虛擬漫游導(dǎo)游系統(tǒng)

摘 要：近年來，隨著計算技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化潮流已是全球經(jīng)濟發(fā)展的必然趨勢，虛擬現(xiàn)實技術(shù)逐漸引起人們的注意。虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）是一種可以創(chuàng)建和體驗感受虛擬環(huán)境的計算機系統(tǒng)，利用計算機模擬產(chǎn)生一個三維空間，讓使用者如身臨其境般體驗三維空間內(nèi)的事物。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實；3DsMax；VRP；交互式漫游

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.111

1 引言

1.1 研究背景

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)在各領(lǐng)域的不斷深入，對其提出了更高的要求。為滿足這些要求，虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究都遵循了“低成本、高性能”的原則，并取得了迅速發(fā)展。

1.2 主要研究內(nèi)容

本設(shè)計旨在利用3D建模技術(shù)對景點進行較為逼真的呈現(xiàn)，擬采用三種方法：（1）基于多邊形繪制的漫游系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)。 （2）利用3DS Studio， AutoCAD等軟件建立場景。（3）基于圖像的繪制設(shè)計。

2 相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)

2.1 3DsMax簡介

3DsMax是美國Autodesk公司開發(fā)的一款集電腦三維動畫、三維模型創(chuàng)建和渲染的優(yōu)秀軟件，其全稱：3D Studio Max?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于游戲開發(fā)、建筑、廣告設(shè)計等領(lǐng)域，是目前應(yīng)用最為廣泛的三維動畫模型設(shè)計軟件之一。

2.2 3DsMax的建模方式

3DsMax的幾何建模方法主要有多邊形（Polygon）建模、樣條曲線建模（NURBS） 、細分曲面技術(shù)建模（Subdivision Surface）。建立一個三維模型可以通過多種不同技術(shù)和方法，但最終結(jié)果有優(yōu)劣、繁簡之分。

2.3 VRP編譯器漫游技術(shù)簡介

VR-Platform（簡稱VRP）是由中視典公司開發(fā)、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的一款國產(chǎn)三維虛擬現(xiàn)實軟件平臺，可廣泛的應(yīng)用于城市規(guī)劃、室內(nèi)設(shè)計等行業(yè)。

3 系統(tǒng)的開發(fā)流程

3.1 原始數(shù)據(jù)的收集

在數(shù)據(jù)收集階段，根據(jù)景點的實際情況，對所有建筑物進行模型等級分類，根據(jù)分類多次進行實地考察、測量和拍攝實物照片。

3.2 三維模型的建立

三維建模是虛擬漫游系統(tǒng)制作過程中的重要階段之一，本階段須完成虛擬漫游系統(tǒng)場景中所有三維模型的建立。在三維模型的基礎(chǔ)上，通過前期的數(shù)碼照片收集，制作貼圖紋理。最后整理和優(yōu)化場景，進入烘焙和測試階段。

3.3 漫游系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

本漫游導(dǎo)游系統(tǒng)利用中視典VRP虛擬現(xiàn)實軟件平臺實現(xiàn)虛擬漫游功能。在計算機安裝VRP軟件，然后將烘焙好的虛擬場景從3DsMax導(dǎo)入到VRP編輯器中，在VRP編輯器中進行編輯，實現(xiàn)實時景點漫游和場景的人機交互。

3.4 人機交互

人機交互功能是虛擬漫游系統(tǒng)的另一大特點。漫游系統(tǒng)的交互性取決于運行界面的設(shè)計和腳本語言的編寫。簡潔明了的交互界面不僅能夠提高用戶的漫游興趣，同時也能夠幫助用戶快速的了解系統(tǒng)設(shè)計者的意圖，使系統(tǒng)得到充分使用。后臺腳本語言的編寫決定了漫游系統(tǒng)的人機交互功能，是虛擬漫游系統(tǒng)制作中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。利用VRP腳本編輯器編寫后臺腳本語言，為虛擬場景添加各種交互功能。加入碰撞檢測后，場景將會更加真實，最后編譯并生成可執(zhí)行程序以及web3D文件。

4 虛擬漫游導(dǎo)游系統(tǒng)的實現(xiàn)

4.1 模型的建立

室外漫游系統(tǒng)一般規(guī)模宏大、建筑物繁多，工作量主要集中在模型的建立上，同時由于模型數(shù)量較大，為保證場景質(zhì)量與漫游效果，模型優(yōu)化對漫游系統(tǒng)的實時性有著巨大的影響。在優(yōu)化系統(tǒng)的同時，可以運用各種建模技巧，豐富場景內(nèi)容，使虛擬場景更加逼真。

4.2 場景集成

場景集成是指將零散的建筑模型、自然景觀合并到一個大場景中，根據(jù)數(shù)碼照片對物體進行移動、縮放、旋轉(zhuǎn)、復(fù)制等操作以確定物體位置、大小現(xiàn)實世界所有的物體都有自己特有的比例大小，要使創(chuàng)建的虛擬場景更加的真實，模型的比例能夠符合現(xiàn)實世界就顯得非常重要了。

4.3 漫游實現(xiàn)

本虛擬漫游系統(tǒng)漫游部分的制作是利用中視典公司自主研發(fā)的虛擬現(xiàn)實漫游軟件VRP，主要實現(xiàn)虛擬場景的實時漫游功能和人機交互的設(shè)計。我們將優(yōu)化好的三維模型場景導(dǎo)入到VRP編輯器之后，就可調(diào)用VRP的函數(shù)。

4.4 VRP場景貼圖優(yōu)化技術(shù)

在制作大場虛擬漫游場景時，如果沒有優(yōu)化好烘焙貼圖的尺寸大小，會導(dǎo)致烘焙后烘焙貼圖信息量太大，直接將該虛擬場景導(dǎo)入VRP編輯器之中可能會出現(xiàn)兩個問題：一是因為烘焙后貼圖量太大，造成VR場景無法導(dǎo)入VRP編輯器之中；二是能夠?qū)氲絍RP編輯器中，但是由于烘焙貼圖信息量太大，使其占用計算機內(nèi)存非常大，不能流暢漫游虛擬場景。出現(xiàn)這兩個情況時，就需要在將已經(jīng)烘焙過的虛擬場景導(dǎo)入到VRP編輯器之前，將所有烘焙貼圖進行貼圖的格式壓縮，然后再向VRP編輯器中導(dǎo)入

4.5 可執(zhí)行程序的編譯

整個虛擬漫游場景的數(shù)據(jù)設(shè)置好后，下一步也就是最后一步將該場景打包編譯成可獨立執(zhí)行的EXE文件，我們都知道EXE文件是可以直接訪問程序的文件，而不需依賴于其他任何應(yīng)用軟件，所以編譯后的EXE文件可以非常方便的在其他計算機上演示。

4.6 漫游系統(tǒng)的測試

漫游系統(tǒng)保持了較好的渲染速率，實時性良好，可通過鼠標(biāo)鍵盤實時控制漫游路徑和視點變換。

5 結(jié)束語

通過此項目的開放，我們最終可以生成一個Web版的漫游系統(tǒng)，并將其發(fā)布至網(wǎng)絡(luò)中。這樣，可以提高游客對景點的興趣，使有意向在此旅游投資的商人更直觀的了解景點的風(fēng)土人情。通過對景點的漫游，不同地域的人們能更方便的了解這一景點的具體情況，從而吸引更多潛在的旅游資源，具有很高的經(jīng)濟價值。

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作者簡介：潘良（1994-），男，山東五蓮縣人，本科，研究方向：軟件工程。endprint