基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的3D智慧校園設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

于燕

摘要 近些年以來(lái)，信息化手段正在全面適用于各個(gè)領(lǐng)域，其中典型為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。從根本上來(lái)講，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)體現(xiàn)為三維建模的本質(zhì)特征，而智慧校園也由此而誕生。因此可見(jiàn)，3D智慧校園本身建立于虛擬現(xiàn)實(shí)手段之上，通過(guò)運(yùn)用綜合性與多樣化的舉措來(lái)創(chuàng)建新型的智慧校園。自從誕生以來(lái)，智慧校園迅速獲得了有關(guān)部門(mén)以及高校師生的密切關(guān)注。3D智慧校園涉及到多層次的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過(guò)運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)舉措來(lái)設(shè)計(jì)智慧校園，因地制宜探求可行性較強(qiáng)的智慧校園實(shí)現(xiàn)路徑。

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 3D智慧校園 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

在目前的現(xiàn)狀下，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)日益體現(xiàn)為成熟化的趨向，上述現(xiàn)狀在根源上推進(jìn)了全面創(chuàng)建智慧校園。因此可見(jiàn)，3D智慧校園本身涉及到多層次的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，其指的是借助交互性的途徑與方式來(lái)創(chuàng)建三維模型，其本身具備可視化界面、簡(jiǎn)便化操作以及集中化信息共享的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。近些年來(lái)，有關(guān)部門(mén)正在著眼于設(shè)計(jì)3D的智慧校園，確保能夠緊密結(jié)合3D技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)手段。在全面施行數(shù)字化操控的前提下，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)手段在客觀上有助于優(yōu)化智慧校園現(xiàn)有的整體環(huán)境，在此前提下為實(shí)現(xiàn)智慧校園提供必需的科學(xué)依據(jù)。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于3D智慧校園的基本思路

從目前現(xiàn)狀來(lái)看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及信息化技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了緊密結(jié)合，在此基礎(chǔ)上誕生了數(shù)字校園。具備數(shù)字化特性的智慧校園涉及到可視化的校園整體建模，借助交互性與信息化的舉措來(lái)靈活操控智慧校園。因此在全面適用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的現(xiàn)狀下，針對(duì)智慧校園應(yīng)當(dāng)能夠突顯其具備的交互性、實(shí)時(shí)性、建模精確度、逼真性以及其他顯著特征，對(duì)此有必要選擇與之相適應(yīng)的建模軟件予以實(shí)現(xiàn)。

具體在涉及到功能構(gòu)想以及需求分析時(shí)，針對(duì)3D校園予以全面設(shè)計(jì)的舉措應(yīng)當(dāng)建立于虛擬現(xiàn)實(shí)手段的前提下，運(yùn)用虛擬化手段來(lái)創(chuàng)建師生在平日生活中的更多便利。與此同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)針對(duì)綜合性的校園設(shè)計(jì)成本也能著眼于靈活進(jìn)行減少，其中牽涉物力成本、人力資源以及時(shí)間消耗。在建模軟件的輔助下，對(duì)于當(dāng)前現(xiàn)有的校園平面圖就能予以相應(yīng)的搜集，確保從多個(gè)視角著眼來(lái)搜集實(shí)時(shí)性的校園建筑信息。例如近些年以來(lái)，設(shè)計(jì)人員已經(jīng)能夠憑借特定的地圖軟件來(lái)選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ捅壤⒛Ｐ突A(chǔ)以及建模材質(zhì)，然后實(shí)現(xiàn)3D的建模。

除此以外，3D軟件還能用來(lái)完成全方位的貼圖處理以及模型制作處理，其中關(guān)鍵性的舉措在于紋理貼圖的全面繪制以及建模材質(zhì)的靈活選擇。通過(guò)運(yùn)用引擎設(shè)計(jì)的方式，應(yīng)當(dāng)能夠給出UI界面涉及到的基本設(shè)計(jì)流程。因此可見(jiàn)，3D智慧校園在根本上依賴(lài)于信息化引擎，對(duì)此有必要憑借特定的程序語(yǔ)言來(lái)搭載3D校園的整體構(gòu)架。與此同時(shí)，3D建模方式還能夠包含性能拓展以及評(píng)價(jià)調(diào)試等相關(guān)流程。

2 設(shè)計(jì)3D建模

2.1 劃分軟件模塊

設(shè)計(jì)智慧校園的根本前提在于劃分多層次的軟件模塊，其中關(guān)鍵性的舉措在于搭建引擎并且實(shí)現(xiàn)與之有關(guān)的建模處理。具體在涉及到劃分現(xiàn)有的軟件模塊時(shí)，其根本宗旨應(yīng)當(dāng)落實(shí)于3D建模，借助相應(yīng)的平臺(tái)來(lái)設(shè)計(jì)建模流程。在目前看來(lái)，設(shè)計(jì)3D建模的關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)當(dāng)落實(shí)于GUI界面以及編程語(yǔ)言的靈活選擇，從而全面優(yōu)化了交互性的用戶(hù)體驗(yàn)。

設(shè)計(jì)人員在完成整個(gè)建模流程的前提下，對(duì)于搭載引擎的相關(guān)操作就能夠妥善予以實(shí)現(xiàn)。具體而言，設(shè)計(jì)引擎模塊的關(guān)鍵在于緊密結(jié)合3D手段與2D手段，通過(guò)運(yùn)用上述舉措來(lái)優(yōu)化虛擬性的功能界面并且實(shí)現(xiàn)與之相適應(yīng)的整體布局。與此同時(shí)，針對(duì)設(shè)計(jì)模型應(yīng)當(dāng)將其限定于fbx或者obj的兩類(lèi)基本格式。如果涉及到程序控制，則有必要借助3D引擎予以相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)。在上述的設(shè)計(jì)流程中，2D界面具備的價(jià)值在于全方位的校園信息宣傳，而與之相應(yīng)的3D模型則側(cè)重于優(yōu)化當(dāng)前現(xiàn)有的虛擬化體驗(yàn)。

從師生自身的視角來(lái)看，師生一旦進(jìn)入了上述的虛擬化校園氛圍，則能夠游覽其中多種多樣的虛擬校園景觀。數(shù)字校園整體上呈現(xiàn)高水準(zhǔn)的逼真性與自然性特征，其中包含噴泉、湖泊以及瀑布景致。運(yùn)用3D手段針對(duì)某些物理效應(yīng)能夠著眼于進(jìn)行仿真處理，通過(guò)運(yùn)用剛體碰撞試驗(yàn)的方式來(lái)模擬重力效應(yīng)等。為了全面突顯3D建模能夠達(dá)到的現(xiàn)實(shí)感與逼真感，針對(duì)智慧校園還需設(shè)置必要的地圖定位、切換以及導(dǎo)航性能。在全面劃分多層次模塊的同時(shí)，針對(duì)整體性的光照強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)能夠予以模擬處理。

2.2 收集數(shù)據(jù)資料

實(shí)現(xiàn)數(shù)字建模在客觀上不能缺少與之有關(guān)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)資料，例如設(shè)計(jì)各個(gè)教學(xué)樓的基本圖紙、整個(gè)校園的地形圖、俯視圖以及剖面圖、實(shí)地的景物照片。因此可見(jiàn)，針對(duì)上述各項(xiàng)數(shù)據(jù)資料都要著眼于全面加以收集，在此前提下才能將其用作建模信息。例如在涉及到教學(xué)樓內(nèi)部的樓梯時(shí)，對(duì)其如果要?jiǎng)?chuàng)建模型那么應(yīng)當(dāng)依賴(lài)于各項(xiàng)參數(shù)的全面整合，進(jìn)而給出了與之有關(guān)的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置。

例如針對(duì)Maya的建模方式而言，與之相應(yīng)的建模操作應(yīng)當(dāng)屬于布爾操作。在目前看來(lái)，針對(duì)布爾操作應(yīng)當(dāng)能夠?qū)⑵浞殖蒁ifference操作、Union操作以及Intersection操作。因此可見(jiàn)，上述建模操作的根本宗旨就在于制作特定的樓梯單元，借助多邊形建模的手段來(lái)表征其中的各項(xiàng)建模參數(shù)。

2.3 選擇適當(dāng)?shù)募y理貼圖與模型材質(zhì)

針對(duì)基礎(chǔ)模型在全面完成的前提下，設(shè)計(jì)人員就可以進(jìn)入后續(xù)的貼圖選取以及材質(zhì)設(shè)定階段。這是由于，如果要全面著眼于實(shí)現(xiàn)智慧校園，那么必須依賴(lài)于多種多樣的材質(zhì)作為基礎(chǔ)。具體來(lái)講，建模材質(zhì)指的是自然狀態(tài)下某些定制物體能夠折射周?chē)饩€的程度。除了模型材質(zhì)以外，合理運(yùn)用貼圖的關(guān)鍵在于體現(xiàn)多層次的模型色彩。對(duì)于模型貼圖如果能夠妥善予以運(yùn)用，那么有助于顯著強(qiáng)化逼真感與模型本身具備的真實(shí)性。

從現(xiàn)狀來(lái)看，貼圖中的要素主要應(yīng)當(dāng)包含色彩、白熱光、透明度、凹凸感、散射效應(yīng)以及其他相關(guān)要素。在上述的各項(xiàng)貼圖要素中，色彩要素表征的是各類(lèi)材質(zhì)能夠呈現(xiàn)的整體顏色效果，白熱光指的是近似發(fā)光的物體外在效果，而透明度、凹凸感以及其他要素則分別表征相應(yīng)的貼圖實(shí)現(xiàn)效果。針對(duì)多種多樣的貼圖方式來(lái)講，針對(duì)物體表面以及貼圖方式應(yīng)當(dāng)將其表述為特定的實(shí)現(xiàn)效應(yīng)。具體在涉及到獲取貼圖時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)對(duì)于UV的獲取，然后再去將其導(dǎo)入PS并且實(shí)現(xiàn)全方位的貼圖繪制操作。

3 探求智慧校園的實(shí)現(xiàn)途徑

對(duì)于3D智慧校園在著眼于全方位的設(shè)計(jì)操作以后，就要進(jìn)入后續(xù)的實(shí)現(xiàn)操作中。具體來(lái)講，全面實(shí)現(xiàn)3D建模在根本上應(yīng)當(dāng)依賴(lài)于搭載3D引擎，在此前提下運(yùn)用人機(jī)交互的途徑與方式來(lái)創(chuàng)建虛擬性的3D校園。從現(xiàn)狀來(lái)看，各地高校都在著眼于創(chuàng)建多層次的智慧校園，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有助于銜接當(dāng)前的電子商務(wù)以及3D建模手段，進(jìn)而創(chuàng)建了共享信息的全新平臺(tái)。相比于傳統(tǒng)手段，具備虛擬化特征的3D手段體現(xiàn)為更優(yōu)的實(shí)用性，對(duì)此有待全面予以深層次的挖掘。與此同時(shí)，3D建模手段在未來(lái)的智慧校園創(chuàng)建中也可以著眼于靈活予以推廣，上述舉措具備了交互性與虛擬性的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。具體在當(dāng)前實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)3D的智慧校園通常來(lái)講包含如下的關(guān)鍵點(diǎn)：

3.1 模擬實(shí)現(xiàn)校園主場(chǎng)景

對(duì)于虛擬化的整個(gè)校園場(chǎng)景如果要全面加以實(shí)現(xiàn)，則有必要憑借人物模型為其提供輔助與支撐。在此前提下，應(yīng)當(dāng)能夠獲得逼真性較強(qiáng)的整體校園場(chǎng)景。具體在實(shí)踐中，如果要實(shí)現(xiàn)校園中的主場(chǎng)景那么可以借助小地圖作為其中的導(dǎo)航，對(duì)于地圖按鈕予以相應(yīng)的點(diǎn)擊處理，然后即可呈現(xiàn)全方位的校園整體景觀。通過(guò)運(yùn)用上述的人機(jī)交互手段，對(duì)于當(dāng)前現(xiàn)存的地圖視野就能靈活加以調(diào)節(jié)，進(jìn)而突顯了清晰度更高的校園主場(chǎng)景。

具體在設(shè)計(jì)小地圖時(shí)，應(yīng)當(dāng)將其建立于攝像頭的基礎(chǔ)上，對(duì)于攝像機(jī)予以相應(yīng)的命名處理。通過(guò)操縱主攝像機(jī)的方式，對(duì)于宏觀性與整體性的校園主場(chǎng)景就能予以全方位的渲染處理。在某些情形下，對(duì)于放置高空相應(yīng)位置上的攝像機(jī)應(yīng)當(dāng)靈活調(diào)節(jié)其中的鏡頭，確保鏡頭能夠?qū)?zhǔn)某個(gè)地面部位。因此可見(jiàn)，小地圖成像的基本特征在于呈現(xiàn)清晰性的校園地面投影。通過(guò)運(yùn)用坐標(biāo)綁定的方式，對(duì)于多層次的場(chǎng)景角色就可以完成全方位的綁定處理，進(jìn)而設(shè)計(jì)出小地圖的整體模式。

3.2 調(diào)控各個(gè)界面參數(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通常來(lái)講涉及到特定的界面設(shè)置，對(duì)此不能缺少參數(shù)調(diào)控的方式。這是由于，各種虛擬化界面一般而言都會(huì)包含多層次的界面參數(shù)。在不同場(chǎng)景的狀態(tài)下，針對(duì)上述參數(shù)都要予以靈活性的調(diào)整。具體而言，界面參數(shù)應(yīng)當(dāng)包含音樂(lè)參數(shù)、時(shí)間軸參數(shù)、音響效果參數(shù)、旋轉(zhuǎn)速度參數(shù)以及行走參數(shù)。此外在必要時(shí)，對(duì)于現(xiàn)有的界面參數(shù)還能夠予以適當(dāng)?shù)脑黾犹幚怼?/p>

對(duì)于多種多樣的界面參數(shù)來(lái)講，對(duì)其如果要靈活實(shí)現(xiàn)調(diào)控那么必須借助滾動(dòng)條予以處理。在整個(gè)界面的范圍內(nèi)，滾動(dòng)條具備可以滑動(dòng)的特征，因此能夠保證一致性的時(shí)間景色以及校園場(chǎng)景要素。具體在涉及到各個(gè)時(shí)間段時(shí)，透過(guò)該系統(tǒng)都可以觀察到各異的校園景色，在此前提下突顯了最優(yōu)的界面調(diào)控效果。

3.3 操縱不同的角色

角色移動(dòng)控制具體而言涉及到地面角色以及其他相關(guān)角色。因此如果要調(diào)控或者操縱其中的某些角色，那么首先需要鑒別上述角色與地面位置的關(guān)聯(lián)性。在某些情形下，針對(duì)地面的某些角色應(yīng)當(dāng)能夠憑借按鍵控制的措施來(lái)實(shí)現(xiàn)操控。此外在涉及到行走動(dòng)畫(huà)的制作處理時(shí)，對(duì)于某些封裝角色就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)用處理。虛擬現(xiàn)實(shí)的建模技術(shù)具備預(yù)設(shè)場(chǎng)景的基本功能，因此可以通過(guò)模仿得出失重狀態(tài)下的某些人物特征，其中涉及到加速度代碼的模擬處理。

除了操縱地面角色以外，對(duì)于其他多種多樣的角色都需要完成操縱處理與控制處理。從現(xiàn)狀來(lái)看，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)的手段已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)剛體碰撞試驗(yàn)，在此前提下通過(guò)模擬獲得精確度較高的物體重力效應(yīng)。例如在勾選某些模型的前提下，就可以將剛體布置于特定的模型位置上，以此來(lái)全面協(xié)調(diào)建筑物與人物的相互位置關(guān)系。如果涉及到選擇相應(yīng)的重力系數(shù)，那么可以將其設(shè)置為浮點(diǎn)型的變量，對(duì)于降落效應(yīng)予以全面的模擬并且保障了建模的精確度。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)綜合分析，可以得知智慧校園最根本的特性就在于創(chuàng)建三維模型。具體在涉及到設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)智慧校園時(shí)，應(yīng)當(dāng)能夠運(yùn)用數(shù)字化手段來(lái)實(shí)現(xiàn)全方位的信息交互，對(duì)于實(shí)時(shí)性的數(shù)字信息予以分享。截至目前，3D智慧校園以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)銜接成為整體，此項(xiàng)舉措在客觀上有助于提升智慧校園能夠達(dá)到的整體建設(shè)水準(zhǔn)。但從整體上來(lái)講，3D智慧校園在目前階段尚未真正達(dá)到健全。因此在該領(lǐng)域的未來(lái)實(shí)踐中，針對(duì)設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)3D智慧校園仍需致力于全面開(kāi)展探究，通過(guò)運(yùn)用交互性的手段與方式來(lái)重構(gòu)多層次的智慧校園。

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