校园漫游

校园漫游（精选十篇）

校园漫游 篇1

在当今“数字城市”和“智慧城市”的大背景下, 数字校园作为这个大背景的微观组成部分, 越来越受到大部分高校的青睐, 尤其是三维数字可以通过网络漫游系统的发布, 可以更加方便地实现社会上对校园的认识和了解。目前, 三维虚拟校园的实现主要有两种方式:一种是发挥高级编程语言的优势, 完全运用编程方式实现, 如VRML、Open GL、Java3D等;另一种则运用集成的3D建模软件建模实现, 如3Dmax、Maya、Skyline等。

二、校园景观三维建模

目前, 实现三维建模的软件较多, 可以根据任务需要和各种软件在三维建模中优缺点合理选择三维建模方式, 以下简单介绍几种常用到的三维建模软件。

(一) Auto CAD三维建模。

Auto CAD在三维建模方面具有速度快、精确等优点, 同时Auto CAD包含工程标准、精确材质赋予以及大量的属性数据及用于工程规划和静态图形生成的、基于复杂规则的数据。但它在光照和纹理贴图等方面的效果相对于3DSMAX差一些。Auto CAD建模时对图上所有地物按材质进行分类, 如:湖泊、苗圃、林地、路灯、建筑物、井盖等。分类完成后再按照不同地物类别提取相应图层, 以地物分类名对图层进行命名, 并且提取每个图层保存为一个Auto CAD文件。对比较有代表性的建筑物进行建模, 为了提高建模速度最好每一个建筑保存一个文件。对于经常要用到门窗、阳台等模型, 最好先各自做好一个模型进行保存, 根据需要可进行复制和修改, 以提高建模效率。将建好的各部件模型复制到提取出的建筑物图层中, 完成建筑物三维建模, 并移动建筑物到实际的坐标位置进行保存, 其他地物建模方法同建筑物建模方法, 各种地物模型建好以后, 整合到一个统一的Auto CAD文件中完成整体校园的三维建模。

(二) Creator三维建模。Multi Gen Crearor是美国Multi-Gen-Paradigm公司开发的一款功能强大、交互式的三维建模软件, 专门用于创建视景仿真的三维模型。它通过“所见即所得”的交互式建模环境使用户可以方便地对模型进行编辑, 其强大的建模工具箱, 可以对现实世界中各种复杂对象完美表达。综合应用Creator的建模工具和关键技术可以得出最优化的三维模型。

Creator校园三维建模在对校园地物进行分类基础上, 一是按照校园地物复杂程度进行二级或者三级分类, 鉴于一般规模校园进行二级分类就可以, 比如一级分类可包括建筑物、交通设施、绿化场、休闲娱乐设施等。在一级分类基础上再进行更加详细的二级分类, 比如建筑物类里包括餐厅、教学楼、办公楼、学生公寓、图书馆等, 其他分类同此法。Creator校园三维建模所用数据包括通过传统测绘方法得到的空间数据, 也可以由遥感影像数据数字化得到这些空间数据, 包括平面数据和高程数据, 空间数据质量的好坏将直接影响模型建成后的精度, 由于一般学校管理或者参考的三维模型对精度要求不是太高, 所以空间数据精度对于建模容易得到保证。二是用于体现各地物真实感的纹理数据, 纹理数据的质量往往直接影响地物的真实感, 纹理数据的采集可以采用高分辨率的数码相机, 在纹理数据的采集过程注意从多个角度对各地物进行纹理数据采集, 同时要注意数据采集的天气情况、背景以及成像的稳定度, 这些将影响到模型的美观效果。纹理数据的后期制作主要借助于图形处理功能, 主要是光学效果处理有很大优势的phtoshop来完成, 主要是根据实际地物大小制作合适的纹理单元, 再者为了将来模型美观往往对纹理进行一些亮度、变形处理, 目的是使纹理数据既能保证模型的真实感又不失其观感性。Creator建模借助于工具箱提供的各种标准几何体来完成, 比如:一般标准矩形建筑物可由box工具直接来完成, 可以根据cad等底图勾画出既有建筑物的平面轮廓, 在根据高程数据将建筑物拉伸到实际高度即可。不同楼层可以有纹理数据来反应, 一般采用四点映射法贴图处理。对于比较复杂的观赏性较强的建筑物则需要借助工具箱里的多种几何体来实现。需要注意Creator在构建模式一般采用自下而上的顺序来进行。三是进行模型优化处理, 对于模型中数量比较多的, 形状完全一致的地物, 可以采取实例化的方法减少数据冗余度, 实例化方法显示模型其实质是对内存中的原始模型进行坐标平移、比例、旋转变换。对模型进行LOD (Level of Detai l层次细节技术) 处理, 应用LOD技术主要是基于提高仿真系统显示速度考虑的, 在实时应用系统运行时根据视点到对象的距离来确定绘制哪个级别的模型, 因为视点距离较远时绘制细节程度较高的模型对仿真效果没有多大提高, 反而影响系统运行速度。

(三) 3DMax三维建模。

3DMax是Autodesk公司开发的基于PC系统的, 主要用于各种物体三维建模、可视化设计、动画和渲染等解决方案, 是一种制作建筑效果图和动画制作专业工具, 因此3DMax在校园三维建模中具有明显的优势。3DMax建模的流程大致如下:首先启动软件, 设置单位, 一般单位设置为米, 以CAD底图为基础进行三维建模, 直接导入CAD底图在此基础上勾画出各种地物 (主要是建筑物) 的轮廓, 如果没有CAD矢量图, 可以在影像图如googleearth上截取建筑物底图, 通过测量确定所截取建筑物图片长宽比例。然后根据这个比例创建box, 截取图片贴到box确定建筑物长宽, 根据截图进行建筑物轮廓勾画, 确定建筑物的材质。最后根据高度信息挤压建立建筑物的立体模型, 将采集的纹理数据进行贴图, 进行模型的优化, 包括模型结构优化和模型贴图优化, 模型结构优化主要是在保持模型实际效果的前提下, 尽量减少不必要的点、线、面造成的冗余度。贴图优化主要是针对纹理数据进行亮度处理, 根据需要调整纹理像素尺寸, 以达到视觉效果更加逼真。

(四) Sketchup、skyline等比较简单快捷的建模方法。

以上每种建模方法都有其优缺点, 这就要求在进行校园建模时, 根据实际场景需要可以选择多种建模方法实现优势互补, 比如为了达到逼真的视觉效果, 在建筑物建模时可以采用光度处理效果比较好的3DMax, 而对于数据精度要求不高的绿地植被等可以考虑建模比较方便适用于景观设计的Sketchup建模软件, 总之在进行建模的过程中要达到效率和质量的最佳结合。

三、基于Unity3D三维数字校园漫游设计

Unity3D是一种跨平台的三维动画漫游软件, 该软件除了具备常规的动画漫游外, 还具有一定的编辑功能, Unity3D作为一个整合跨平台的专业三维动画引擎更适合三维数字校园漫游系统的实现。除此之外Unity3D具有较高的性价比, 并可以将三维效果图以网页方式使不同用户进行浏览, 且不需要任何客户端。Unity3D支持各种脚本语言, 其中包括Java Script、C#、Python, 兼容各类操作系统, 真正地实现跨平台。

Unity3D实现三维数字校园漫游首先利用各种建模软件进行三维数字校园建模, 并导出fbx.格式文件, 建立场景数据库, 开发者在对用户信息进行调查的基础上, 按相机控制、碰撞检测最后进行Unity3D渲染完成虚拟现实的实现。由于校园场景要实现网页浏览, 因此对软件大小有较高要求, 必须保证用户在网络上浏览的畅通。

四、结语

要实现三维数字校园建漫游系统还需要投入更大的人力和物力, 因此还有待进一步的建模、实现和开发。

摘要：随着计算机技术、“数字地球”和“数字城市”的发展, 三维虚拟漫游系统的研究成为众多高校的研究热点, 本文从不同角度论述常用三维建模方法的利弊, 以及如何在三维虚拟校园建设中实现各种软件优势互补作了简单介绍, 并就Unity3D如何实现虚拟校园漫游进行了论述。

关键词：三维建模,虚拟校园,Unity3D

参考文献

[1]黄秀常, 全秋燕, 叶春红.基于VRML的虚拟校园漫游系统[J].电脑知识与技术, 2005, 10:228~230

[2]岳俊梅.基于OpenG L的虚拟校园漫游系统的设计与实现[J].计算机时代, 2007, 11:65~66

[3]顾朝林, 段学军, 于涛方.论“数字城市”及其三维再现关键技术[J].地理研究, 2002, 21, 1:14~24

[4]靳海亮, 苗保亮, 刘慧杰, 李刚.Creator三维校园建模方法的研究与实现[J].计算机与数字工程, 2010, 10:133~136

[5]贾凉.基于Creator/Vega城市环境仿真系统的研究[D].武汉大学, 2005

漫游未来作文 篇2

我怀着好奇心，想：“这应该是通向未来世界。”我刚一步踏进去，一股恐怖的声音扑入耳朵。我一下子吓到了，但还是鼓起勇气走进了旋窝，一股寒气闻风而来，我不禁打了个寒战，走了几步，旋窝把我卷了进去。我大声喊：“救命啊！救命啊！”可这些都是徒劳的。

眨眼间，我便来到了未来世界：2100年。

我睁开眼一看，大街上全是机器人，它们都在帮我们人类干活。大街两旁全是楼房，而没有一家商店。于是，我四下打量了一下，只见道旁有一家很高的楼房，我便迈出步伐，走向门前。我刚走到门前，发现有一台小型机器，仔细一看，原来是扫描系统，负责开、关门。如果门前有人，它便对准那人进行扫描。那人若是好人，便开门，那人如是坏人，它坚决不开门。

走进门前，我摸了一下门，居然是纯铁的，厚1米左右，就算飞机大炮，也伤不了它。我摸着摸着，一头撞到了一个机器人。那机器人回头一看，发现一个小孩在它身后。它便问：“你从哪里来，要我帮你什么吗？”我回答：“我从21世纪来参观未来世界，我想问一下，为什么大街两旁全是楼房，没有商店呢？”这时，有一个人慢慢地从一把椅子上下来，一把拦住了机器人的嘴，笑着说：“商店早在前淘汰了，现在只要把钱放在那个管道里，说出你想要的那个物品，那个物品会在10秒钟之内迅速送到。”说完，边朝那个管道口指了指，便说：“我再带你去参观卧室和厨房吧。”说完，按了一下机器人“停止”按钮，便三步并着两步跑向卧室。我一到卧室，就发现床头边上的“休息”二字按钮。主人说：“这个休息按钮是你睡觉前要按的。只要你按下“休息”二字按钮，这间房子所有地方的灯自动熄灭，防盗系统立刻开启。”我听后脸上不禁露出赞叹不已的表情。主人说完，又把我带到厨房。到了厨房，主人告诉我：“这里有一个大电脑，所有菜的烧法和吃法都能搜集到。连初学的人都知道菜这么烧，都能成为大厨师！”……

虚拟校园漫游设计的艺术与技术分析 篇3

关键词：校园漫游；艺术设计；技术类型1虚拟校园漫游设计的研究意义

虚拟校园技术对大学的对外宣传、招生就业、校容校貌的展示等具有非常重要的作用，是校园信息化平台建设的重要组成部分。（1）方便浏览者直观的了解校园。虚拟校园提供了一个高清晰度、生动、逼真的优美校园空间，可以使浏览者从不同角度遍历校园的教学楼、图书馆、宿舍楼等各个部分，真实地反映了校园的建筑风格、布局特点及绿化情况，空间的次序。（2）方便师生尽快地熟悉适应校园生活。虚拟校园漫游使教学楼、实验楼、宿舍楼、食堂等公共设施以全彩色主体景象，生动、形象的画面，配合虚拟环境中的音响，像在校园中行走一样感受计算机生成的虚拟世界。（3）有利于提高学校的形象。扩大学校知名度吸引更多的生源，直接影响着学校培养人才的质量，直接关系着学校的生存前途和命运以及是否能实现可持续发展。有助于健全宣传工作，更好的体现学校特点，展示学校实力，也有助于考生、家长直观、社会更好地体会到、感受到校园的情况，从而吸引更多的生源。

2虚拟校园漫游设计的技术分类

本文对校园漫游技术分为两大类来说明。（1）真实存在的建筑场景虚拟漫游。这种虚拟漫游的最大特点是：被漫游的对象是已经客观真实存在的，只不过漫游形式是异地虚拟的而已。同时，漫游对象制作是基于对象的真实数据。主要应用于真实景观的虚拟参观。这种虚拟漫游可以使用户足不出户感受实地景观。从360度全景校园漫游入手，选择的硬件设施为：镜头机身可分离的单反相机，鱼眼镜头，全景云台，三角架，快门线；软件配置为PTGuiPro，photoshop以及Pan02VR。另外，对象全景的制作可以选用Object2VR来完成。首先照片的拍摄是全景制作的重要环节。拍摄镜头我们选用鱼眼镜头。由于鱼眼镜头的视野范嗣超过180度。所以镜头旋转一周只需拍摄4张即可合成一张全景图。其次需要PTGui Pro的技术支持，来合成图像。再次回到剛刚Pan02VR的界面，完成360度全景多媒体文件的制作。最后利用ASP.net以及Java技术，编写程序，将flash或者mov文件添加到与场景所对应的规划图或者各类地图上，最后再将生成的html文件发布到网站。（2）虚拟建筑场景的虚拟漫游是指客观上并不存在、是完全虚构的，虽有设计数据但尚未建造的建筑物。在建筑设计、城乡规划、室内装潢等建筑行业，在虚拟战争演练场和作战指挥模拟训练方面，在游戏设计与娱乐行业，乃至在促进未来新艺术形式诞生等方面，它都大有用武之地。这类型建筑漫游通常利用造型软件（如3DS Studio，AutoCAD等）手工搭建三维模型。建立场景，设置灯光摄像机运动等。这种方法需要耗费大量的时间建立模型以及灯管渲染、镜头输出等，工作量很大。色彩层次没有自然景观丰富，带有明显的人工痕迹，即使采用贴图渲染也不能逼真地再现现实世界。由于建模软件的功能日益强大，人们可以利用更为精细的建筑模型和内容丰富的模型库来减少工作量，这种基于几何建模的模型导入技术已成为当今游戏设计等领域的主流技术。

3虚拟校园漫游设计的艺术表现

3.1基于造型软件支持的校园漫游设计的视听语言分析

（1）色彩与色调。此类校园漫游作品的色彩不仅仅是自然色的还原，而是制作者体现美学价值的再创造，能够传达出漫游内在主旨的总倾向。色彩基调是由作品的内容和主题确定的，对作品的总体情绪、气氛起着重要的作用。例如，展现住宅小区建筑设计，温馨的画面配以舒缓节奏的音乐，在色调选择上以偏向暖色调，给人以舒适、温馨的感觉。（2）景别与镜头。该漫游景别的镜头主要担负描写、叙述的作用，而场景中特写、近景和远景、全景可以形成建筑空间的心理感受和主观情绪，起着变化画面的效果，如俯摄建筑室外空间的远景，人物被处理得较小，以突出整个场景的宽广宏大，另外特写、近景可表现细腻心理状态或物体详细细部。此类校园漫游的风格的决定了取景形式，一般以广角镜头表现大全景为主，以形成建筑的室外空间或规划的整体场景，而采用近景与特写的片段较少，只是表现建筑细部、场景局部或人物表情才会选用，以形成对比强烈的效果。（3）蒙太奇。强调作品清晰的时间与空间的序列关系，完成从开始铺垫、进入高潮、到片尾结束等几个阶段，运用时空的压缩、延伸、转换、交叉、并列等蒙太奇的艺术技巧，完善画面的通顺过程和细节，使作品具有逻辑性和美学性。（4）声音。校园漫游的声音包括音乐、音响效果和人声三个部分。音乐在校园漫游片中能强烈表现作品主题，增加动感和节奏感，渲染不同气氛，整合不同场景，形成一部作品的整体感。音响效果具有转换场景、调整情绪的功效，如喷泉流水的哗哗声、风吹树叶的沙沙声、飞禽的鸟鸣声、人物的欢笑声等音响效果，极大地丰富了作品的真实感。（5）特效。在校园漫游的各种虚拟环境表现中，运用非线性软件制作新颖的片头，往往令人耳目一新，如风、雨、雪、云、雷鸣、喷泉、星光等特效。

图1视觉中心图2几何中心3.2基于360度全景技术支持的校园漫游系统设计分析

360度全景漫游设计的总体思路包括功能设计、界面设计、交互设计，本文主要对涉及艺术设计范畴的“界面设计”中的界面风格、界面布局、工具栏、图标设计做如下分析：（1）界面风格。界面风格是在进行充分的需求分析和不同用户类型特点分析之后确定的。首先，我们从全景漫游的表达内容入手，可以将其定性为交通图，旅游图等性质。在此基础上分析主要用户的特点，这样就可以确定界面的表达风格。这就决定了该设计的界面风格应该热情畅快，不能过于呆板。可以通过界面色彩设计来体现，使用暖色或者清爽色，色彩搭配不宜太沉闷。（2）界面布局。以操作方便、视觉平衡、美观大方为基本原则。界面的布局主要考虑的是用户的视觉认知规律和人体工程学、美学等的相关理论。视觉平衡，最完美的诠释就是矩形之美的体现，即“黄金矩形”的最佳比例。界面的布局之美也体现在界面要素的“黄金”分布上。从知觉的感受来看，一个矩形的视觉中心并不是落在其几何中心上，而是几何中心上方的一点；又由于人们的视觉浏览习惯总是从左至右、由上到下。所以，人的视觉中心往往落在几何中心的左上方一点。如果按照2：3的大致黄金分割比例，可以看出计算机浏览器的有效窗口内视觉中心与几何中心的不同。如果界面上只有一个元素，把该元素放置在几何中心时，看起来好像位于中心下方；而放置在视觉中心处，视觉效果最愉悦和平衡。一个界面上往往除了主体外，还有许多副体。因此，就需要用平衡的原理来协调各个元素。把界面的主体元素放置在界面的视觉中心处，最容易引起读者的

注意。（3）工具条。校园漫游的工具条是载有放缩、方向选择漫游、全图显示、鹰眼、点位信息等操作按钮的条状显示区，其设计内容主要是内含按钮样式的设计和自身位置的确定。操作简便，是从人体工程学的角度来设计界面布局的。理论研究和现有设计都可以得出这样的结论：工具条位于整个界面底部比较好，因为人体工程学表明，大多数用户都是右手操作鼠标，所以，这样的界面布局体现了界面设计和操作的易用性和便捷性。（4）图标设计。在全景校园漫游的界面设计中，图标也是一项很重要的内容。利用人们在现实生活中熟悉的图形标志来表达界面信息，寻求那种没有专门技术也能使用户产生共鸣的标志，是提高交互性、创造友好界面的重要途径。同时，注意色彩协调应用，也可用一些色彩鲜艳，但造型简单的图标来增强系统的美观性和耐读性，降低使用的单调感和枯燥感。参考文献：

[1] 全政环.3600全景技术的应用和发展历程[J].电脑知识与技术，2010：713715.

[2] 刘立滨.视听语言[M].北京：中国电影出版社，2006.

[3] 丁烨.数字图像艺术与技术在漫游动画中的应用[D].上海：同济大学软件学院，2009.

三维虚拟校园的漫游系统实现 篇4

关键词：三维虚拟校园漫游系统,虚拟现实,VR-Platform平台,碰撞检测,交互功能,漫游功能

主要通过VR-Platform平台编辑器中对已建立的校园模型交互功能实时设置, 同时进行系统优化及设置、编译、发布等系统生成。交互功能设置是通过虚拟相机生成、 光照、云彩效果生成、消隐、碰撞检测功能, 为校园模型增加场景的逼真度; 经过系统优化工作以提高系统交互感, 最后对系统添加背景音乐、编译测试、发布运行。

1 场景合成导入

首先运用3DS Max软件进行场景合成, 然后将场景导入到VR-Platform平台中, 通过VRP平台进行交互处理后, 最终生成三维虚拟校园漫游系统。

2 交互功能设置

运用VR-Platform平台编辑 器可实现 场景模型 的交互处理, 包括虚拟相机生成、场景真实化处理、优化处理以及设置背景音乐等。

2.1 虚拟相机生成

在三维虚拟校园系统中漫游, 其实质是以某一点为基础点进行观看游览, 随着基础点的移动而变换场景, 因此在系统开发时需要生成虚拟相机, 用以模拟用户在虚拟校园中漫游的视角。

VRP-BUILDER中内置了多种样式的相机 , 开发者可以自由选择, 如定点观察相机、行走相机、飞行相 机等。其 中 :定点相机主要用于拍摄虚拟场景; 行走相机主要用于模拟人的第一视角进行漫游交互, 开发者可自主选择观看位置和观看角度, 视线可实现360度调整, 可提高虚拟校园的交互性和逼真度, 因此行走相机对系统交互性的影响最大; 动画相机用于创建自由漫游的路径, 并可按此路径进行游览; 飞行相机则是通过创建一个较高的视点, 实现用户在高空俯瞰校园虚拟场。灵活运用以上多种虚拟相机, 系统开发者可设计出不同模式、不同视角的用户自主控制漫游路径。

2.2 光照效果

在3DS Max中, 可使用天空盒模型生成辽阔的天空场景,但实现天空场景的逼真感, 还需要有云朵、光照等与真实校园上的天空相似的景观和气候, 其中光照就是必不可少的模块。在VR-Platform平台中, 生成光照对象后调整光线方向,使其投射去向和场景投影方向相同。同时还可进一步添加光晕效果, 选择合适的光晕加入到虚拟校园系统中, 调整其高度和角度参数, 使其与光照方向相吻合, 结合天空盒中的光线方向, 即可生成美丽的光圈。

2.3 云彩效果

云彩是实现虚拟校园系统逼真性不可 缺少的道 具之一。为实现更加逼真的云彩效果, 建议在天空中对云彩效果进行随机布置, 并设置好云彩的浓淡效果, 从蓝天到白云应有一个由淡转浓的渐变过程, 才可实现云彩效果的逼真性。

2.4 消隐

各种三维模型绘制的先后顺序不一样, 在整个虚拟场景中, 经常会出现某些模型的一部分被其他部分遮盖住的情况。用户漫游虚拟校园时, 随着视点和视角的变化, 有些场景对用户来说是不可见的, 不可见的场景是随着视点和视角的变化而变化的。为实现这种变化, 使三维场景的立体观感更强烈, 应对不可见的场景进行隐藏, 即进行图形的消隐 处理 ,经过消隐处理的图像视觉观感更为真实。

2.5 碰撞检测

真实世界中, 人体是无法穿过固态物体的; 而在虚拟校园系统中, 大部分的模型为三维模型, 这些三维模型在用户的视点发生变化时, 可能会出现视点和物体交接穿越的现象。为了更加真实地模拟校园, 需要对这类碰撞进行检测。碰撞检测可判定视点与模型之间是否会发生碰撞, 增强虚拟系统的交互感与真实感, 从而让用户产生身临其境的逼真感。因此, 一个逼真的虚拟系统需要高效的碰撞检测算法。

内置物理引擎系统的碰撞检测算法具有非常高的效率是VR-Platform平台的显著优势之一 , VR-Platform平台在进行物理模拟之前, 先重组三维场景中所有模型的片和面, 使其格式最优化并进行存储, 后续的模拟将不需要进行再次 计算。为排除碰撞检测时可能出现的计算冗余, 在碰撞检测前, VRPlatform平台会进行多次过滤 , 包括场景过滤、碰撞组过滤、包围盒过滤以及动、 静物体过滤。

3 系统优化

在信息收集和模块建模之后需要对模型进行优化, 以确保虚拟校园系统不仅可以保证良好的沉浸感、交互性和仿真感, 还能高效、快速和流畅地运行, 这种优化需要在整个项目的所有过程中进行, 目的是尽可能地消除冗余数据, 提高系统的运行效率。

3.1 模型

虚拟校园系统对计算机内存需求较大,(1) 因为系统中模型数目众多,(2) 因为在虚拟校园交互漫游时需要大量的模型切换, 为确保系统的运行速度, 需要对模型进行优化。

在虚拟系统中, 对象有许多冗余面。所谓冗余面是指那些在虚拟系统中不可看到的面, 如: 几何体相互连接接触的面、靠着墙壁的物体背面、建筑物的下面等, 这些面是否存在对系统显示和交互并不会产生影响, 为减少数据冗余须将其予。删除冗余面可降低系统的数据量与复杂度, 提高贴图与资源的利用效率, 从而加快虚拟系统的运行速度。

3.2 贴图

在材质编辑过程中, 需要将贴图附加到对应物体的表面,从而体现物体的表面形象与特征。由于贴图的数据量远少于细节建模的数据量, 因此使用贴图不仅可以达到准确表达物体表面纹理特征的目的, 还可以避免使用细节建模会产生大量数据的问题, 可大大降低系统的复杂度。贴图的长宽比一般不超过2, 以接近正方形为优。

在VR-Platform平台中, 可对整个场景的贴图进行压缩与优化操作。首先, 通过贴图管理器检查整个系统中贴图的消耗数据, 比较可用显存总量和总显存消耗量的差值 和比例 ,然后再确定是否进行贴图压缩操作。一般压缩操作的目标是使可用显存值是总显存值的一半以上。贴图压缩主要通过减少贴图数量、缩小贴图尺寸和调整各种贴图格式的方式来完成。VR-Platform平台中的贴图管理器, 就是通过改变贴图的尺寸与格式来调整贴图所占容量的大小的, 对应的参数设置是纵横尺寸参数设置和贴图容量设置。

3.3 实例

虚拟系统中实例操作其实并未创建新的对象模型, 使用指针变量指向数据库中已有数据模型, 这与复制有根本上的不同。在3DS Max中, 通过阵列实施工具和实例移动工具来操作实例, 这样可以保证虚拟系统中对象模型的低复杂性和高准确性, 同时能控制模型个体的数目, 使虚拟系统能够高速运行。

3.4 立体效果

三维虚拟校园漫游系统的立体场景的效果好坏对系统的真实感和逼真度有直接的影响, 并影响用户的操作感觉和认同感, 因此系统开发的全过程要关注立体感。为了增强立体感, 在开发系统时严格按照真实校园的场景进行建模和放置对象。在VR-Platform平台中设置相机 时也充分 考虑到立 体感, 如设置相机的运行速度与人的普遍习惯相适应, 提高用户的舒适感, 避免产生眩晕感, 对运行角度进行比 对设定 ,更能突出虚拟校园的三维效果。

3.5 碰撞检测

为了进一步提高虚拟系统运行的效率, 对碰撞检测中的不必要计算也要进行优化。由于用户在虚拟校园中漫游时有些模型的部分面、线不可能发生碰撞, 可不必设置碰撞检测。对一些复杂的三维多面体模型, 由于其面、边较多, 碰撞检测需要计算的次数较多, 可根据该物体的轮廓, 创建一个形体相似的较简单的模型加入到对该模型的碰撞检测算 法中 ,可以有效减少碰撞检测的面和边, 提高检测算法的效率。

4 漫游系统生成

4.1 设置背景音乐

为了给虚拟系统的用户以听觉、视觉的双重感受, 增强场景的感染力, 在开发系统时对虚拟校园系统添加了背景音乐。在VRP-BUILDER中可根据用户需求添加任意契合场景的乐曲。

4.2 系统发布

本项目的虚拟系统的最终成果是一个能够独立执行的虚拟校园漫游系统的exe文件, 该文件将前期的工作如场景、交互、相机等要素全部打包, 用户下载后可直接运行漫游系统。在编译exe文件前要 对运行窗 口进行设 置。通过VRP BUILDER的项目设置面板 , 设置相关参数 , 添加系统运行开始界面的显示图片, 并对其基本情况进行简要说明, 并可对开始界面的窗口大小和初始相机进行设置。

设置好项目设置面板的相关参数后, 执行编译命令编译exe文件。编译完成后 , 还需对文件进行进一步的测试以确认系统效果, 主要测试项目包括: 确认虚拟校园的整体仿真效果; 检查虚拟校园系统中设置的各种功能; 检查系统的运行效率; 测试虚拟系统的三维立体效果。

对测试中发现的问题, 必须在VRP-BUILDER中进行修改更新, 提高系统的可用性, 确保三维虚拟校园场景和交互达到一个较高的层次水平。

4.3 系统运行

漫游未来作文 篇5

终于抵达超市，安准备购买她酷爱的暑片，虽然大人总说这种油炸食品危害极大，但还是偷偷地背地里吃。亲爱的顾客朋友们，为了感谢你们对本超市的大力支持，凡亲临现场的顾客，即有机会参与抽奖，一等奖能获得乘坐时光穿梭机，前往未来世界的机会一进门，便听见一阵吆喝，安饶有兴趣地进行抽奖，不曾想被幸运女神眷顾，抽到一等奖！安的笑快咧到耳朵边儿了。这边请，工作人员将安带到一架时空穿梭机前，她迫不及待地坐上，工作人员插上电源，眼前一阵刺眼的白光闪过

蓝天衬着白云，绿带绕着青山，小河的潺潺流水声清脆悦耳，两边的树木抽出了嫩芽，这一副让人赏心悦目的画，就算是唐伯虎也要望尘莫及了！安惊奇的打量周遭，赞叹不已：空气这么好，再也不会体验到‘呼吸的痛’了。欢迎来到未来世界，我是机器人H，请应允我带领你参观未来世界。猝然，安眼前出现一个仿若文质彬彬绅士般的智能机器人。她厘米的回句谢谢，便跟随H徜徉于美好的未来世界。咦？安一脸疑惑，H随着她的目光看去，解释道，那是海陆空三用汽车，既可天上飞，水里游，又可地上行驶。原来安看到一个人从口袋里拿出个火柴盒大小的东西，扔在地下就放大十倍，人一上去，自动启动飞上了天，一溜烟不见踪影。那个是太空电梯，人们可以乘坐它，来一场说走就走的太空旅行。那牛郎织女、后羿嫦娥岂不是能日日相见？安半开玩笑。此时已是正午，机器人H提议去餐厅吃饭，安忍不住为他的人性化设计点赞。

来到餐厅，H将菜单递给我，上面赫然写着勇敢葡萄、爱心蛋炒饭、诚实牛排我一头雾水，这后边的菜我倒明了，前面的点缀是何意？这是科学家新研发的，吃了之后会得到相应品质，并且健康美味，绝不是黑暗料理。机器人H解释。

校园漫游 篇6

关键词：Untiy3D；虚拟校园；建模；漫游

中图分类号：TP315 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2016）09-0060-04

一、引言

随着科技的发展，人们不再满足于以往的亲临校园，或者以视频、照片等方式了解校园风貌，再加上各大高校招生规模的扩大，人们希望用更加简洁、直观、现实的方式了解和管理校园，提高学校的知名度，促进学校的发展。这就迫切需要一种新的校园展示和规划、管理的平台[1]。在此背景下，三维虚拟校园应运而生。

三维虚拟校园是虚拟现实技术、计算机网络技术、图形图像技术、多媒体技术等领域的高新技术在教育领域的综合应用，是数字化校园和智慧校园建设的重要内容，它打破了空间的局限性，能够直观地、真实的展现交互式三维校园场景[2]。

本文针对目前国内三维虚拟校园仿真效果欠佳、缺乏互动性、开发周期长等问题，以山西大同大学虚拟校园为研究对象，以一种交互性强、渲染效果好、开发周期短的开发方法，设计并实现了一个具有视觉和听觉、交互性较强的三维虚拟校园漫游仿真系统。

系统使用3ds Max等工具进行场景构建，使用Unity3D作为开发平台进行漫游和交互的设计，实现了山西大同大学虚拟校园的自动漫游和自主漫游。自动漫游可使用户按照预先设定好的路线全方位地浏览校园的各种环境，以产生身临其境之感；自主漫游带给用户较强的交互体验和沉浸感，可使用户通过鼠标、键盘自主控制虚拟人的走向，按照自己的意愿游览建筑，通过导航地图的配合准确定位虚拟人所处位置，点击建筑物按钮实现建筑物内外场景的切换，使用户既能浏览校园户外风光，又能进入主要建筑物内部了解教学环境。场景解说和背景音乐的加入，更增加了用户游览的兴致。

二、系统总体设计

依据需求分析，系统开发主要包括两个部分，即虚拟校园场景的构建和虚拟漫游交互设计。

1.虚拟校园场景的构建

虚拟场景的构建要以真实校园为蓝本。在构建之前需要采集相关数据，即需要获取校园建筑的实际尺寸并拍摄建筑物的相关图片，为后期建模和贴图做准备。虚拟校园场景的制作过程较为复杂，涉及到的相关技术较多。

在进行虚拟场景制作时，首先根据校园建筑物的实际尺寸，使用AutoCAD绘图软件绘制整个校园平面图，以确定各建筑物的平面布局和位置。AutoCAD是建筑行业中首选的平面图绘制软件，它简单易用，功能强大。

绘制好平面图后，就可以利用3ds Max进行各建筑物及虚拟人物的建模，完成整个三维虚拟校园场景的创设。3ds Max功能完善，容易上手，具有多种建模方式，其中强大的多边形建模非常适合建筑类建模。

三维虚拟仿真校园的模型制作好后，需要为建好的模型赋予材质，以准确表达模型的色彩、纹理、对光的反射、折射等物理属性。

为了模拟真实校园场景，需要添加灯光效果以突出场景的层次感，使场景更加真实、自然。为了减少CPU的计算时间，可以采用贴图烘焙技术将光照信息变成贴图形式。

完成上述内容后，需要将最终完成的模型导出为Unity3D兼容的. fbx格式。

2.虚拟漫游交互设计

系统以Unity3D为平台对虚拟场景进行交互设计。Unity3D是一款跨平台的专业商业游戏引擎，用它创建的游戏能够发布到浏览器、个人机、移动设备等平台上运行。Unity3D功能强大，且具有很强的交互性功能，利用它可以更快、更容易地创建三维游戏、三维动画、建筑漫游等游戏类项目[3]。

将.fbx格式的模型导入Unity3D中进行校园漫游系统的设计，内容包括界面制作、自主漫游交互设计、自动漫游设计、建筑物解说和背景音乐的添加。

系统完成后还要对系统进行优化，最后打包发布成可执行文件。如上所述，虚拟校园漫游系统的总体设计与开发过程如图1所示。

三、系统的实现

1.前期准备

虚拟校园场景建立的目的是反映真实校园，为了符合建筑物实际情况，在搭建场景之前需要通过查阅历史资料和实地测量，获取建筑物的真实尺寸；为了能反映场景模型的表面质感、纹理、色彩等，需要通过高清相机拍摄建筑物表面照片，包括外墙、地面、路灯、植物等，然后利用Photoshop软件对采集的图片进行相应的处理，得到模型表面贴图。

2.绘制CAD平面图

在模型设计之前，首先根据查阅的历史资料和实际的测量数据，利用AutoCAD绘制山西大同大学整体平面图，以确定路面及建筑物的平面布局和位置，在宏观上对校园建筑进行把控，为后期整个校园场景的整合奠定基础。图2为大同大学北校区道路分布图，图3为学生宿舍平面图。

3.建模

绘制好平面图之后，就可以使用3ds Max中丰富的建模技术对室内外建筑进行建模。校园场景复杂，使用的建模方法也较多，对于不同的物体有不同的建模方法，同一物体也可能有多种建模方法。如何选择合适的建模方法，对系统的性能起到关键的作用。结合经验，将如何选择建模方法总结如下[4]：

（1）基本三维型体的直接建模：对于通过3ds Max中提供的标准几何体和扩展几何体及其相互组合便可完成建模的物体，可直接进行建模，比如日常生活中常见的规则的桌子和椅子。

（2）多边形建模：对于需以标准几何体或扩展集合体做为初始型体，但结构较复杂的物体，需将其初始型体转换为“可编辑多边形”或“可编辑网格”，并在编辑面板中选择点、面进行修改从而达到理想的建模效果。

（3）二维图形建模：对于一些形状复杂，不能使用标准几何体和扩展几何体起型的物体，可以尝试使用二维图形起型，然后通过添加相应的修改器将其转化为三维实体模型。

（4）复合对象建模：对于需要通过两个或两个以上的物体通过特定的方式结合成为一个对象的建模通常使用复合对象建模方法。需要通过两个或两个以上的相交物体进行合并、取交集部分或取差集部分实现的模型，可利用几何体的布尔运算进行建模。

（5）人物建模：对三维人物进行建模时，可采用面片结合多边形的建模方法，面片是通过点织网的方法来实现，即将许多面片按照实际需要连接起来，最终构成模型。

（6）贴图建模：对于使用常规建模方法会造成点数、面数太大的模型，在实际建模中可以根据情况使用贴图建模等方法实现。贴图建模用于植物和一些对模型要求不高、距离较远的物体的建模。

若建模过程中存在同一模型可使用多种建模方法完成时，应选用产生模型面数最少的方法。对远处物体进行建模时，由于视觉要求较低，可适当降低“分段”数以减少模型面数。

4.制作材质

建立好模型后，为了使模型达到仿真的效果，需要以真实物体为基准为模型赋予材质。材质决定了物体的表面属性。简单的说材质就是物体看起来是什么质地。它是物体材料和质感的结合。系统使用3ds Max附带的插件—VRay渲染器实现模型表面材质的制作，真实表现物体表面质感、纹理、色彩及其它物理属性，最终得到逼真的模型效果。

5.渲染烘焙

校园中的光照效果可采用贴图烘焙技术或灯光技术来模拟。使用灯光技术时，CPU会进行大量的计算，渲染速度慢。所以在实际制作时，可以采用贴图烘焙技术来实现对灯光的模拟。贴图烘焙技术可以将3ds Max中的光照信息渲染成一张贴图，然后将这张贴图再贴到场景中以模拟灯光[5]。这样处理可以很大程度上减少CPU的计算时间，加快系统的运行速度。

6.模型整合与导入

在各个场景制作完成后，需要根据前面绘制的CAD平面底图，把各模型放到对应的位置上，将各场景整合为一个完整的虚拟校园。然后将整个场景文件导出为虚拟交互平台所兼容的.fbx文件格式。然后将其导入虚拟交互平台中进行虚拟交互漫游的设计。若虚拟场景过大，不能在3ds Max中进行整合，可将整个大场景分为各个独立的子部分，将各子部分和校园CAD平面底图分别导入到虚拟交互平台中，在虚拟交互平台中进行模型整合。

7.交互漫游设计

将场景文件导入虚拟交互平台中进行虚拟场景交互设计。使用户可以通过必要的输入设备对场景进行控制，在场景中进行漫游，体验身临其境之感。为了便于使用还为不同的场景配上音频解说和文字说明。

（1）自主漫游的实现

Untiy3D中的对象必须绑定脚本才能实现逻辑判断，完成相应的功能，一个脚本相当于一个组件，绑定时只需拖拽到相应对象的Inspector区域即可。

1）导航功能的实现

系统利用KGFMapSystem插件实现导航地图的快速制作。主要步骤如下：

在Untiy3D控制面板选择“Assets-->Import Package-->Custom Packages”，在弹出框中选择已准备好的KCFMapSystem插件，并进行解压。将插件中的“KGFMapSystem”拖到Hierarchy中。将插件中的“KGFMapIcon_player”拖到“First Person Controller”下。将插件中的“KGFMapIcon_air_friend”拖到任意一个GameObject下。点击“KGFMapSystem”，将“First Person Controller”拖至“Its Target”上。在Layer中添加“mapsystem”。点击运行，生成的导航地图如图4所示。

2）碰撞检测的实现

碰撞检测（Collision Detection）也被人们称为干涉检测或者接触检测，是一种对物体在运动过程中可能出现的碰撞或者干涉进行检查的技术，主要目的是为了避免碰撞或干涉原来运动事件的发生。可以避免运动物体穿墙而过、穿过地面等现象的发生。

Untiy3D中的角色控制器可感应对象之间的碰撞，需要调用父类方法OnControllerColliderHit（）进行检测。在该父类方法中，使用hit.gameObject引用，即可获取角色控制器组件碰撞后的游戏对象。

3）人机交互功能的实现

在自主漫游模式下，实现按下键盘“W”、“S”分别控制虚拟人物的前进与后退，按下“A”、“D”分别控制虚拟人物能向左、向右运动。在此基础上点及鼠标右键可以实现环绕视角，滑动滚轮可以实现视角拉近与拉远，鼠标与键盘配合使用，让漫游者更加方便快捷。

其中使用键盘控制人物的主要代码如下：

（2）自动漫游的实现

系统利用在摄像机上绑定动画组件，预先设置好游览路线，通过播放动画剪辑达到自动漫游的目的。自动漫游分为行走模式和飞行模式，行走模式能深入室内游览各个角落，飞行模式可在空中俯瞰校园全貌，这样，让用户能在短时间内对学校有一个全面的认识，是校园漫游系统不可缺少的一环。

行走模式具体流程如下：

1）在“Hierarchy”面板中选择“Main Camera”，点击菜单栏中Component-->Miscellanecous-->Animation，这样“Main Camera”的“Inspector”面板中会出现该“Animation”组件。

2）点击菜单栏中“Windows”-->“Animation”，出现动画编辑界面。

3）回到场景三维显示区域，点击动画编辑界面的录制按钮，设置“Main Camera”路径帧，每一个路径帧是一个节点。

4）设置好“Main Camera”所有路径帧，重新点击录制按钮，保存动画，运行测试。部分效果图如5所示。

飞行模式是将摄像机置于空中，通过绘制曲线路径达到俯瞰校园的目的，与行走模式步骤相同，故不在此详述。

8.系统测试与发布

系统完成后需要对系统进行测试，根据测试结果对系统进行优化，确保系统性能良好后可进行发布。可以采用代理模型对模型进行优化，代理模型可以将模型的面数减少，从而达到内存资源消耗减少的目的。在此基础上，将“Main Camera”的“Clipping Planes”的范围调小，这样做可以使可见的视野减小，有效减小处理机压力。

系统测试成功后便可进行发布。在Windows系统下，发布时需点击菜单栏中的File->Build Setting。点击之后会出现一个场景编辑列表。点击工程面板中的各个场景，将它们拖到可编辑的列表中，场景后的数字表示渲染顺序，“0”号场景第一个渲染，点击Build将开始发布。

四、结语

三维虚拟校园的构建是一项较大的工程，往往需要多人分工完成。因而模型的规范显得更加重要。如模型命名问题、模型单位匹配问题、材质命名及“归档”问题、材质制作与模型制作同步问题等都会影响到后期的模型整合及系统性能。除此之外，建模中最关键的问题就是模型面数问题，它关系到三维虚拟校园系统的正常运行，在设计中应既保证满足用户的视觉需要，又保证模型中包含的面数最少。

参考文献：

[1][3]张明明.基于虛拟校园浸游的研究与实现[D].云南大学，2014.

[2]洪德法，卢文喜，李伟等.三维虚拟校园系统的设计与实现[J].地理空间信息，2012，10（1）：84-87.

[4]Li Wang.Researching of the three-dimensional virtual simulation campus scenes construction technology[J].The Open Cybernetics and Systemics Journal，2015（Volume 9）：1056-1057.

校园漫游 篇7

随着虚拟现实技术的不断发展和完善,在社会生活各个领域得到了极其广泛的应用,其中一个重要的应用就是大学校园。三维虚拟校园是展示校容校貌和校园信息化建设的重要组成部分,以三维虚拟现实场景呈现校园风光,并在此基础上增加了漫游功能,更加具体表现了虚拟校园真实性和沉浸性等特点,可以极大地方便学生、促进招生和网络办公。在国内许多高校都建设了自己的虚拟校园,如浙江大学、清华大学、南京大学、北京航空大学、华中科技大学等[1]。

目前,在虚拟校园的开发中,主要采用的方法有Virtools[2]、VRML[3,4]、VEGA[5,6]等。基于这些技术开发的虚拟校园漫游系统具有交互性和沉浸感,能够让参观者获得身临其境的感觉。但对于实际应用来说,光有漫游功能是不够的,对于虚拟校园场景中出现的建筑和艺术雕像,应该能为用户提供更加详细的介绍。

本文基于VRP虚拟现实平台,实现了虚拟校园。不仅能让用户实现三维漫游,还介绍了如何联接数据库,使得用户在漫游中查询到选择物体的详细信息,更好地满足用户的需求。并以山东信息职业技术学院为例,详细介绍了系统的构建过程。

1 开发步骤

山东信息职业技术学院虚拟校园系统开发方法可以分为如图一所示的六个步骤,分别是基础数据采集、虚拟校园场景建模、模型优化、导入VRP、连接数据库和系统生成。

2 前期工作

根据山东信息职业技术学院提供的信息,校园主要的建筑有旧教学楼、办公楼、新教学楼和餐厅等。然后,根据建筑搜集其建筑面积、高度以及用途等各种相关信息。再结合校园建筑平面图,我们能够完整地获得整个校园建筑物、绿地、公路等地物的地理坐标及平面轮廓形状,勾勒出整个校园场景。

对校园进行实地考察,用数码相机采集反映学校真实景观的建筑物、道路、树木等纹理图。为了减少数据量,贴图用JPG格式保存。根据采集的照片可以分析出物体的立体轮廓形状,为下一步的三维建模提供基础。由于受建筑物的高度、拍摄距离及相机自身成像特点的影响,拍摄的像片往往比例失调,须对每张图片使用图形处理软件Photoshop进行各种处理[7]。例如,用自由变换把比例失调的图片拉正,裁剪周围其他的场景,去除图片中的杂景等。如图二所示,左图为采集的原始照片,右图为处理后的图片,即我们所需要的纹理图。

在此需要注意以下几点:道路、瓦片、树木等一般采用公共贴图,可重复利用,无需单独采样;处理后的纹理像素大小应处理成2的N次幂以利于纹理的正确显示[8];一些贴图需要处理成透明纹理,如树木、窗户等。

3 三维场景建模

三维场景的建模在所有工作环节中工作量最大,需要投入大量的时间。我们采用的建模软件是目前使用最广泛的三维建模软件3Ds Max。

3.1 环境建模

根据采集的原始照片构建出建筑物的形状。用3Ds Max创建一个长方体box,因为需要对box的点、线、面进行操作,我们选用多边形建模方式进行建模。然后根据建筑物的形状,运用修改器Modify面板中的Extrude、clone、cut等操作对box进行修改,获得准确的形状模型。为了提高最终实时绘制的速度及质量,建模过程中应该减少显示的点、线、面的数量,删去多余的点、线、面[9]。办公楼模型如图三所示:

3.2 纹理贴图

完成形状建模后,还需要为建模后的形状模型的每一部分分配材质和贴图,这时需要用到前期工作中处理过的图片。对模型的各个面单独贴纹理,把纹理附于对象后,还需要UVW坐标。对于材质中的二维贴图,物体就必须具有贴图坐标,这个坐标就是确定二维的贴图以何种方式映射在物体上,它不同于场景中的XYZ坐标系,而是使用UV或UVW坐标系。办公楼贴完纹理之后的效果图如图四所示:

把建筑模型构造好之后,我们需要把创建好的模型导入到虚拟仿真平台VRP中,另外还需要对贴图进行一些特殊的处理。在建模过程中所创建的模型使用的材质都是“多维/子对象”材质,所谓“多维/子对象”材质是指将单独的对象赋予多种材质。而很多虚拟现实、游戏平台(如VRP)不支持多维子材质,所以我们必须将物体的面按不同材质一个个的分离出来,然后再将分离出来的对象的多维材质转化为标准材质。

3.3 环境优化

主要的建筑物模型创建完成后,我们还需要对其他环境进行完善、美化,比如设计花坛、种植树木、建设道路等。一个场景中需要种植许多树木,若采用建立立体树将占用很大的空间,很大程度上影响显示效果。我们采用建立平面树,前期工作已经把树木的纹理处理为透明纹理,在进行贴图时同样要设置为透明贴图,对于一棵树建立两个平面,并让两平面交叉在一起,形成一棵视觉上立体的树。环境优化之后的效果图如图五所示:

4 模型导出

为了使在3Ds Max中创建的模型能导出到虚拟平台VRPlatform中,需要安装相应的插件。选择VRP导出插件中导出命令项,然后在导出为VRP文件对话框中可以看到所有错误提示,导出的面数、定点数、贴图数、模型总数及相机个数等相关信息,最后将模型调入到VRP编辑器,这样就成功地导出了模型,如图六所示。

5 连接数据库

校园模型建立好以后,要把它放置于特定的交互的3D环境中,通过设定虚拟漫游者的运动方式、速度、初始位置、观察的环境等参数条件,使观察者能从任意角度对虚拟环境中的对象进行观察,并与之交互,从而产生身临其境的感觉[1]。

为了增强能与周围环境交互的效果,我们添加了数据库功能,实现当在场景中漫游时,选择任意建筑物可从数据库中查找数据,将建筑物的名称、建筑面积、高度及用途等各种属性实时显示在屏幕上。

其实现的流程为:

(1)捕获用户点击的对象名称;

(2)根据对象名称在数据库中查找其对应的信息;

(3)将信息在屏幕上输出。

因为数据量较小,我们选择使用Access数据库,使用VRP连接数据库。首先,要编写dll文件,实现必要的函数接口:

//初始化数据

bool g_open_db();

//关闭数据库

void g_close_db();

//设置数据标注的脚本支持,对应于一条脚本函数//修改数据标注值,info/name,$GETVALUE(楼5)

void g_get_value(const char*valuename,const char*id,char*value);

然后,就可以使用VRP中的脚本编辑器编写相应的脚本函数,并进行初始化设置。

数据库中的信息可以随时更新,用户在交互式漫游时,可以设置为距离触发或点击触发。对于虚拟校园场景中出现的建筑和艺术雕像,可以为用户提供更加详细的介绍。

6 虚拟漫游系统生成

为了能在创建的虚拟环境中漫游,并与周围环境进行交互,产生身临其境的感觉,需要在VRP中给模型设置碰撞检测,添加天空盒、太阳光晕、背景音乐使整个场景显得更逼真,创建行走、飞行、动画相机使观察者可以在场景中自由漫游。

在三维场景中漫游,就要以一定的视角来浏览整个场景,所以我们需要创建相应的相机。创建行走相机,设置相机的水平角度、相机高度等属性,将相机放到场景中适当的位置。创建飞行相机来游览整个VR场景的概貌,创建动画相机,设置一条自动漫游路径。

在现实中的物体是无法穿越的。为了模拟真实场景,需要为模型设置物理碰撞,对不能穿越的对象进行碰撞检测。

制作室外场景时,常会用天空盒来表现周围环境。选择一个合适的天空盒样式应用当前场景中,旋转天空盒角度,让天空盒中的光照方向与场景投影方向一致。

为了让VR场景更生动,还可以为VR场景添加一个太阳光晕,使整个场景显得更逼真。选择一个太阳光晕样式,应用当前场景中,调整太阳光晕的角度与高度,让太阳光晕的光照方向与场景投影方向一致。

添加背景音乐增强场景沉浸性,选择一个相应的音乐作为背景音乐。这时需要用到脚本编辑器,在系统函数类型中创建初始化函数,添加背景音乐脚本,插入语句,并设置背景音乐相关属性。

在数据库数据显示时,需要将数据显示在二维面板上。二维界面图片通过Photoshop创建,通过脚本来控制二维面板的显示与隐藏。

保存所有设置后,即可编译成一个可独立执行的.exe文件,生成虚拟漫游系统,如图七、图八所示。

7 结束语

山东信息职业技术学院是公办省属普通高等学校,通过三维虚拟校园可以比较直观地了解校园的各个区域,使浏览者对校园环境产生身临其境的感觉,其中的教学楼、办公楼、食堂、道路及绿化地带和种植的植物,都栩栩如生地呈现在我们的眼前,不但可以直观了解校园,还有助于提高学院的形象,对大学的全国范围招生有极大的帮助。同时三维虚拟校园的直观特性,可以优化领导管理,对于校园信息管理、校园规划、建设等能够全局掌控。

本文以建设山东信息职业技术学院虚拟校园为例,将虚拟现实技术灵活运用在校园建设中。介绍了建模方法和技巧,实现了山东信息职业技术学院虚拟校园原型系统,提供了交互功能,使浏览者可以直观了解校园,对校园环境产生身临其境的感觉,并为以后的校园规划打下了良好的基础。

参考文献

[1]陈勇,马纯永,陈戈.基于VC/OpenGL的虚拟海大校园导航系统[J].计算机辅助设计与图形学学报,2007,19(2):263-267.

[2]李昌国.基于GIS和VIRTOOLS技术的虚拟校园漫游开发方法的研究[J].计算机工程与设计,2007,28(13):3223-3226.

[3]周书民,汤彬,孙亚民.用VRML实现校园虚拟游览[J].系统仿真学报,2001,(13):473-475.

[4]施贵刚,程效军.网络虚拟校园三维建模方法研究与实现[J].工程图学学报,2008,(2):83-88.

[5]李建伟,吴学伟,苗前军.校园虚拟现实演示系统的开发[J].东北林业大学学报,2006,(3):93-96.

[6]陈昊,洪景新,陈辉煌.基于MultiGen和Vega的场景仿真系统技术[J].厦门大学学报,2005,(3):352-354.

[7]黄小刚,李伟程.山西师大主校区三维虚拟校园的建设研究[J].山西师范大学学报(自然科学版),2008,22(2):33-36.

[8]余莉,王乘.基于虚拟现实技术的数字校园三维仿真系统[J].计算机仿真,2004,21(4):98-101.

基于三维真景的漫游校园平台 篇8

三维真景漫游校园将虚拟现实技术应用于校园文化建设, 为校园的规划管理提供了最直观的表现形式, 它可以为学校树立良好的形象, 提高校园的知名度, 让来访者足不出户就以领略校园风光体验身临其境的感觉。与传统校园文化建设相比, 开展虚拟校园建设对于满足学生的归属感和认同感、提高学校的管理水平和教学质量具有重要意义。

三维真景漫游校园具有两个重要特征, 一是沉浸感, 二为交互性。沉浸感特征要求计算机所创造的虚拟校园能使用户产生身临其境的感觉, 即具有立体视觉、听觉甚至触觉的感觉。交互性特征能使用户用人类熟悉的方式对虚拟校园中的实体, 进行观察和操纵, 与虚拟物体进行交互 (引用) 。与规划设计用的图纸和预渲染回放的三维动画相比, 三维真景漫游校园具备很好的优点, 它可以让处于虚拟环境中的用户用交互的方式对校园进行游览, 尤其在招生时期, 学院无需对每个想报考我院的考生用车接送来我院参观, 只需告诉该生我院校园网, 考生就可以在网上直接游览我院, 尤其对重点系部的师资和教学资源可以直接了解并能听到或看到相关讲解。通过这种先进的技术, 可以吸引更多考生报考我院。

学校把校园网作为学校与家庭、社会沟通的一个结构性框架, 通过三维全景虚拟展示, 构建别具一格的虚拟校园, 把全方位展示学校校园的优美环境、设施、学校条件及学校介绍及其他情况, 让学生和家长体验这美丽的环境展示, 为其提供认识、了解学校的窗口和平台, 增强学校与学生及家长之间的交流互动。

运用三维真景技术将昌吉职业技术学院主要场景制作成为实例对象, 通过鱼眼镜头将校园某个景点的三维空间记录成空间图片。然后利用三维空间算法将空间图片拼合生成三维空间, 也就是以人的视觉角度所观察的景点空间。同时将视频介绍、文字介绍、图片介绍、语音解说等多媒体资料嵌入其中;并且将多空间按照线路组合到一起放在校园网上, 使访问我院校园同学可以足不出户却身临其境的感受和全方位了解昌吉职业技术学院。

2 三维真景的漫游校园平台主要功能

1) 校园漫游:将校园主要场景 (教室、广场、多媒体教室、会议厅等等) 以三维真景的方式在互联网上对外展示, 让学生或者家长无须来校即可了解学校师资力量和软硬件环境。结合职业院校特点, 突出实训室 (GE实训室、电力拖动实训室、柔性生产线实训室、计量实训室等) 实践教学, 职业资格培训考证等环节的三维真景展示起较好宣传效果。

2) 多媒体资料嵌入:将学校的背景介绍、历史活动视频或者图片信息嵌入在场景中 (当游客观看某场景时, 自动播放历史视频资料) , 可使游客对学院文化有更深刻了解。

3) 与现有校园网站平台无缝兼容, 即可独立使用也可内嵌于现有校园网, 作为其中一个子栏目。

3 三维真景的漫游校园平台主要研究内容及技术指标

1) 研究内容:

(1) 将鱼眼图片拼合成全景图;

(2) 将全景图制作成三维真景空间;

(3) 将图片、视频、音频、文字等多种媒体嵌入三维展示空间;

(4) 将新疆特有风景文化制作成为在线三维真景旅游平台, 为全球旅游客户提供新疆名胜景区的身临其境的浏览体验, 为旅游爱好者和旅游计划者提供新疆旅游胜地参考, 为热爱旅游的人提供三维真景的美景观赏。

2) 技术指标:

(1) 本项目主要的技术指标是三维真景空间无缝;

(2) 多媒体嵌入正常;

(3) 多场景切换自如, 浏览顺畅;

(4) 各平台 (windows, ios) 完美兼容。

4 三维真景的漫游校园平台研究方法、技术路线

1) 研究方法:

通过鱼眼镜头将景点的三维空间记录成空间图片。然后利用三维空间算法将空间图片拼合生成三维空间, 也就是以人的视觉角度所观察的景点空间。将多空间按照旅游线路组合到一起放在互联网上, 世界各地的游客便可以足不出户却身临其境的感受新疆独特的俊美风景。

2) 技术路线:

(1) 利用鱼眼镜头拍摄前后左右五张照片作为空间素材。

(2) 利用三维空间算法将照片拼合成一个记录360度空间的全景图。

(3) 利用动 (静) 态图层叠加技术将介绍空间的视频、音频、文字、图片等资料嵌入到全景图中。以达到全面介绍景点的目的。

(4) 将多空间安照旅游线路串联, 变可达到在景点中漫游的感觉。

本项目难点在于多平台完美兼容和动 (静) 态影像多层叠加技术;

对于多平台完美兼容这一技术要点, 主要通过重写HTML代码实现。由于ios平台仅支持HTNL5格式, 所以必须实时判断平台访问的客户端的系统类型, 并实时自动重写html代码, 从而达到客户端各平台自适应。

对于动 (静) 态影像多层叠加技术主要通过重写flash方法实现。三维空间的展示是以flash作为表现形式的, 当拼合的三维空间需要多层影像时, 需要按照设定的规则利用flash的多层原理实时生成新的三维真景flash。

5 三维真景的漫游校园平台的创新之处:

本项目的创新之处在于优化现有三维真景技术, 使其达到多平台 (windows、ios) 自动识别;利用动 (静) 态影像多层叠加技术将静止的空间变得生动起来;整合电子商务, 让游客在线游览的同时即可购买各种旅游产品, 充分达到促进旅游营销和推广的目的。

参考文献

[1]王国锋, 许振辉, 秦涛.真三维道路智能设计理论与方法实践[M].北京:人民交通出版社, 2013.

虚拟校园全景漫游导航图的设计 篇9

关键词：虚拟校园,全景漫游系统,导航图

1 概述

随着数字校园工程的推进,许多高校建设了基于Web技术的虚拟校园,其中校园全景漫游系统成为虚拟校园技术应用的一个热点。虚拟校园全景漫游技术就是一种基于图像的虚拟现实技术,它以全景图的方式虚拟出一个现实校园的真实场景,通过Flash、Pano2VR等软件制作的虚拟场景播放器,采用导航图和热点链接等方式,在Web浏览器上实现虚拟校园多场景之间的漫游,具有很好的交互性和真实感[1]。

对于一个功能完善的漫游系统来说,应该为用户提供良好的漫游导览功能,从而实现对多个漫游场景的人机交互和位置跳转。基于校园电子地图制作漫游导航图是目前虚拟校园全景漫游系统设计中普遍采用的导航机制。

2 系统设计

Web虚拟校园技术主要有三种:一是Flash技术,二是地图技术,三是插件技术,我国高校目前实现虚拟校园广泛采用还是Flash技术。[2]。Flash是美国Macromedia公司推出的产品,支持矢量图形和流媒体技术,特别是可通过内嵌的脚本语言Action Script编程,设计出交互性较强的各种网络应用程序,现已成为交互式矢量动画的标准。

本虚拟校园全景漫游系统的设计采用的是Flash技术。系统的主要功能模块有两个,一是虚拟场景模块,将校园内的代表景观用全景图的方式在网络上展示,其中的关键技术是全景图像的采集、拼接和融合;二是漫游导航模块,不仅要实现全景视点本身的控制,即全景窗口本身的移动、旋转、缩放等交互控制,还要实现对多个场景的漫游切换控制,即为用户提供良好的漫游导航交互。

本系统导航功能模块的设计思路是:基于校园电子地图,利用Flash的强大绘画功能,绘制矢量导航地图,并通过Action⁃Script语言编程实现链接热点设定、矢量地图移动控制等功能,对虚拟校园漫游场景进行合理地编辑和组织,实现二维电子地图和三维虚拟现实场景的交互式浏览。系统的导航操作是通过在导航窗口内拖动校园电子图,并选择相应漫游热点的方式来切换漫游场景的,浏览界面如图1所示。

3 系统实现

3.1制作矢量导航图

本系统的漫游导航图采用矢量化的校园电子地图。一般制作矢量化地图的步骤是:首先采用扫描、拍摄、网络下载或专用电子地图导出等方法获得位图格式的地图文件,然后将位图格式的地图矢量化。在Flash中实现地图的矢量化方法有两种,一种是利用Flash提供的强大绘图功能,直接绘制矢量地图;一种是利用Flash自身的位图转换功能,将位图格式的地图进行矢量化处理。第一种方法虽较费时,但效果较好,第二种方法所需时间较短,但矢量效果较差[3]。

本导航图采用第一种方法绘制矢量图。首先通过Google地图获得学院的电子地图,并导出位图格式的文件,将该位图作为模板地图导入到Flash中,放入一个单独的图层,并根据要发布的导航图分辨率调整好模版图的尺寸。然后,在模板地图图层之上新建一个图层作为矢量地图图层,利用Flash的各种鼠绘工具,在模板地图上描制校园内各楼宇、道路、场地等设施的二维矢量图。最后对矢量图进行适当的美化和润色,最终效果如图1所示。

3.2导航窗口及漫游热点设计

由于导航图较大,故本系统采用Flash的遮罩特效,设置导航窗口来实现导航图的“鹰眼”显示效果。具体实现是首先建立一个“导航图”图层,将导航图作为影片剪辑元件导入该图层,并以“dht”作为实例名。然后在“导航图”图层上建立一个“导航窗口”遮罩图层,在该图层中按导航窗口大小,绘制一个填充矩形,放在导航图的相应位置即可。

导航图中的漫游热点设定是通过在导航地图相应位置点设置一个图形按钮来实现的。当单击相应按钮时,即可调入对应位置的视点漫游动画文件。以校园大门外的热点按钮为例,其Action代码为:

需要强调一点的是,各漫游热点的按钮要在影片剪辑dht上设定,即各漫游热点按钮和导航图要制作成一个影片剪辑实例。

3.3导航图的移动

在漫游浏览时,当鼠标移入导航窗口,按下左键不放并拖动时,即可实现导航图跟随鼠标移动的效果。实现方法是:建立一个控制图层,放入一个矩形的按钮元件,该按钮元件的大小和形状要与导航窗口完全一致,并设置该按钮的Alpha值为“0”,即设置该按钮为“隐形”按钮,编写鼠标在按钮上滑入、滑出等事件的Action代码,即可实现导航图的移动控制。在移动导航图时,当移到导航图的边界时,应通过导航图坐标计算来控制导航图的继续移动。该按钮的部分代码如下:

4 结论

本文采用Flash技术设计的漫游导航图具有实时性好、交互性强的特点,较好地实现了电子地图和三维虚拟场景的交互式浏览控制,为学院的虚拟校园全景漫游系统提供了良好的导航功能,实际应用反馈,系统运行稳定且操作简单。

参考文献

[1]刘思凤,贾金原.基于FLASH的湛江虚拟旅游全景漫游与导航系统[J].广东海洋大学学报,2009(6).

[2]张更路,王爽,张胜发,等.Flash技术在虚拟校园中的应用[J].电脑知识与技术,2012(10).

[3]何正国,陈锦昌,陈亮.基于Flash的网络电子地图[J].工程图学学报,2003(3).

[4]王绪宛,雷蕾.基于三维全景图的校园漫游系统[J].微型电脑应用,2013(10).

[6]冯建平,吴丽华.基于全景图像的三维全景漫游系统的构建[J].计算机与数字工程,2013(1).

[7]武刚,余武.虚拟校园三维全景漫游系统探究与实现[J].现代教育技术,2013(5).

[8]陈梅,王健.Flash环境下虚拟校园浏览系统的设计[J].

[9]梁广荣,黎红.基于百度地图API的虚拟校园实现[J].廊坊师范学院学报:自然科学版,2012(6).

校园漫游 篇10

关键词：虚拟校园,三维建模,漫游交互,Flash软件,3D动画

根据民族地区学校发展需要,Flash虚拟学校校园的建设一直以来都作为学校形象规划至为重要的一环,实际上也是时至今日构建校园信息化系统的重要组成之一。三维虚拟校园漫游系统设计是对外宣传和整体化管理表现最为直接的一种形式,在提升学习知名度和宣扬特色教育文化方面表现突出。

1 校园漫游系统

1.1 功能需求

根据职业技术学院的实际情况,Flash虚拟校园漫游系统设计[1]需具有如下几项功用:

(1)交互式场景虚拟漫游用户可由键鼠等外设装备的操作实现对校园的漫游参观体验。

(2)Flash虚拟漫游系统可兼容3D模型、Flash、音视频和图片等多媒体素材。

(3)由以上各种多媒体素材实现对Flash虚拟校园漫游系统的场景优化设计。

(4)3Dmax场景优化设计是材质、场景和整体构造的全方位优化。

总结Flash虚拟校园漫游系统设计可分为两大模块,即:三维场景解析与加载模块和交互式漫游模块。三维场景解析与加载模块涉及三维场景数据、模块导入、优化分析与管理等内容,交互式漫游模块则主要强调对整体系统的控制,可通过操纵键鼠等外设装备完成对漫游系统进行全面的体验。

1.2 整体流程化设计

按照本系统设计的功能要求,首先应分析其功能需求,然后才能对系统的整体开发流程予以规定。

(1)收集原始资料,场景优化模块可利用烘焙贴图的方法予以构建,可自动生出不同模型的ASE和贴图。

(2)优化模型文件和材质文件。

(3)利用Flash 3D数据技术并基于脚本技术完成Flash虚拟校园漫游系统集成化设计与开发的过程。

2 校园三维建模

虚拟校园的建立要先从三维校园模型的建立开始,根据学校的实体情况,建模校园环境中的实体对象有以下几种:教学楼、办公楼、致远桥、流经学校的万溶江、绿色地带、校园道路、体育场馆、校内地形和花草树木等,实物类模型须经Flash、Sketchup、3DMax建模的方法来实现,如果采用编程的方法就必须通过程序兼容其他三维空间图形软件,实现各类函数和坐标定点确立数学模型,在认识到基于Flash虚拟校园漫游系统设计的复杂程度后发现有关模型的几何数据实在难以确定,而本方法则主要被用作校园地形模型的构造之上[2],基于Flash虚拟校园漫游系统模型的构造方法宜采用比较常见的三维设计软件(如MAYA、3Dmax)。

3 系统实现与测试

3.1 关键技术

首先,实现对Flash虚拟校园漫游系统模型的贴图处理和灯光配置;其次,三维场景优化无需过分的动态宣传,通过灯光配置和其他效果印染使其转变为贴图材质,可节约渲染工时,又能极大地避免光能传送引起画面抖动的问题。

3DMax导入模型文件涉及到模型的信息问题和纹理图形,应利用ASE结构的动态内容剖析,取出与数据模型相关的关键点,涉及到坐标点、线面图等属性参数,摒弃光照因素,使得三维场景优化性能并未受到过大的影响。最后,将之前取出的属性文件另存为二进制的文件类型[3]。

3.2 数据与文件处理

对上述说得到的数据与文件进行分别处理[4]。

(1)二进制XML三维场景模型文件,导入My SQL数据库。

(2)利用Flash软件将材质文件予以压缩处置,并将Flash格式的文件视为共享材质数据库,最大可能地缩小材质数据库的内容空间。

(3)基于Flash虚拟校园漫游系统设计的重构过程,往往需要按照三维场景优化配置来确定具体的参数值,涉及控制装置的焦距、初始坐标点、旋转的角度、场景文件和材质文件等,加载场景优化配置模型的相关文件和材质Flash文件可深入解析其场景文件,并同时构造材质性质,最终可完成材质贴图处置过程。同时,按照具体需求,将已作优化处理的场景优化文件即时渲染与输出。

3.3 系统实现与测试

根据上文所提出的设计方案和技术路线,以湘西职院为例,采用3DMax建模,以My SQL为数据库软件建立湘西职业校园的三维数据平台,采用Flash结合3DMax最终实现湘西职院的校园漫游[5]。

其中类Lib Texture为图书馆场景文件类,Tec Texture为教学楼场景文件类,Tra Texture为实训楼文件类,Squ Texture为主广场文件类。经过测试对比数据,Flash格式存储的文件,不影响漫游整体效果的前提下,实现了文件的极大压缩,并且加快了漫游的加载。优化效果如表1所示。

4 结语

测试结果表明,系统性能得到显著提升。接下来的研究方向是:更加深入地完成建筑物内部建模,进一步完善漫游系统功能。

参考文献

[1]刘福臻.虚拟校园系统的研究与实现[D].成都:西南交通大学,2011,(09):17-19.

[2]徐明娟.三维交互式虚拟校园系统的研究与实现[D].南京:南京航空航天大学硕士学位论文,2012,(11):18-26.

[3]费嘉.基于Direct3D的虚拟教学实验平台的关键技术研究:[D].上海:上海师范大学,2011,(03):22-24.

[4]高娜.虚拟城市展示系统[D].成都:电子科技大学,2007,(04):25-32.