creating virtual scene models based on 3ds max and MultiGen Creator。Constructed the virtual scene on detail. completed virtual scene modeling and animating with 3ds max , virtual scene structure and models and integrated the whole scene with Creator. improved system of real-time rendering and responsiveness Significantly. rd3, Studied the technology of virtual reality animation, added animation effect to the virtual scene. th4,seted the basic parameters in Vega Lynx environment,and realized real-time system cruising( Keywords : virtual scene ，modeling，animation，render to texture， optimizing 目录 1 绪论 .................................................................................................................... 1 1.1题目研究背景 .............................................................................................. 1 1.1.1虚拟现实技术的概念 ......................................................................... 1 1.1.3现有虚拟现实系统的关键技术 .......................................................... 1 1.2 国内外研究现状 ....................................................................................... 2 1.2.1国外发展现状..................................................................................... 2 1.2.2国内发展现状..................................................................................... 3 1.3发展前景 ...................................................................................................... 3 1.4选题意义 ...................................................................................................... 4 1.5论文结构 ...................................................................................................... 4 2 虚拟现实建模技术 ............................................................................................. 6 2.1 虚拟现实建模技术特点 .............................................................................. 6 2.2 虚拟现实建模实现方式 .............................................................................. 7 2.3 虚拟现实建模关键技术 ............................................................................ 10 3 基于creator和3ds max虚拟场景的构建 ........................................................ 12 3.1 实例场景建模 ................................................................................... 12 3.2场景模型的构建 ........................................................................................ 13 3.2.1场景建模 .......................................................................................... 13 3.2.2模型优化 .......................................................................................... 19 3.2.3灯光布置 .......................................................................................... 24 (渲染到纹理) ..................................................................... 26 3.2.4烘培贴图 3.2.3 雨打芭蕉动画.................................................................................. 29 4 场景的整合和漫游设置 ................................................................................... 35 4.1 Vega LynX环境......................................................................................... 35 4.2 LynX设置和Vega驱动 ............................................................................ 35 5 结论 .................................................................................................................. 41 参考文献 ................................................................................................................ 43 致谢 ...................................................................................... 错误～未定义书签。48 1 绪论 1.1题目研究背景 1.1.1虚拟现实技术的概念 虚拟现实技术(Virtual Reality)，简称VR，又称灵境技术，是90年代为科学界和工程界所关注的技术。虚拟现实技术逐渐成为军事、医疗、教育、艺术、娱乐、制造业以及信息可视化等各个领域中解决各种实际问题的有效工具。这种技术的特点在于，计算机产生一种人为虚拟的环境，这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三度空间，或是把其它现实环境编制到计算机中去产生逼真的“虚拟环境”，从而使得用户在视觉上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉。这种技术的应用，改进了人们利用计算机进行多工程数据处理的方式，尤其在需要对大量抽象数据进行处理时。同时，它在许多不同领域的应用，可以带来巨大的经济效益。 1.1.3现有虚拟现实系统的关键技术 虚拟现实的关键技术可以包括以下几个方面: 1.1.3.1虚拟环境建模技术 虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容。虚拟环境建模技术的目的是获取实际环境的三维数据，并根据应用的需要，利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。三维数据的获取可以采用CAD技术(有规则的环境)，而更多的环境则需要采用非接触式的视觉建模技术，两者的有机结合可以有效地提高数据获取的效率。 1.1.3.2 实时三维图形生成技术 三维图形的生成技术已经较为成熟，其关键是如何实现“实时” 生成。为了达到实时的目的，至少要保证图形的刷新率不低于15帧,秒，最好是高于30帧,秒。在不降低图形的质量和复杂度的前提下，如何提高刷新频率将是该技术的研究内容。 (1) 立体显示和传感器技术 虚拟现实的交互能力依赖于立体显示和传感器技术的发展。现有的虚拟现实 相关技术还远远不能满足系统的需要，例如，数据手套有延迟大、分辨率低、作用范围小、使用不便等缺点;虚拟现实设备的跟踪精度和跟踪范围也有待提高，因此有必要开发新的三维显示技术。 (2) 应用系统开发工具 虚拟现实应用的关键是寻找合适的场合和对象， 即如何发挥想象力和创造力。选择适当的应用对象可以大幅度地提高生产效率、减轻劳动强度、提高产品开发质量。为了达到这一目的，必须研究虚拟现实的开发工具。例如，虚拟现实系统开发平台、分布式虚拟现实技术等。 (3) 系统集成技术 由于虚拟现实中包括大量的感知信息和模型，因此系统的集成技术起着至关重要的作用。集成技术包括信息的同步技术、模型的标定技术、数据转换技术、数据管理模型、识别和合成技术等等。 1.2 国内外研究现状 1.2.1国外发展现状 目前，国内外在虚拟现实领域的研究现状可以做如下概括: 美国是VR 技术的发源地，因此大多研究机构也在美国，美国虚拟视景仿真研究技术的水平基本上就代表国际发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。其中美国宇航局(NASA)己经建立了航空、卫星维护VR 训练系统，并且己经建立了可供全国使用的VR 教育系统;乔治梅森大学研制出一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统，在 一个分布交互式仿真系统中仿真了真实世界复杂流体的物理特性。1994年，由洛杉矶大学建筑与城市设计系统试验室研发的虚拟洛杉矶是目前城市仿真系统中较复杂较成功的系统。该仿真系统可作为城市规划和建设的重要手段，城市规划与设计人员通过建立仿真模型和地理信息数据，对城区进行重新规划和设计，以辅助决策。 日本在当前实用虚拟现实技术的研究与开发中也是居于领先位置的国家之 一。它主要致力于建立大规模VR知识库的研究，另外在虚拟现实的游戏方面的研究也做了很多工作。 在欧洲，英国在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面是领先的，到1991年底，英国已有从事VR的六个主要中心，它W1(nduslxies(工业集团公司)，British Aerospace(英国航空公司)，Dimension International，Division Ltd,Advanced Robotics Research Center和Virtual Presence Ltd(主要从事VR产品销售)。 德国是虚拟现实技术应用在建筑设计行业最早的国家。从1991年开始，德国多家研究所和公司就探索将计算机辅助设计升级到具有交互效果的“虚拟设计”。例如，在全世界建筑设计软件领域居领先地位的慕尼黑内梅切克公司，研制出了由个人电脑、投影设备、立体眼镜和传感器组成的“虚拟设计”系统。它不仅可以让建筑师看到甚至“摸”到自己的设计成果，还能简化设计流程，缩短设计时间，而且方便随时修改。汉诺威世界博览会德国馆的建筑，就是用虚拟现实技术设计的。 1.2.2国内发展现状 和发达国家相比，我国VR研究起步较晚，在技术方面也还有一定的差距，但 已引起政府有关部门和科学家们的高度重视。九五规划、国家自然科学基金会、国家高新技术研究发展等都把VR 列入在重点研究项目计划之内。在紧跟国际新技术的同时，国内一些重点院校，已积极投入到这一领域的研究工作中:清华、北航、杭州大学、浙大、中国矿业大学等许多大学都己在开展虚拟场景漫游技术的研究，在视景技术、三维图形算法、建模方法等方面都取得了重要成果，并在城市规划与建筑领域得到了初步的实际应用。 1.3发展前景 虚拟现实技术获得非常理想的实现，目前还存在一些重大的障碍。从硬件上讲，数据存储设备的速度、容量还不足，而显示设备的昂贵造价和它显示的清晰度等问题也没能很好地解决。从软件上讲，开发费用比较搞，而且所能实现的效 果受时间和空间的影响较大，算法和许多相关理论也并不完善。另外，人们对大脑和人类行为的认识还需要进一步提高。概括而言，虚拟现实的发展方向有以下几个方面吼更快、更高质量的图形;更便宜、设计得更完善的头盔式显示器和其他输入、输出设备;更快的计算机处理能力。这些方面的改进将会影响到虚拟现实在实际应用中的各个方面，包括虚拟境界内的视觉、听觉质量，而且还会影响到虚拟现实在各个新领域内的广泛应用。 1.4选题意义 为了给用户创建一个能使他感受到身临其境、逼真的环境，必要条件之一就是创建一个逼真的虚拟场景。虚拟现实建模技术是整个VR 系统建立的基础，是所有应用中的一个关键的步骤和技术，是整个虚拟现实技术的灵魂。虚拟场景是虚拟现实中的可视化部分，最关键的部分。但是“真实性”和“实时性”永远是虚拟现实技术中的一对矛盾体。场景太简单，会使用户觉得虚假，而复杂逼真的场景又势必影响图形驱动的实时性，增加交互的难度。因此创建一个逼真合理的场景模型，并能实时动态地显示，对于虚拟环境的构建至关重要，是虚拟现实最重要的研究领域之一。本文的研究目的是通过分析对比虚拟场景建模技术的研究状况，结合实际情况和现有条件，研究一种简单易行的虚拟场景建模和动画的实现方法。本文主要通过构建雨打芭蕉这样一个三维场景，介绍了3ds max和Creator相结合实现真实感较强的虚拟场景的建模方法。首先，采用3DS MAX软件，用灵活的方法建立场景模型，并对场景进行简化和贴图处理。然后，利用Creator 软件进行模型优化和动画设置。最后利用Vega的LynX图形化工具箱进行漫游设定，建成虚拟漫游场景。 1.5论文结构 本论文共由五章组成。 第一章 绪论，介绍了本文的研究背景及意义，国内外研究现状以及本文的研究工作。 第二章 研究了虚拟现实建模技术，本文采用了3DS MAX以及Creator建模软件，利用综合建模法建立虚拟场景建筑物及植物等模型。以雨打芭蕉场景为实例，介绍虚拟现实建模技术和动画技术的实现。 第三章 研究了虚拟现实动画技术，以雨打芭蕉场景为实例，介绍虚拟现实动画的实现。 第四章 介绍雨打芭蕉虚拟场景的集成与漫游设定。 第五章 结论，对本文的研究作了进一步的概述和，提出需要改进的地方和进一步研究的内容。 2 虚拟现实建模技术 2.1 虚拟现实建模技术特点 虚拟现实系统强调沉浸感，逼真性，即要求有高的“真实感”;强调自然的交互方式，又要满足“实时”的“交互”要求。总而言之就是:“真实感”的环境，产生“沉浸感”，可以自然的“实时”“交互”。“实时性”和“真实感”，是评价许多计算机图形学算法的一个基本标准。在VR 建模的过程中将“真实感”、“实时性”、“可交互性”作为指导原则，是面向虚拟现实建模的显著的特点。 这就使VR 系统建模与传统CAD 和动画建模有着本质上的不同: ?VR 建模中要说明的内容要比传统系统建模要多，除说明造型外还要说明许多系统连接，如自由度(DOF，Degree of Freedom)，层次细节(LOD)等; ?由于要实时运行三维模型，其建模方法与以造型为主的建模有很大的不同，大多用其他技术(如纹理)而不是增加几何造型复杂度来提高逼真度。 虚拟现实 三维动画特点“实时性”，“真实感”，“交互性”。考虑交互性和实现意图牺牲“实时性”，来达到视觉上的真实和完美。非交互的美学和视觉效果模型 细节比较少，以提高“实时性”的效果很多细节，绘制效果能预先决定用户亲身体验虚拟三维空间，身临其境，有双向互动的功能。没有时间限制，可真实详尽地展示预先假定观察路径，无法改变，能如电影一样单向演示，场景变化，画面需要事先制作生成受动画制作时间限制(渲染)，无法详尽展示，应用主要用于仿真，需要对用户输入做出反应，如飞行训练、影视游戏和交互式建筑演示主要用于电影、印刷图画以及预先设计好的演示虚拟现实建模，考虑交互性和实现 ”的效果。这里并不是意图，与动画模型相比，通常细节比较少，以提高“实时性 意味着虚拟现实建模不需要美学和视觉效果，相反，虚拟现实建模所有的追求，只有一个目标:“真实感”，在满足“实时性”的基础上，极力提高整个模型的真实感。在现有的基础上，人们只能在牺牲已经完美准确的视觉艺术，通过和“实时性”的平衡，来达到更高层次的“真实感”。 2.2 虚拟现实建模实现方式 目前国内外研究的VR 系统的实现方法上有三种建模方法，主要按照虚拟场景的构造方法来区分:基于模型的绘制方法(MBR)、基于图像的绘制方法(IBR)及基于图形与图像混合建模方法，下面分别进行介绍。 (1) 基于几何模型的虚拟建模法 基于几何模型的虚拟建模技术(Geometry-Based Modeling and Rendering—— GBMR 简称建模法)，又称为基于图形的建模和绘制(Graphic-Based Modeling and Rendering——GBMR)，是以计算机图形学为基础，首先对真实场景进行抽象，用多边形构造虚拟景观(包括地形、建筑、树木等)的三维几何模型，并建立虚拟环境中的光照和材质模型。然后进行纹理映射及控制参数设定，最后通过软件控制根据观察者的位置、光照、消隐信息，在输出设备上实时渲染绘制视景画面，从而完成对整个场景的漫游， 建模法实现系统的优点: a) 虚拟景观大多具有精确对应的几何模型，得到比较细腻、逼真的场景; b) 便于用户与虚拟场景中虚拟对象的交互，以及对虚拟对象的深度信息进行 c) 直接获取; d) 实现虚物实化。即使在规划设计阶段，只要有相关的建筑图纸，按照对应比 例与尺寸，一样能够完成场景的构建。建模法应用时间较长，技术路线比较 成熟，国内外都研发了许多建模工具及控制集成软件，这些都使得建模法目 前实际应用比较广泛。 但是，建模法也存在许多不足: a) 对复杂场景进行详细建模太过烦琐，工作量大，费时费力; b) 当场景模型复杂时，实时显示的计算量较大，难以将实时交互与高质量图形 环境结合起来，场景难以达到完全逼真; c) 场景实时渲染绘制对计算机软硬件要求较高。随着视景建模、图形快速显示、 实时交互等相关技术的发展及硬件性能的不断提高，建模法在虚拟现实系统 中应用也越来越广泛。 图2.1 基于几何模型建模的数字博物馆 (2) 基于图像的虚拟建模法 基于图像的虚拟建模技术(简称图像法，Image-Based Modeling and Rendering ——IBMR)不依赖于三维几何建模，而是利用照相机采集的离散图像或摄像机采 集的连续视频作为基础数据，经过图像处理生成真实的全景图像，然后通过合适 的空间模型把多幅全景图像组织为虚拟实景空间，用户在这个空间中可以前进、 后退、环视、仰视、俯视、近看、远看等操作，从而实现全方位观察三维场景的 效果，多用于漫游系统。以应用于旅游景点、虚拟场馆介绍以及远地空间再现等许多方面，是目前国际上的研究热点之一主要优点有: 1)不需复杂建模; 2)漫游效果及处理时间与场景内容的复杂度无关; 3)不需要专业的图形加速设备，对硬件的要求不及几何建模那么高。 4)通过真实图像完全可以生成与照片一样极具真实感的合成场景。 但图像法首先要求获得基于真实场景的实景图像(Real World Images)，因此不可避免的存在缺陷，使它的应用受到了一些限制: 1)当真实场景并不存在，或处于设计规划阶段时，它就无能为力了; 2)由于场景中的虚拟物体是图像中的二维对象，因而用户很难，甚至不能与这些二维对象进行交互; 3)获得实景图像需要高性能的照相与摄影装备，得到的大量图像文件也需要大 量的存储空间。 图2.2 基于图像建模的大片树木 (3) 基于图形与图像混合建模的虚拟建模法 上述两种方法各有优缺点，如果采用基于图形与图像混合建模技术就能将两 者的优点集合于一体，在应用中扬长避短。混合建模技术的基本思想是先利用 IBMR 构造虚拟场景的环境来获得逼真的视觉效果，同时对虚拟环境中用户要与 之交互的对象利用GBMR 来进行实体构建，这样既增加了场景真实感，又能保证实时性与交互性，提高用户的沉浸感，混合建模虽然具有各种优点，但其实现也带来了很多技术上的困难。首先是拟实体对象(即实体模型)与纯粹虚对象(即二维图像中的对象)之间在虚拟世界坐标系中的坐标位置、摆设方向上要精确匹配;其次是虚拟实体对象几何模型，在虚拟光源照射下所产生的实体亮度、阴影强度及方向与纯粹虚对象的亮度、阴影强度和方向也要准确匹配;另外，这种虚实无缝连接还要满足实时交互性，即随着用户视角、位置的改变要能立即生成新的视点图像。而且对实体对象的操作要能立即得到反馈。这些都对虚拟现实混合建模的算法提出了很高的要求。GBMR 方法在实现时为了降低场景的复杂度，经常也采用图像作为纹理来替代实体模型的表面细节，但其对纹理图像的使用并没有象IBMR 中对连续图像进行拼合、组织、编码以形成场景，因此。这种图形与图像的混合使用与真正意义上的混合建模技术还有很大的距离。 图2.3 基于图形与图像混合建模的虚拟场景 2.3 虚拟现实建模关键技术 现在已经有很多专家学者研究和实践了面向虚拟现实的建模技术，比较热门 的关键技术研究有: (1) 着重提高“实时性”的技术 ? 细节层次模型技术(Level Of Detail，即LOD 技术)——LOD 主要通过随 着视点变换改变物体模型的细节程度来提高显示速度;LOD 与Mophing 技术结 合，可以增强LOD 的变换的平滑性。 ? 基于图像的图形绘制技术(Image-based Rendering)——基于图像的建模和 动态显示技术是直接利用实际中拍摄得到的视景图像来构造虚拟场景，具有 快速、简单的优点，缺点是观察点及观察方向受到限制，不能实现完全的交 互性操作。 ? 模型简化技术——虽然已经提出了许多模型简化算法，例如基于顶点聚类的 网格简化算法和基于边折叠的网格简化算法等。但对于某些复杂的模型，简 化效果还是不能令人满意，往往需要手工简化。而手工简化的工作量是非常 巨大的。如何利用程序对模型进行简化必将继续受到人们关注。 ? 场景调度管理技术——现在的研究其中在场景地形的分块调度和场景模型 的动态调度上。动态的选择小单元地形模型进行调用，不用调整个地形模型， 能有效地提高系统输出视景的实时性。 ? 实例技术——当三维复杂场景模型中有多个几何形状相同但位置不同的物 体时，实例技术可以解决这个问题，相同的几何体可以共享同一个模型数据， 通过矩阵变换安置在不同的地方，这时只需要一个几何数据的存储空间，可 以大大节约内存空间。 (2) 着重提高“真实感”的技术 ? 纹理映射技术——在一些复杂模型中，利用逼真的纹理既可以提高模型的 细节水平和真实感，又不增加三维几何造型的复杂度，从而减少了模型的多 边形数量。 ? 光照、阴影生成技术——光照和阴影是提高模型真实感的重要技术，但是由 于实时性的要求，大多虚拟现实软件采用了静态阴影技术，但是静态阴影不 能满足人们的需求，现在动态阴影的快速生成技术，也是研究的一个热点和 难点。 ? 快速渲染算法——现在的渲染一般都采用z-buffer 算法，也有采用BSP算法 的。后者相对前者来说速度上更快，但有个致命弱点，对于3个互相交叉成“Δ” 形的物体，它就无能为力了。而人们对画面质量的追求却是无极限的，在今 后，快速渲染算法依旧是一个重要的研究领域，其中还包括各种光影的生成 算法。 3 基于creator和3ds max虚拟场景的构建 虚拟场景的构建是虚拟现实系统的基础，也是虚拟现实系统的一项关键步骤。虚拟场景的构建，首先要完成的是对场景的三维建模工作。经过对比研究，基于图形与图像混合建模的虚拟建模法是一种综合平衡的方法。本章重点介绍基于3ds max 和MultiGen Creator相结合的三维场景构建技术方法。 3.1 实例场景建模方案 3ds max具有非常强大的点、线、面、几何体编辑功能，如编辑网格、布尔运算、放样、NURBS曲面等，这些功能用于建立复杂的模型时特别的有效。而且，应用3ds max可以精确的确定物体的位置和尺寸，建模完成后还可以按照需要随时修改模型的各项参数、但是在Creator中定位和修改模型却很难;而Creator建模的优势在于大场景地理环境的生成还有文件数据量大小方面，因此对于大场景的建模，最好的实现方法就是在3ds max建模，然后导入到Creator中进行优化。3ds max 和creator对三维模型的建模的一般流程如图3.1所示: 图3.1 建模流程 (1)数据准备 数据准备是指有多方面的的内容。如果场景涉及到要建立大规模的三维地形，那么就要真实的DEM地形数据，这必须要向测绘局索取DEM 数据文件。如果场景有建筑模型，那么就要搜集相关的CAD平面图。最后是准备好模型贴图使用到的纹理和照片，运用Photoshop 软件进行修正和美化。 (2)3DS Max建模 在3ds max中实体建模有几种最常用的方法: 参数化的基本物体和扩展物体。即Geometry下的Standard Primitives 和Extended Primitives。 ? 参数化的门、窗。即Geometry下的Doors和Windows。 ? 运用挤压(Extrude)、旋转(Lathe)、放样(Loft)和布尔运算(Boolean) 等修改器或工具创建物体。 ? 基本网格面物体节点拉伸法创建物体，即编辑节点法。 ? NURBS建模方式。 (3)3ds max简化模型 1) 删除一些不可见的面。如模型底面、两个体的邻接面、柱子的顶面和底面， 可以直接删除。 2) 删除对整体视觉效果影响不大的细节。如删除屋顶上的小装饰雕像。 3) 减少模型的段数。 (4)3DS Max模型转化为Creator模型 将3DS Max模型转化为Creator模型要经历如下几个过程: 1) 在3DS Max中将格式为max的文件使用polytrans插件导出为flt格式，导出时选择保留纹理坐标选项。 2) polytrans转换模型的同时会自动转换相应的贴图，贴图的格式为RGB格式，但是如果这些转换出来的RGB格式带有透明通道的话(门窗和植物等)，在Vega运行的话会降低性能，所以要将带透明通道的RGB格式的贴图用Photoshop转换成RGBA格式。 (5)Creator优化模型 最初导入的3ds模型都是以三角面存储的，其数据量很大，在Creator中利用CombineFace工具可以将所有相邻的三角面合并成多边形面。可以大大减少多边 不可见面也可以在Creator直接删除。 形的数量。另外， 对于残留的 3.2场景模型的构建 3.2.1场景建模 三维场景构建是真个建模过程的重点和关键。要在场景地形构建的基础上， 再分区完成每一分区中的具体实体建模和环境景观的几何建模，大到复杂的实体建筑，小到路边的花丛草地。每个模型所描述的物体形状由构成物体的各个多边形、三角形和顶点等来确定，物体外观则由其表面纹理、颜色、材质、光照系数等来确定。 本节具体介绍基础场景构建，包括真实感地面、天空、建筑以及植物等建模。 ? 天空构建。对天空的模拟有三种构建方式:半圆球法、圆柱法、Vega 自动 生成法。半圆球法、圆柱法原理相同，采用加盖一个笼罩整个地形的半球面 或棱柱作为“顶”，在其内表面上映射相应天气效果的纹理来实现。这样，当 视点在由地形、边界立面、顶面组成的内空间中移动时，加上适当的光照效 果，可以使人感到远景、天空所产生的强烈的纵深感。为了增加动态效果， 还可以采用纹理变换的方法来实现动态移动的天空云彩。图3.7 显示了半圆 球法的天空制作效果图。 图3.2 半球型天空模型 另外还可以在Vega 中，根据要求选择天空呈现晴、多云、阴、多雾，还有清晨、黄昏等效果，自动生成天空效果。本文就采用了Vega中的雾气效果，达到了非常好的雨天烟雾弥漫的效果。 ? 建筑的构建 本实例建筑比较少，但是相对复杂。采用综合的方法建模，将亭子拆分为屋顶、柱子、台阶和瓦片等几部分，对于每一部分具体建模。每一部分采用灵活采用不同的建模方式。例如，屋梁和柱子采用挤压建模的方式;台阶采用基本几何体拼合的方式。 下面以一条简单的屋梁为例介绍具体建模步骤: 的，因此第一步，用shapes中的line工具描画出屋梁的外轮廓，因为屋梁是对称只需要画出一边的轮廓即可。 图3.3 画出屋梁的外轮廓 第二步，使用镜像工具对屋梁一边的轮廓线进行镜像复制。 图3.4 镜像复制 第三步，对两条线段进行附加(attach)，并且缝合线条，去除多余的顶点。 图3.5 附加和缝合线段 最后，使用挤压修改器对屋梁外轮廓线条挤出宽度。完成屋梁的制作。 图3.6 挤出实体 ? 植物的构建 (1)近景的植物 采用实体建模的方式，运用各种建模方式，将芭蕉和其他小植物的三维模型建立出来。并且在3ds max展开UVW，利用已有的素材库或者拍摄的照片，用photoshop图像处理工具绘制出植物的贴图，再在3ds max赋予其贴图。反复进行修改，使芭蕉和其他植物的模型尽量接近现实中的样子。 图3.7 实体芭蕉模型 (2)中景的植物: 中景的植物有着更高的要求。虽然同样采用透明贴图纹理映射的方法，但是采用了一个面片一颗植物的方式。便于在Creator进行Billboard(广告板)设定优化。 图3.8 芭蕉树面片 (3)对于远景的植物，在3ds max搭建好实体植物或者单棵面片植物的场景后，把大片植物的正面角度图渲染出来，然后通过用一个长方形代替这片植物，贴上带有透明通道的渲染的图片，就形成了与实体植物相差不远的视觉效果。这种方法非常的节省多边形面数。对虚拟场景漫游速度的提升有非常重要的帮助。 图3.9 芭蕉林面片 3.2.2模型优化 3.3.2.1在3ds max优化 ? 降低分段数(精细度) 在3ds max建模一般都是从基本几何体的开始的，基本几何体的精细程度用 分段数来表示。一般虚拟现实建模并不需要很高的分段数，在外形失真不大 的情况下尽量降低其分段数，可以大大的减少模型的面数。 图3.10 分段数不同的两个圆柱体 ? 去除冗余面和小细节 a) 未删除不可见面 (b)删除不开局面后 ( 图3.11 删除不可见面 冗余面是指那些不可见面。例如，楼体的底座面、内墙面及屋顶的平面等，由于场景浏览时，它们处于不可见位置，有无均不影响整体效果;还有一些小的细节，结构细小但是面数很多(如屋顶上的装饰物)，在这种情况下要消除这些冗余的和细小复杂的多边形面，去除这些面可以大大降低整个场景的复杂度。 ? 使用纹理映射 图3.12 门窗采用纹理映射 这种技术也称“面片贴图法”，对于门、窗、栏杆等较细节的部分，一般采取纹理映射的方法，即在对应位置的多边形面上“贴”上相应的纹理图片，来代替详细模型。对于中远景的植物同样可以用面片贴图法来处理来减少模型量。 用面片贴图法创建模型时，最重要的是处理好贴图。而在Creator里面，rgba是带有透明通道的格式。因此在Photoshop中制作好alpha通道是至关重要的，不然会出现白边或蓝边等现象。面片贴图法可以极大的减少模型的多边形数目和模型复杂度，从而提高图像输出时的显示速度。 3.3.2.2在creator优化 ? 合并三角面 能合并的面应该要尽量合并，以优化模型、提高响应速度。将3DS MAX 建立的模型导入到MultiGen Creator时(MultGen Creator会将模型中原有的非 三角形面片转化成三角形面片(因而会增加多边形的数量。可以通过合并三 角面片来有效的简化模型，降低多边形数量。方法很简单(选中要操作的对 象或面(使用Edit菜单下的Combine Faces命令即可，MultiGen Creator会自动 将处于同一平面的相邻三角形合并(减少的三角面片数经常达到3O,以上。 三角面合并前后的面数的对比如图所示: (a) 未合并之前 (b)合并之后 图3.13 合并三角面前后对比 ? 外部引用(External Reference) 在Creator中，模型的集成可以通过外部引用来实现。外部引用是指在一个模型中可以设置外部参考节点，在节点下能够调用另一模型的部分或者全部，并可以重新定义被调用模型的空间位置。外部引用由很多好处，一来便于场景的组织管理和模型的替换添加，二来可以节省内存，提高建模速度。本实例通过将场景划分成地面天空、建筑、实体植物、面片植物等部分，再新建一个文件使用外部引用各部分模型来实现场景的管理和调度。 图3.14 ? 层次结构的优化 Creator 建模工具提供了优秀的树状层次结构来组织管理模型，所以建模时首先要按树状层次结构来分解场景，进行管理。模型数据库中节点的层级结构组织方式在很大程度上决定了模型数据库的实时应用性。按照空间结构组织模型数据库是一种最好的组织方法，可以大大的提高场景运行的速度。 图3.15 场景的空间组织结构 ? 用公告板技术或者十字交叉面技术 由于树的不规则形状，很难象建筑物建模那样用基本几何体来表示一棵树。即使将树分解成大量的小段，每一段用基本几何体来近似，这样得到的树木场景模型的多边形数将达到一个极高的数量级，这显然也不可取，而且对于实时响应要求也是不合理的。所以，想通过详细建模的方法来表示大量的树木是行不通的。有几种表示方法:粒子分形方法和利用纹理来表示的方法:十字交叉法，Billboard 法等。现主要介绍在MultiGen 中用到的十字交叉法和Billboard法。 1)十字交叉法 十字交叉指用两个十字交叉面来构造树的模型的方法。在两个互相垂直的平 面，分别映射相同的树的纹理，利用人的视觉差异，感觉上是不同角度总可以看 到相同树的图像。此方法计算量大大减少、显示速度较高。 图3.16 十字交叉法 但它也缺点。首先，它要求树木的树形对称。如果不对称的话，树干很容易出现不能接合的分离现象。 其次，它对可视角度有要求，一般平视的话是最好的效果，如果从高处往下看的时候会穿帮。 2) Billboard(广告板)法 人们对数木的印象一般只是一个近似圆台型的树干和近似圆锥的树冠。至于从不同方向看一棵树会有什么不同极少有人注意。基于这一思想，产生了用Billboard 多边形面来模拟树的方法。Billboard 是采用多边形面模拟，当视点改变时，此多边形会绕指定的轴旋转从而保证始终面向着视点。只要时刻保持二维纹理树木图像的法线矢量指向观察者，就可以造成一种能够使观察者满意的三维树木的假象。 它的优点就是能够生成使观察者满意的三维树木假相。但也有一个很大的缺 点:此法由于视点改变时要旋转，而实体的旋转变换是一个矩阵相乘运算，因此 运算量大，且实体每做一次旋转就必须重新进行一次消隐面和阴影计算，这两者 的计算量都很大。所以当场景中的树木用此方法建造过多时，会因为计算量多大 而导致帧速变的很慢，从而影响实时响应速度。 由于上述方法各有优劣，要灵活使用。由于本实例中的场景不是很大，移动范围不是很大，所以对近处的树木采用Billboard 法，远处的则直接是面片。 3.2.3灯光布置 光线主要是指太阳光、月亮光以及人造光(灯光)所发射的光线。当在虚拟的三维世界中创建灯光时，就要充分掌握和利用这些不同类型的光源来达到所要追求的真实效果。 灯光是为了给做好的场景烘托出不同的效果。灯光是3D StudioMAX中非常重要的渲染手段，能够产生鲜明的光亮对比度和绚丽的光照效果。场景中设置光源的目的是照射场景中的一部分物体，而不是照射场景中的所以物体，只是为了产生鲜明的光亮对比度，因此场景中灯光的数目不是越多越好。如果场景过暗， 则可以添加一些环境光来补充场景的亮度。 光源的创建是通过调用创建面板中创建命令来实现的。单击面板中的Lights按钮，即可打开光源的创建命令面板。用户可以创建TargeSpot(目标聚光灯)、Free Spot(自由聚光灯)、Omni(泛光灯)、Free Direct(自由平行光)和TargetDirect(目标平行光)等几种。当使用Vray等外挂渲染器的时候最好使用该渲染器的专用灯光，比如Vraylight、VraySun等专用灯光，可以大大优化照明的效果。本实例中采用Vray渲染器，所以会采用一些专用灯光。 场景中的物体被赋予适当的材质后，就要进行场景灯光的布置了。场景中的灯光主要分为主光源和辅助光源。主光源用于整个场景的主体照明和阴影表现，让观察者清楚地了解光源的投射方向，但是只有主光源时，由于阴影太明显而显得很不真实，而且整个场景总体太暗;辅助光源要分别调整各个方向的光照，平衡主光源的光照效果，它也可以用来淡化由主光源产生的阴影以及补充主光源无法照射到的阴暗区域，确保整个场景的光照均匀。 1、布置场景中的主光源 在场景中建立一个VrayLight，将VrayLight放到场景的任意位置。之所以可以放到任意位置是因为此灯光是半球形光，用于模拟天空的散射效果。同时因为是雨天，没有太阳的主光源。单击修改命令面板，设置VrayLight的参数:在paremeters参数项中的type改成Dome(半球形);mutiplier设置为0.45;灯光的颜色为灰白色。 图3.17 布置场景光源 2、布置场景中辅助光源 一个场景的光线是否真实，很大程度上取决于辅助光源。也就是说，事实上， 要营造真实的光线环境就是要提高整个场景的亮度，使场景黑暗区域和阴影区域尽量符合人眼对真实世界的反映。本实例为了增强亭子里面的灯光强度，使用了Omni(泛光灯)的辅助光源。在亭子屋檐下面的靠边的地方中每一边建立两盏泛光灯，模拟周围的环境光照亮屋檐。调整泛光灯的位置和角度。单击修改命令版，设置辅助光源的参数:设置灯光的颜色为浅蓝色，Multiplier的值为0(1。设置Far Attenuation为0.88m;在屋顶下面建立四盏泛光灯用于照亮屋顶。调整泛光灯的演示为浅绿色，勾选shadow的On开关，阴影类型选择VrayShadow类型，设置Far Attenuation为0.3m。 图3.18 场景的灯光列表 通过上述步骤后，整个场景的灯光设置基本上就完成了。灯光设置完成后，还要对场景中的个别物体的材质进行材质与灯光配合的细节调整，通常每一个材质都要在灯光的配合下进行细微调整，通过灯光与材质的配合来表现场景的最终效果。因为灯光的颜色与强度都会影响到材质的最终效果，材质与灯光的相互配合是最终表现效果的关键。 3.2.4烘培贴图(渲染到纹理) 1、烘焙贴图技术介绍 烘焙贴图技术也叫渲染到纹理(Render To Textures)，简单地说就是一种把光照信息渲染成贴图的方式，而后把这个烘焙后的贴图再贴回到场景中去的技术。这样的话光照信息变成了贴图，不需要CPU再去费时的计算了，只要算普通的贴 图就可以了，所以速度极快。由于在烘焙前需要对场景进行渲染，所以贴图烘焙技术对于静帧来讲意义不大，这种技术主要应用于游戏和建筑漫游动画里面，这种技术实现了我们把费时的光能传递计算应用到动画中去的实用性，而且也能省去讨厌的光能传递时动画抖动的麻烦,是一种非常实用而且能提高真实度效果的技术。 2、3ds max烘培贴图流程 (1)先来渲染场景，如图3.16所示，这是加了材质灯光和全局光后的效果(注意中间的叶子)。 图3.19 烘焙前渲染的效果 (2)选择要烘焙贴图的物体，在3ds max按0键，弹出对话框。做出如下参数设定，然后render烘焙贴图。具体设置如图3.17所示。 图3.20 设置烘焙参数 (3) 得到如图 3.18的叶子的烘焙贴图 图3.21 烘焙出来的叶子贴图 用贴图代替了光照信息，所以我们在进行渲染时要关闭场景中的所有灯光，并关闭全局光照，这样我们进行渲染便能得到烘焙后的场景效果，如图，效果基本和没烘焙前一样，但速度快了很多。 图3.22 烘焙得到的效果 可见烘培贴图技术既可以得到非常好的光照效果，又可以大大的提高渲染速度。对于制作仿真虚拟场景是非常实用的技术。到目前为止，烘培技术仍然为虚拟现实场景提高光影效果的最有效的手段。 3.2.3 雨打芭蕉动画 1、Creator动画制作流程 在Creator中动画序列(animation sequence)模拟传统二维动画创作方法，在Creator中也被称作Flipbook动画，通过连续播放一系列连贯的实体模型或者画面序列以产生运动的效果(相当于逐帧动画)，即通过按照指定的顺序依次显示组节点下的单个子节点来实现这个过程。动画序列功能的设置基本都在组节点属性窗口。 图3.23 组节点的属性设置 “Group”选项卡的“Flipbook Animation”区域中进行，“None”选项表示不启用动画序列功能，当做普通的组节点处理。“Forward”选项表示按照从左到右的顺序依次显示层级视图中该组节点的子节点。当最右边的子节点显示后会从最左边的子节点重新开始循环。“Backward”表示从按照从左到右，再从右到左的顺序反复依次显示层级视图中该组节点的子节点。 2、面片序列动画的制作 以下雨动画为例制作面片序列动画。 1(在3ds max根据场景大小构建一个足以包围场景行走范围的圆柱形，删除上下两个面，作为下雨的产生的面。 图3.24 构造圆柱体 2.使用3ds max的快照功能(snapshot)，原地复制出36个圆柱体。并在材质编辑器读入37张下雨的动态贴图，分别赋予给37个圆柱体。最后将这些圆柱体成组。这样，实现Creator动画的实体模型序列就完成了。将模型用插件PolyTrans导出Flt文件。 图3.25 快照模型 3.将3ds max同时导出的带透明通道rgb贴图文件的后缀名统一改为rgba格式，再 在Creator替换掉原来的rgb格式贴图。 图3.26 rgba格式的序列动画贴图 5(在组(group)节点下，打开其属性面板，进行Flikbook动画设置。类型(type)选择Forward类型。 图3.27 Flikbook动画设置 3、三维实体序列动画的制作 以下雨造成芭蕉叶摇晃摆动的动画为例制作三维实体序列动画 1. 在3dsmax对芭蕉叶加上FDD 3×3×3的修改器。 图3.28 加入FFD修改器 2. 打开自动关键帧开光，调节FDD 3×3×3修改器的控制点(Control Point)的 位置，使芭蕉叶做出摇晃的动作。 图3.29调节动画 3. 在调好动画之后，关闭自动关键帧按钮。使用3ds max的快照功能(snap shot)， 快照出芭蕉叶动画的三维实体模型序列。然后将这些模型序列归为一组。 图3.30 快照出三维实体序列 4. 使用Ploytrans插件将这组模型导出到Creator，在Creator完成Flikbook动画 设置。 图3.31 设置Flikbook动画 4 场景的整合和漫游设置 4.1 Vega LynX环境 Vega是美国MultiGen.Paradigm公司用于虚拟现实、实时视景仿真、声音仿真以及其他可视化领域的世界领先级应用软件环境。它支持快速复杂的视觉仿真程序，能为用户提供一种处理复杂仿真时间的便捷手段。Vega包括友好的图形环境界面Lynx、完整的C语言应用程序接口API、丰富的相关实用库数和一批可选的功能模块，因此能够满足多种特殊的仿真要求，将Vega的应用范围扩展到各个领域( LynX是用来设定和预览Vega应用程序的图形式用户界面。这些Vega应用程序可以使用户使用Vega开发环境建立的程序，也可以是用户使用整个Vega软件包执行的一个基本Vega应用程序。 Lynx提供了一些基本面板，它的功能面板有:应用程序面板、通道面板、剪贴物面板、颜色面板、定制的统计表面板、数据库管理面板、环境面板、图形面板、输入设备面板、相交矢量面板、观察者面板、运动模式面板、场景观测器面板、对象物面板、路径工具、对象物面板、场景观测器面板等等。在这些面板中，最常用的面板是:观察者面板、运动模式面板、场景面板、对象物面板、通道面板、路径面板、对象物、面板、场景观测器面板。在这么面板中，你可以轻松的搭建起虚拟现实场景。 4.2 LynX设置和Vega驱动 用Lynx建立的文件就是本文前面提及的应用程序定义文件(.adf)(一个adf文件包含Vega应用初始化的所有信息和一些运行时的参数设置。同一个Vega可执行应用程序通过解释不同的adf文件会产生不同的效果。另外，adf可以通过多种字处理软件如写字板、EditPlus等打开查看具体的设置。 建立一个实时交互的虚拟场景，需要定义许多参数值。比如将地形、各个物体加入场景，观察者的位置，运动体的属性和定位、对象的运动方式等一系列的值需要定义。Vega的图形化可视界面LynX能帮助我们方便的管理这些参数。可 视化编程的主要步骤如下: 1) 选择对象(Objects)面板，设定虚拟场景中要加入的地形、建筑物、植物等模 型文件。 图4.1 加入模型文件 2) 选择场景(Scenes)面板。加入虚拟场景中要显示的全部物体。 图4.2 加入模型到场景当中 3)选择运动模式(Motion Model)面板，设定观察者在虚拟场景中的运动模式。 图4.3 设置运动模式为walk 4)选择运动体(Players)面板或者观察者(Observers)面板等，设定各个动态物体运动模式和观察者的观察模式。 图4.4 设置碰撞检测 5)选择环境效果(Environment)面板，按照需要加入一些光照和雾效等效果等。 图4.5 在环境面板中设置雾效 6)选择碰撞检测(Isectors)面板，新建一个Isector对象，设置碰撞检测的方式(一般选择Tripod)，然后设置Isector的长和宽。 图4.6 设置碰撞检测 在Lynx的设置了雨打芭蕉场景的各项参数的以后，就可以保存为.adf文件。用Lynx的active viewer对场景进行预览，即可实现雨打芭蕉场景的实时仿真与漫游。在对场景进行反复检查，修改完场景之后，就可以FLt模型文件转化为FST格式文件。并将模型纹理包换其中，可以大大的加快系统的加载速度，提高运行效率，特别对于大型的虚拟场景来说，这种方法是必不可少的。 使用vega内部功能转化FST的方法如下: 1)打开已有的ADF文件 2)打开DOS窗口，转到保存ADF文件的目录 3)在命令行提示下，键入如下命令:objconvert ,A XXX.adf ,s fst ,I 回车 这样就可以把adf文件转化FST文件。然后在Lnyx中把objects面板的FLT格式的object替换成FST格式的就可以进行最终的场景漫游了。最终雨打芭蕉场景的效果如图4.7和4.8所示: 图4.7 雨打芭蕉场景效果截图一 图4.8 雨打芭蕉场景效果截图二 5 结论 本文通过介绍和利用了3ds max和Creator相结合虚拟现实建模技术，实现了一虚拟场景的建模的方法和过程。在实现的过程中，得出以下结论: (1) 3ds max和Creator相结合建立虚拟现实场景，可以充分发挥3ds max强大 的建模功能以及利用Creator的场景整合和优化功能。是一套行之有效，而且 效率较高、效果较好的方法。 (2) 在3ds max构建模型时，要先“精”后“简”。前期精细的建模可以为其后简 化模型留足余地，灵活的简化模型(如某些部位要求精细，另外部位的则要 简练)。 (3) 对于一个复杂的虚拟场景来说，场景的优化时非常重要的。模型的优化 的原则是做到尽量精简但是基本不失真而且不出现面的错误。一方面要在 3ds max合理的使用修改器简化面数，另一方面要在Creator合并三角面并且 优化场景的逻辑结构，灵活的使用“Billboard”法和LOD以及外部引用等优化 技术，这样才能较大的提高系统运行的速度。 (4) 为了解决传统简单的纹理映射带来的场景不真实的问题，需要在3ds max 打好灯光，然后使用全局光对模型进行贴图烘焙。使用烘焙贴图技术大大的 加强了虚拟场景的真实性(实际上在游戏中非常常用)。 (5) 由于Creator是支持关键帧动画的，所以如果要在里面实现物体的动画效 果，必须使用序列实体模型或者序列动画图片。这对系统运行是一种很大的 负担，特别是序列实体模型，所以建议不要在场景加入过多的动画，而且尽 量使用序列动画图片这种方式去实现(如水波浪、流动动画)。 (6) 为了在vega运行虚拟场景得到最快载入速度和解决纹理路径问题，必须 将Creator的Flt文件转换为Vega专用的FST文件，最多可加快十几倍的载入速 度。 虽然最终的场景达到了较好的效果，本文还有一些有待改进之处， (1)本虚拟场景缺少交互功能。交互功能必须使用Vega的程序接口API，通过C++语言编写程序来实现，生成可执行文件来运行整个系统。 (2)可以进一步使用Vega的立体显示技术，使用两个输出通道分别负责左眼和 右眼的图像，实现立体图像。不过立体显示还需要立体眼镜和高刷新率显示器， 在条件具体的情况下对于提高虚拟场景的的沉浸感是非常有益的。 参考文献 [1] 杨丽，李光耀.城市仿真应用软件-Vega软件教程[M].上海.同济大学出版社， 2007:33-115 [2] 孟晓梅,刘文庆.MultiGen Creator 教程[M].北京.国防工业出版 社,2005:84-160 [3] 王琦.3ds max 9标准培训教程II.重庆.人民邮电出版社，2007:124-278 [4] 宋毅，3ds max 2009建模实例精解[M].北京.北京兵器工业出版社， 2009:56-79 [5] 史琼芳，汪繁荣.结合3DS Max和MultiGen Creator进行三维城市建模的研 究[J].北京测绘,2007,3(2): [6] 胡诚诚，徐敬海，刘伟庆.3DS Max与Creator综合方法在城市三维建模中 的应用[J].地理空间信息 ,2009,7(5): [7] 荀欢欢.虚拟软件Creator与3 D MAX结合制作虚拟[J].三维场景科技情报 开发与,2009,19(8): [8] 葛双全，赵瑛峰，罗斌.基于Creator的复杂场景建立方法的研究与实现[J]. 脑与信息技术,2007 15(2): [9] 张 曦，王国权，龚国庆.基于Multigen Creator场景模型的建立[J].北京机 械工业学院学报,2006,21(2): [10] 韩冬.基于Multigen Creator和3DS Max虚拟石化厂区建模方法[J] 武警学 院学,2009,25(8) [11] 陈彦菲.校园内场景的虚拟漫游技术研究[D]大连理工大学 2008 [12] 王晓丽.基于Multigen Creator/Vega的虚拟现实技术在园林设计中的应用[D] 青岛农业大学,2007 [13] 杨旻.北京交通大学基于MultiGen的真实感虚拟场景绘制研究[D],2007 [14] Meng, Yanpeng .Visual simulation of wheel-terrain interaction of lunar rover based on creator/vega. 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