基于Unity3D的虛擬校史館漫游交互系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用
——以遼寧省交通高等?？茖W(xué)校校史館為例

張 昉

(遼寧省交通高等?？茖W(xué)校，遼寧 沈陽(yáng) 100122)

0 引言

隨著第三代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)逐漸與Web技術(shù)相融合，創(chuàng)造出許多基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬環(huán)境。虛擬博覽會(huì)、虛擬太空、虛擬社區(qū)等項(xiàng)目成為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的新方向。這種新興的Web VR(網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí))技術(shù)，將現(xiàn)實(shí)中的展覽館搬到了網(wǎng)絡(luò)，用戶在足不出戶的情況下，就可以進(jìn)行參觀瀏覽。對(duì)于學(xué)校而言，基于Web的虛擬校史一方面有利于發(fā)揚(yáng)學(xué)校歷史文化傳承，另一方面解決了學(xué)校校史館參觀場(chǎng)地局限和時(shí)間限制等問(wèn)題，同時(shí)為我校開(kāi)展新技術(shù)研究提供了更好的平臺(tái)。本文以遼寧省交通高等專科學(xué)校虛擬校史館為例，從開(kāi)發(fā)虛擬校史館意義、系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程和支持運(yùn)行方式等方面進(jìn)行探討。

1 開(kāi)發(fā)虛擬校史館的意義

VR校史館系統(tǒng)以遼寧省交通高等?？茖W(xué)校校史館為背景，采用Unity3D 技術(shù)與Web技術(shù)，模擬現(xiàn)有校史館，用戶可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽方式參觀校史館。該系統(tǒng)具備廣泛的服務(wù)功能，能夠解決很多實(shí)際問(wèn)題。

1.1 解決地域性問(wèn)題

在現(xiàn)實(shí)生活中，參展者必須先到達(dá)展覽館所在地才能進(jìn)去游覽。因地域限制或場(chǎng)館開(kāi)放時(shí)間等客觀原因，實(shí)地參觀無(wú)法實(shí)現(xiàn)。VR校史館系統(tǒng)能很好地解決該問(wèn)題，讓更多人都能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽展覽館[1]。

1.2 解決實(shí)地展覽館人數(shù)限制的問(wèn)題

因參觀人數(shù)、參觀時(shí)間以及參觀場(chǎng)地保護(hù)性等客觀原因，一般實(shí)地展廳的人數(shù)是有一個(gè)明確的上線規(guī)定的，如果超出了這個(gè)上線，就影響參與者的參展體驗(yàn)，還會(huì)造成工作人員的工作壓力。VR校史館系統(tǒng)就可以很好地緩解這個(gè)問(wèn)題。用戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)展覽館進(jìn)行參觀，而校方也可以在不影響展廳普及的情況下，限制參觀人數(shù)、場(chǎng)次。

1.3 可360°參觀，具備交互性、沉浸性和可擴(kuò)展性

現(xiàn)實(shí)展覽館采用實(shí)體展示方式，其功能有限，且價(jià)格不菲。而網(wǎng)絡(luò)虛擬展覽館有強(qiáng)大的交互性、沉浸性和可擴(kuò)展性。其可以讓參觀者沉浸式體驗(yàn)展館，不受到其他觀者影響，具備交互性可以讓觀者快速切換參觀地點(diǎn)更人性化地進(jìn)行地理位置轉(zhuǎn)移，甚至可以穿梭在各個(gè)展廳之間，告別傳統(tǒng)緩慢的步行方式[2]。同時(shí)虛擬展覽館還具備擴(kuò)展功能，根據(jù)主辦方需求虛擬增加展館，為未來(lái)實(shí)際場(chǎng)館建設(shè)提供參考。更重要的一點(diǎn)是，他的展品可以360°全方面展示，游客可以通過(guò)鼠標(biāo)操作，全方位地了解這些展品。

1.4 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的藝術(shù)表現(xiàn)

網(wǎng)絡(luò)數(shù)字展覽館可以在對(duì)現(xiàn)實(shí)展覽館的高度還原基礎(chǔ)上進(jìn)行新的創(chuàng)造，源于現(xiàn)實(shí)，而高于現(xiàn)實(shí)。通過(guò)鏡頭控制，特效效果，新穎的交互，多元化的功能，達(dá)到現(xiàn)實(shí)展覽館無(wú)法到達(dá)的藝術(shù)新高度[3]。

2 虛擬校史館模塊化設(shè)計(jì)

本課題以遼寧省交通高等?？茖W(xué)校校史館為背景，針對(duì)校史館的序廳、歷史沿革廳、建設(shè)成就廳、專題展示廳、未來(lái)展望廳等5個(gè)部分，建立一個(gè)Unity3D 和Web 技術(shù)相結(jié)合的校史館漫游系統(tǒng)。研究并設(shè)計(jì)出校史館系統(tǒng)中的各個(gè)模塊并逐一實(shí)現(xiàn)。

首先系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境選擇支持多平臺(tái)多功能游戲開(kāi)發(fā)軟件Unity3D，該軟件支持Java Script、C#和Boo這3種腳本語(yǔ)言。本文所述的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)選用C#進(jìn)行編程。

結(jié)合前期調(diào)研，設(shè)計(jì)VR校史館系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

用戶以B/S結(jié)構(gòu)方式，通過(guò)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)地址打開(kāi)服務(wù)器端的VR校史館系統(tǒng)，結(jié)合鼠標(biāo)、鍵盤以及切換按鈕等進(jìn)行瀏覽訪問(wèn)。

根據(jù)校史館系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，設(shè)計(jì)WebVR校史館系統(tǒng)的功能模塊如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能框

系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)主要分漫游功能模塊和場(chǎng)景切換功能模塊。其中場(chǎng)景漫游功能模塊通過(guò)鼠標(biāo)滑動(dòng)和鍵盤方向鍵控制，實(shí)現(xiàn)360°觀賞效果可以對(duì)序廳、歷史沿革廳、建設(shè)成就廳、專題展示廳、未來(lái)展望廳等5個(gè)部分進(jìn)行漫游式瀏覽。場(chǎng)景切換功能模塊設(shè)計(jì)則是根據(jù)參觀需求能夠通過(guò)首界面上A、B、C 3個(gè)命令按鈕實(shí)現(xiàn)校史館場(chǎng)景快速切換，滿足因不同參觀目的用戶實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景轉(zhuǎn)移、穿梭功能。

3 虛擬校史館開(kāi)發(fā)流程

根據(jù)系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)，結(jié)合軟件工程開(kāi)發(fā)流程，再對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行需求分析、調(diào)研之后，首先對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行二維數(shù)據(jù)信息采集。根據(jù)實(shí)地測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)合CAD制圖軟件生成平面圖紙，使用Sketch Up快速建模軟件生成場(chǎng)館模型，最后在Unity 3D軟件中將完成整體場(chǎng)景的搭建。同時(shí)使用C#編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的漫游和交互操作。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中使用黑白盒進(jìn)行功能測(cè)試。開(kāi)發(fā)流程如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程

4 虛擬校史館運(yùn)行方式設(shè)計(jì)

根據(jù)VR校史館功能設(shè)計(jì)，考慮一些用戶因網(wǎng)絡(luò)硬件或網(wǎng)絡(luò)安全限制等問(wèn)題，系統(tǒng)生成可執(zhí)行程序安裝包，支持客戶端服務(wù)器瀏覽方式(C/S)。用戶可以從網(wǎng)頁(yè)下載安裝包，安裝到個(gè)人PC上，進(jìn)行VR校史館漫游參觀。因此該系統(tǒng)滿足瀏覽器/服務(wù)器(B/S)和客戶端/服務(wù)器(C/S)兩種使用方式。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，VR校史館系統(tǒng)具備廣泛、明確的意義，能夠便利地展示學(xué)校教育教學(xué)成果，有利于學(xué)校開(kāi)展人文和德育教育，對(duì)學(xué)生素質(zhì)教育、基因傳承、校風(fēng)建設(shè)等具有現(xiàn)實(shí)意義。