基于Terra Vista的機(jī)場(chǎng)模型構(gòu)建

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摘要：機(jī)場(chǎng)模型是飛行虛擬仿真視景的重要組成部分，其制作工作量大，流程復(fù)雜。本文結(jié)合個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，探討采用Terra Vista軟件生成機(jī)場(chǎng)模型的制作方法。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；視景；Terra Vista

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）01-0248-02

視景是飛行虛擬仿真系統(tǒng)的重要組成部分，而視景中的機(jī)場(chǎng)區(qū)域則是重中之重。在進(jìn)行虛擬仿真飛行時(shí)，飛機(jī)每次的滑行、起飛、著陸都與機(jī)場(chǎng)密切相關(guān)，并且是近距離的觀察視景中的機(jī)場(chǎng)，因此，機(jī)場(chǎng)模型構(gòu)建的是否逼真會(huì)極大影響飛行虛擬仿真系統(tǒng)的逼真度和美觀度。本文結(jié)合個(gè)人制作經(jīng)驗(yàn)，探討目前比較快捷又精準(zhǔn)的機(jī)場(chǎng)模型構(gòu)建方法。

1 軟件概述

Terra Vista軟件是Presagis公司專門應(yīng)用于處理高精度、大面積地形數(shù)據(jù)的軟件。與CTS（Creator Terrain Studio）類似，它也是一款非開源地形生成和編輯軟件。用戶通過快捷的操作界面，可以在較短時(shí)間內(nèi)，生成高精度、大面積的地形。該軟件的優(yōu)點(diǎn)在于：其一，可以便捷的設(shè)置和生成任意大小的單塊地形模型， CTS中難以實(shí)現(xiàn)該功能；其二，Terra Vista軟件具備了更加強(qiáng)大的文化要素編輯功能，其自帶了大量的模型庫(kù)和紋理庫(kù)，通過適當(dāng)?shù)膮?shù)編輯，便可以映射在地形中，形成樹木、森林、公路、鐵路、湖泊、樓房等，極大地豐富了地景的文化氛圍，增強(qiáng)了真實(shí)感。

2 視景制作流程

視景制作采用當(dāng)前通用的Vega Prime驅(qū)動(dòng)CTS地景庫(kù)方式。CTS地景庫(kù)的制作采用獨(dú)立制作的機(jī)場(chǎng)模型整合進(jìn)CTS的大地形中的方法生成。機(jī)場(chǎng)模型由Terra Vista生成機(jī)場(chǎng)區(qū)域基本輪廓和文化要素后，在Creator中修改完成。本文只討論如何使用Terra Vista生成機(jī)場(chǎng)區(qū)域基本輪廓和文化要素。

3 具體制作方法

機(jī)場(chǎng)模型包括：第一、機(jī)場(chǎng)跑道的制作；第二、文化要素的制作，即機(jī)場(chǎng)上的塔臺(tái)、跑道燈、樹木等標(biāo)志物。

1）機(jī)場(chǎng)區(qū)域的繪制

如圖1中所示的不規(guī)則閉合線框。在Terra Vista中，使用面要素繪制工具，一般根據(jù)機(jī)場(chǎng)的實(shí)際范圍繪制。如果機(jī)場(chǎng)實(shí)際范圍的形狀過于不規(guī)則，則不必嚴(yán)格按照實(shí)際形狀繪制。這是因?yàn)闄C(jī)場(chǎng)模型在Creator中修改后，要以文化要素映射的形式融合在Terra Vista或CTS的地形中，如果機(jī)場(chǎng)形狀過于不規(guī)則，往往會(huì)造成融合邊界出現(xiàn)裂縫。

圖1 Terra Vista中的文化要素繪制圖

2）機(jī)場(chǎng)跑道的繪制

使用面要素繪制工具，繪制機(jī)場(chǎng)跑道。跑道包含的繪制要素很多。如圖1所示有：主跑道、滑行道、停機(jī)坪。跑道上還有各種標(biāo)志，如跑道中心線、跑道入口斑馬線、邊界線、指引線、跑道方向數(shù)字、T字布、跑道中心點(diǎn)。一般在Terra Vista里繪制跑道基本輪廓，其他要素在Creator里以子面的形式制作。在Terra Vista里也可以繪制其他要素，這取決于制作者的個(gè)人習(xí)慣。

3）其他文化要素的繪制

如圖1所示，包含大量的點(diǎn)狀、線狀的文化要素，繪制這些文化要素用于表現(xiàn)樹木、夜間的燈點(diǎn)、公路、鐵路和路邊的樹木、路燈等。

樹：主要用來增加美觀度。分為點(diǎn)狀分布、線狀分布、片狀分布。封閉線框繪制樹林區(qū)域，并賦予片狀樹木的屬性。公路兩邊的線狀分布樹木，并賦予線型屬性。點(diǎn)狀分布，需要一個(gè)一個(gè)點(diǎn)，并賦予點(diǎn)狀屬性。

市區(qū)燈點(diǎn)：用于夜航時(shí)增加美觀度。居民區(qū)用點(diǎn)狀分布，路燈用線狀分布。機(jī)場(chǎng)跑道的標(biāo)志燈點(diǎn)要放在Creator里單獨(dú)制作。這是因?yàn)槊總€(gè)機(jī)場(chǎng)跑道燈點(diǎn)的數(shù)量、顏色是不同的，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況制作，在Creator里制作更為方便和準(zhǔn)確。

地標(biāo)建筑：機(jī)場(chǎng)內(nèi)建筑基本需要精確制作，在Terra Vista里做不出來，需要在Creator里獨(dú)立制作。對(duì)于周邊地標(biāo)，如果不是重要地標(biāo)，不要求精確建模，可以在Terra Vista里做，只求“似”即可。

此外，還有公路、鐵路、河流、湖泊等特征標(biāo)識(shí)，根據(jù)各種標(biāo)識(shí)的形狀采用適當(dāng)?shù)墓ぞ呃L制并賦予紋理。

4）輸出機(jī)場(chǎng)模型

如圖2所示。設(shè)置生成區(qū)域。由于要把整個(gè)機(jī)場(chǎng)區(qū)域作為一個(gè)模型輸出，因此，設(shè)置Block Size不僅要求能夠圈選整個(gè)機(jī)場(chǎng)區(qū)域，還要確保最高級(jí)LOD地形的紋理清晰。采用機(jī)場(chǎng)區(qū)域紋理最高精度0.58m，看到Texture Res設(shè)置為0.996m，意味著實(shí)際生成的地形紋理不能足夠展示本應(yīng)具有的清晰度，但這影響不大。首先差別不大，在Creator里繪圖時(shí)，1m精度基本足夠看清細(xì)節(jié)，其次，即使紋理分辨精度達(dá)到0.58m，在近處觀看時(shí)，效果也是模糊的。因此，為增強(qiáng)逼真度，機(jī)場(chǎng)跑道和草坪紋理要采用手繪紋理并以混合疊加的模式重新鋪設(shè)，以增強(qiáng)逼真效果。

紋理設(shè)置為1024×1024。Terra Vista提供了大量的可選擇的紋理分辨率，但是，一般采用256×256、512×512、1024×1024這3種。在Block Size固定的情況下，越小的分辨率意味著越不清晰，但是，紋理占用的內(nèi)存很少。根據(jù)本視景的制作流程，Terra Vista生成的機(jī)場(chǎng)模型要為Creator中的模型細(xì)化考慮，分辨率太低，將會(huì)無(wú)法看清紋理細(xì)節(jié)，使得Creator中的模型細(xì)化工作變得困難，并且CTS軟件能夠采用的最大紋理為1024×1024，所以，設(shè)置紋理分辨率為1024×1024。

習(xí)慣上，LOD層級(jí)設(shè)置3級(jí)。LOD之間轉(zhuǎn)換距離30000～10000～5000，這種設(shè)置比較符合人的肉眼視覺感受變化。采樣點(diǎn)數(shù)#poly的設(shè)置決定了每塊地形的每個(gè)LOD層級(jí)中的面數(shù)的多少。#poly值越高，面數(shù)就越多，模型就會(huì)更加精細(xì)，但是，占用的內(nèi)存也將越大。在本地景制作中，由于大地形最終是在CTS中生成，所以，對(duì)#poly值基本不做要求?；趥€(gè)人經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于飛行模擬器，#poly的設(shè)置10000～30000的LOD層級(jí)設(shè)置32，5000～10000設(shè)置64，山地比較多設(shè)置128，0～5000如果地形是大平原設(shè)置128，山地256就足夠，作為飛行模擬器沒必要超過256。這是因?yàn)榈匦文Ｐ驮骄?xì)，占用內(nèi)存越大，越影響運(yùn)行速度。無(wú)論多么精美的地形，也是要以能夠流暢運(yùn)行為前提的。

總之，如果使用Terra Vista生成大面積地景庫(kù)時(shí)，參數(shù)取舍比較困難，需要試驗(yàn)比較。參數(shù)稍微變化，對(duì)于整個(gè)地景就是多出幾百兆甚至幾個(gè)G的數(shù)據(jù)量，極大影響地景運(yùn)行速度。

輸出模型的紋理選擇RGB格式，便于Creator編輯。如果生成大地型，用DDS格式。

圖2 Terra Vista中地形參數(shù)設(shè)置

4 結(jié)論

由于Terra Vista軟件具有便捷的操作界面和強(qiáng)大的文化要素編輯工具，使得該軟件十分適合生成機(jī)場(chǎng)模型。對(duì)于視景逼真度要求較高的飛行仿真系統(tǒng)，Terra Vista制作的機(jī)場(chǎng)模型只是初級(jí)模型，還需要在Creator里進(jìn)行大量的細(xì)化工作，后續(xù)的工作量極其繁重。