虛擬校園之角色導游創(chuàng)建和提升

摘 要：在Windows平臺上，使用3Dsmax制作場景，結(jié)合虛擬現(xiàn)實制作平臺VRP-Builder技術設計并實現(xiàn)了一個虛擬校園三維可視化演示文件，通過演示文件可以自動參觀校園，也可以自主選擇參觀的路線；在此基礎上，為增強虛擬校園的沉浸感和自主參觀效果，本文提出了在虛擬校園中創(chuàng)建角色導游并提出提升角色導游功能的方法。

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實；虛擬校園；角色導游；角色動作捕捉系統(tǒng)

中圖分類號：TP391

虛擬現(xiàn)實：英文名稱Virtual Reality，是利用計算機圖形學技術，在計算機中對真實的客觀世界進行逼真的模擬再現(xiàn)。通過利用傳感器技術等輔助技術手段，讓用戶在虛擬空間中有身臨其境之感。以虛擬校園為例，使用虛擬現(xiàn)實技術可以比較直觀地了解校園的各個區(qū)域，空間次序的視覺理解和感知變得非常容易，其中的教學樓、實驗樓、圖書館、宿舍樓、食堂、道路及綠化地帶和種植的植物，都栩栩如生地呈現(xiàn)在我們的眼前。為便于參觀虛擬校園，本文提出在虛擬校園中創(chuàng)建角色導游，讓虛擬導游帶領我們參觀校園；角色導游將具備導游功能，既能帶領參觀者參觀校園的各個角落，還能及時介紹參觀的內(nèi)容。角色導游的創(chuàng)建將使虛擬校園的體驗更有親切感和沉浸感。

1 制作平臺與實現(xiàn)方法

1.1 制作平臺介紹

VRP-Builder虛擬現(xiàn)實編輯器（英文全稱Virtual Reality Platform Builder，簡稱VRP-Builder）是一款中視典自主研發(fā)的面向三維美工的虛擬現(xiàn)實應用開發(fā)軟件，用戶無需任何編程基礎就可以獨立完成屬于自己的虛擬現(xiàn)實作品和項目。

平臺主要功能特點：

（1）簡單易用的編輯環(huán)境。VRP-Builder所有操作都是以美工熟悉的方式進行，并且提供了大量的支持工具和輔助庫以快速提高成品質(zhì)量。如果使用者有一定的3DSMAX建模和渲染基礎，只要對VR-Builder平臺稍加學習，很快就可以制作出自己的虛擬現(xiàn)實場景。

（2）優(yōu)質(zhì)的實時渲染效果。VRP-Builder內(nèi)嵌強大的實時渲染引擎，該引擎具有很高的硬件兼容性，無論是DirectX9、OpenGL還是最新的Directx，均可表現(xiàn)出最佳的渲染效果。

（3）多種動畫支持。VRP-Builder支持多種不同屬性的動畫，包括關鍵幀動畫、物理動畫、骨骼動畫、腳本動畫，通過這些不同動畫的巧妙組合，即可創(chuàng)建出生動的虛擬世界。同時系統(tǒng)還支持“動畫庫”功能，使用戶的工作加速，達到事半功倍的效果。

（4）模塊化腳本設置。通過VRP-Builder平臺的腳本功能可以完成各種類型的交互設置，這種腳本大部分都是模塊化的，而且采用全中文的瀏覽方式，每種腳本模塊只需用戶設置幾個簡單的參數(shù)就能實現(xiàn)復雜的交互功能。

1.2 角色導游的實現(xiàn)方法

角色導游創(chuàng)建流程如下圖所示：

圖1

（1）通過VRP-Builder平臺的角色庫創(chuàng)建角色，根據(jù)平臺提供了角色庫，在角色庫中有很多角色供挑選，可以選擇國外、國內(nèi)、男性、女性、大人、小孩等角色，選中角色后，雙擊鼠標左鍵在場景中制作角色，以場景中的模型為參考調(diào)整角色的比例大小。如圖2所示：

圖2 角色創(chuàng)建

（2）根據(jù)角色導游的特點，角色動作必須包括行走和介紹兩種動作；VRP-Builder平臺的動作是根據(jù)角色的類型設置的，根據(jù)角色類型，挑選出原地行走和空閑交談兩個動作，并分別將這兩個動作設置為行走動作和默認動作。如圖3所示：

圖3 動作設置

（3）接下來是對角色的控制，使用VRP-Builder平臺的角色控制相機；創(chuàng)建相機后，將相機與角色綁定，并設置相機的基本速度，視點高度，調(diào)整參數(shù)后就能通過鍵盤的方向鍵控制角色的運動。如圖4所示：

圖4 角色控制

（4）給角色設置陰影效果；在VRP-Builder平臺中角色的陰影是動態(tài)的，會跟據(jù)角色的動作呈現(xiàn)不同的效果，需要設置角色陰影的方向和透明度；明確角色是產(chǎn)生陰影的物體，與角色接觸的物體都是接受陰影的物體，如圖5所示：

圖5 陰影設置

2 角色導游優(yōu)化和提升

2.1 角色導游的優(yōu)化

（1）角色服飾設計。VRP-Builder平臺中的每個模型都有相應的貼圖文件，找到角色模型的貼圖文件，使用Photoshop軟件對角色貼圖進行修改和設計，可以修改衣服的顏色，紋理，添加各種圖案等，完成修改后只需要在VRP-Builder平臺中單擊數(shù)據(jù)更新按鈕，相關的角色貼圖就會得到更新；通過這種方法，甚至可以實現(xiàn)角色“變臉”，可以把角色的臉部貼圖用自己身邊熟悉的人物頭像進行替換。

（2）角色動作的自定義。VRP-Builder平臺的動作庫提供了各種類型的動作供挑選，但這種動作都是模塊化的，不能修改；我們可以使用以下方法設計新的角色動作；一種方法是通過3Dsmax軟件的關鍵幀動畫制作角色動作，這種方法難度較大，而且效率也不高；第二種方法是使用角色動作捕捉系統(tǒng)，這種系統(tǒng)通過多個高靈敏攝像機實時捕捉真實人物上的關鍵節(jié)點生成動作數(shù)據(jù)，只要讓表演者穿上特定的衣服，在表演區(qū)表演各種動作，捕捉軟件會實時記錄關鍵點的運動軌跡，通過軟件生成動作數(shù)據(jù)文件，然后將生成的動作數(shù)據(jù)文件與角色模型綁定，實現(xiàn)人物動作與場景中的角色動作同步，由于這些動作都是真人表演的，相應的角色動作會更加自然逼真，而且制作效率也非常高。如圖6所示。

圖6 角色動作捕捉系統(tǒng)應用效果圖

2.2 角色導游的提升

（1）角色導游實時介紹場景。在虛擬校園中使用角色導游進行參觀，當角色運動至虛擬校園的不同建筑，角色導游會實時介紹場景中相關建筑的情況；要實現(xiàn)這個功能，首先需要對虛擬校園中所有的建筑錄制相關的介紹聲音，在VRP-Builder平臺中通過設置距離觸發(fā)播放相應的聲音；這里的距離指的是角色控制相機與場景中的建筑之間的距離，根據(jù)建筑的不同特點可以設置不同的觸發(fā)距離，在觸發(fā)動作中設置播放相關建筑的介紹聲音。讓體驗者能及時了解虛擬校園中建筑的情況，使角色導游的功能得到提升。

（2）網(wǎng)絡版虛擬校園中角色導游設計。使用VRP-Builder平臺制作的虛擬校園，目前發(fā)布的都是單機演示文件，效果雖然真實，但只能滿足小范圍人群同時觀看。隨著網(wǎng)絡技術和VRP-Builder制作平臺的升級，現(xiàn)在通過數(shù)據(jù)庫和相關的腳本設置，可以開發(fā)網(wǎng)絡版虛擬校園；體驗者通過客戶端輸入虛擬校園的地址，在登錄界面中選擇角色導游模式，輸入個人基本資料后進入校園，以參觀者的角度參觀虛擬校園；這時的體驗者可以來自世界的不同地方，他們在虛擬校園中，可以很方便地參觀校園，了解校園的各種信息，還可以與場景中的其他角色進行在線交流，從而實現(xiàn)主動參觀和主動獲取校園的各種信息，實現(xiàn)角色導游功能的最優(yōu)化。

3 結(jié)束語

虛擬校園是對現(xiàn)實校園的可視化仿真，是基于現(xiàn)實校園的三維虛擬環(huán)境，對于學校的人文環(huán)境宣傳及發(fā)展規(guī)劃等多方面都有重要的意義，基于此，完善虛擬校園的功能體驗也顯得非常重要，筆者在上海信息技術學校虛擬校園方案的基礎上加入角色導游，讓虛擬校園更加具備沉浸感和自主體驗感；同時提出了升級方案，使角色導游更實用，更完善，更豐富和全面；當然虛擬校園的全面提升是一個相當漫長的動態(tài)探索、實踐的過程，因而在今后的工作中，還有很多內(nèi)容有待深入研究，如虛擬學習交流社區(qū)，參觀反饋等等。

參考文獻：

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作者簡介：賴福生（1979.01-），男，江西寧都人，教師，講師，本科，理學學士，研究方向：虛擬現(xiàn)實技術、三維動畫技術。

作者單位：上海信息技術學校，上海 200338