多分辨率造型：VR中的实时建模与应用策略

多分辨率造型及其在虚拟现实中的应用是一个关键的领域，特别是在现代计算机图形学和虚拟环境（Virtual Reality, VR）技术中发挥着重要作用。该主题由石教英教授在浙江大学CAD&CG国家重点实验室进行深入探讨。 首先，多分辨率模型（Multi-resolution Modeling）指的是两种概念：一种是网格的紧凑表示，可以从这个表示中根据需求生成不同分辨率的模型；另一种是多细节层次（Level of Detail, LoD）模型的集合，它允许对同一模型的不同部分提供不同复杂度的表示。这些模型的特点包括紧凑表示（节省存储空间）、LoD之间的平滑过渡，例如，一个模型可能包含3166、1769和839个三角形，以适应不同的显示需求。 多分辨率模型之所以有用，主要体现在以下几个方面：一是多边形的高效表示，多边形作为图形学基础，适合计算机快速绘制，能够近似复杂形状；然而，随着模型复杂性的增加，需要大量的多边形，这与高端图形系统的处理能力有限（如每秒只能绘制1M多边形）形成矛盾。多分辨率模型通过降低复杂区域的细节级别，平衡了模型的复杂性和硬件性能，支持实时渲染和交互，同时提升诸如辐射度计算、光线跟踪、碰撞检测等高级计算的效率。 LoD模型是多分辨率模型的一个具体实现，根据对象与观察者之间的距离、运动状态、视窗位置以及屏幕大小等因素动态调整模型细节。LoD模型和多分辨率模型的区别在于LoD通常是离散的，而多分辨率模型则提供了紧凑的整体表示。多分辨率模型的应用广泛，包括计算机图形学（CG）、计算机辅助设计（CAD）、虚拟现实/虚拟环境（VR/VE）、地理信息系统（GIS）、通用仿真（如飞行模拟）、交互式可视计算（ViSC）以及分布式VR/协同设计等领域。 多分辨率造型方法主要包括基于小波的方法和基于网格简化的方法。基于小波的方法，如M.Eck等人在1995年的工作，分为构造基网格和细化基网格两个步骤。基于网格简化的方法，如累进网格（PM）由H.Hoppe在1996年提出，通过连续简化操作构建连续的LoD模型，另一个例子是粘合多分辨率模型（GMM），由A.Ciampalini在1998年提出，它强调了模型细节之间的无缝连接。 总结来说，多分辨率造型是解决复杂模型在虚拟现实中的高效表示和渲染的关键技术，通过灵活的细节管理，满足了实时交互和高性能计算的需求，对于提升虚拟环境的真实感和用户体验具有重要意义。