基于Unity3D的人防工程三維可視化設(shè)計(jì)

張昆 王星東 孟超

摘 要：以人防工程的建筑物結(jié)構(gòu)和地形為模板，通過三維建模軟件3DS MAX構(gòu)建人防工程三維模型，并進(jìn)行紋理貼圖。然后將模型以FBX格式導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D中，實(shí)現(xiàn)交互及漫游功能，最后生成一個(gè)能夠在PC機(jī)上獨(dú)立運(yùn)行的人防三維系統(tǒng)。此系統(tǒng)可通過第一人稱視角漫游、進(jìn)行防空演練模擬、定點(diǎn)定位、展示人防工程相關(guān)的圖片和音頻資料。

關(guān)鍵詞：3DS MAX；三維建模；人防工程；Unity3D

中圖分類號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）23-0036-02

3D Visualization Design of Civil Air Defense Projects Based on Unity3D

ZHANG Kun WANG Xingdong MENG Chao

（College of Information Science and Engineering， Henan University of Technology，Zhengzhou Henan 450001）

Abstract： Taking the structure and terrain of the existing civil air defense projects as the template， and the 3D model of civil air defense engineering was constructed by 3DS MAX， and the texture mapping was constructed. Then the model was introduced into the Unity3D by FBX format， and the interaction and roaming function could be realized. Finally， a three-dimensional system of civil defense which could run independently on the PC machine was generated. The system could cruise through the first person perspective， conduct air defense exercise simulation， fix point positioning， display relevant pictures and audio data of civil air defense works.

Keywords： 3DS MAX；3D modeling；civil air defense projects；Unity3D

人防工程，也稱為人防工事，是在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期為了保障人力物力、醫(yī)療救護(hù)和人防指揮而修建的地下建筑以及用來防空的地下室，能夠有效地防止空襲，保護(hù)人力物力，為戰(zhàn)爭(zhēng)勝利提供保障[1]。自第二次世界大戰(zhàn)以來，人防工程開始被各國重視，并且在國內(nèi)外得到了迅速發(fā)展。其中美國已經(jīng)建造了能夠容納2.4億人的人防工程，約占其總?cè)丝诘?5%。瑞士建有1 600多個(gè)民防指揮所，20多萬個(gè)人員掩蔽部，可實(shí)現(xiàn)全國所有人口都有掩蔽位置。國內(nèi)最早的人防工程是始于20世紀(jì)60年代掀起的“深挖洞，廣積糧”的浪潮之時(shí)。時(shí)至今日，計(jì)算機(jī)三維技術(shù)推動(dòng)著各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展，國內(nèi)人防工程已發(fā)展到能夠與發(fā)達(dá)國家相媲美的水準(zhǔn)。計(jì)算機(jī)三維技術(shù)是可利用現(xiàn)代高科技手段生成沉浸交互式虛擬場(chǎng)景，該技術(shù)目前已成為信息技術(shù)中一個(gè)被廣泛關(guān)注、研究及開發(fā)的重點(diǎn)。

1 信息的采集與模型的建立

1.1 信息的采集

在建立人防工程建筑物模型之前，必須具有建筑物的深度、高度、比例等信息。為保證建筑物信息的真實(shí)準(zhǔn)確性，一般采用實(shí)地測(cè)量拍攝。對(duì)個(gè)別特殊地物進(jìn)行多次測(cè)量并求平均值。拍攝時(shí)的照片質(zhì)量將會(huì)直接影響后期人防工程整個(gè)場(chǎng)景的效果，所以對(duì)拍攝時(shí)的光照條件、拍攝角度、拍攝方式、照片分辨率等均有較高的要求。此外，還要注意人防建筑物的整體照片和細(xì)節(jié)效果，盡量減少拍照的數(shù)量。

1.2 模型的建立

三維模型是整個(gè)場(chǎng)景中的主體，直接關(guān)系后期用戶的體驗(yàn)。利用3DS MAX軟件中多邊形建模法進(jìn)行建模，把模型轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形，然后打開修改器面板進(jìn)行點(diǎn)線面的修改，根據(jù)需要進(jìn)行編輯。模型不能過于簡(jiǎn)單，過于簡(jiǎn)單的模型的面數(shù)會(huì)很少，這樣會(huì)使模型的許多細(xì)節(jié)都不能展示出來，最終導(dǎo)致模型與真實(shí)相差太遠(yuǎn)；但建筑物的面數(shù)也不能太多，面太多會(huì)導(dǎo)致文件過大，可能會(huì)使系統(tǒng)運(yùn)行卡頓，并且不容易渲染，影響用戶的體驗(yàn)效果。所以，一般采用折中的方法，即用少量的面來模擬出真實(shí)世界中的三維建筑物或者刪除掉一些不可見的面[2]。為使模型看起來更加真實(shí)，使用UVW貼圖修改器調(diào)整貼圖大小和分布情況。

2 模型的導(dǎo)入和場(chǎng)景的建立

2.1 模型的導(dǎo)入

首先，將完成的模型以FBX格式導(dǎo)出，導(dǎo)出時(shí)需要設(shè)置單位，注意選擇嵌入媒體，否則會(huì)導(dǎo)致貼圖丟失。然后，把導(dǎo)出的FBX文件導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D中，這時(shí)會(huì)自動(dòng)生成材質(zhì)球，需要設(shè)置材質(zhì)球、對(duì)貼圖類型選擇和貼圖等。將3DS MAX在默認(rèn)設(shè)置下導(dǎo)出的模型導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D中會(huì)出現(xiàn)X軸心反向偏轉(zhuǎn)，所以導(dǎo)出前需將整個(gè)模型沿X軸旋轉(zhuǎn)90°。

2.2 場(chǎng)景的建立

構(gòu)建場(chǎng)景時(shí)，首先要加載二維平面圖，然后把之前的貼圖導(dǎo)入項(xiàng)目所對(duì)應(yīng)的文件夾，再將模型文件拖入場(chǎng)景文件夾中，在Unity3D模型庫中選擇比較合適的模型，從整體上把握模型的尺寸和顏色。為豐富場(chǎng)景，可以適當(dāng)添加樹木花草，還可以進(jìn)一步調(diào)整光源顯示效果、粒子效果等[3]。

3 軟件的發(fā)布

首先，選擇所創(chuàng)建的場(chǎng)景，此系統(tǒng)包含第一人稱漫游、防空演練、定點(diǎn)定位等多個(gè)場(chǎng)景。因?yàn)榘l(fā)布后系統(tǒng)是按索引值載入場(chǎng)景的，所以首頁場(chǎng)景索引必須為0，再依次添加其他場(chǎng)景。然后，選擇目標(biāo)平臺(tái)，以PC平臺(tái)的形式發(fā)布。做好發(fā)布的準(zhǔn)備后Unity3D會(huì)生成一個(gè)數(shù)據(jù)文件夾和一個(gè).exe可執(zhí)行文件。運(yùn)行文件，系統(tǒng)即可運(yùn)行，且操作界面友好。如圖1所示。

4 結(jié)語

本設(shè)計(jì)是通過三維建模軟件制作的三維可視化人防系統(tǒng)，包含大量人防建筑、地形、樹木等模型。該系統(tǒng)可以讓用戶用以第一人稱進(jìn)行人防演練、漫游、定點(diǎn)定位、觀看音視頻，使用戶真正體驗(yàn)交互式的三維人防系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李紅波，李博成.淺談人防工程的平戰(zhàn)結(jié)合[J].浙江建筑，2010（5）：8-10.

[2]付從梅.人防工程三維可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西安：西安科技大學(xué)，2014.

[3]朱玉.基于Unity3D漫游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J].信息安全與技術(shù)，2014（12）：78-81.