VR虛擬實(shí)驗(yàn)室模型建設(shè)方案設(shè)計(jì)

葛 田

(蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程學(xué)院,蕪湖 241000)

近幾年來(lái)教育行業(yè)與VR技術(shù)飛速融合,互相促進(jìn)。其中的VR場(chǎng)景如虛擬校園、虛擬實(shí)驗(yàn)室、VR看房等項(xiàng)目增加了人們的體驗(yàn)感和學(xué)習(xí)興趣。VR實(shí)驗(yàn)則打破了以往實(shí)際實(shí)驗(yàn)環(huán)境的種種局限性,增加了人們的動(dòng)手能力,并降低了實(shí)驗(yàn)成本和風(fēng)險(xiǎn)。本文以高校軟件技術(shù)實(shí)驗(yàn)室為例討論了VR虛擬場(chǎng)景建設(shè)的流程和主要步驟,以及常見需要注意的幾個(gè)問(wèn)題。

一、VR環(huán)境建設(shè)流程

VR環(huán)境的設(shè)計(jì)到開發(fā)有以下幾個(gè)主要流程。人工丈量測(cè)算現(xiàn)實(shí)環(huán)境的尺寸并在CAD工程制圖軟件里面完成電子稿。CAD平面圖完成后導(dǎo)入三維軟件制作虛擬模型,這個(gè)過(guò)程尤其要注意單位的選擇。3DS MAX軟件在制作環(huán)境、建筑模型的時(shí)候有制作快速、簡(jiǎn)易的優(yōu)勢(shì),所以本文選擇使用3DS MAX完成實(shí)驗(yàn)室模型的設(shè)計(jì)。三維模型完成后導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D軟件,完成天空環(huán)境,瀏覽路線,操作按鍵等其他設(shè)計(jì)后就可以在VR頭盔中直接觀看最終的VR效果。VR環(huán)境建模制作流程,如圖1所示。

圖1 VR環(huán)境制作流程圖

二、CAD制作實(shí)驗(yàn)室工程平面圖

本文選擇蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)樓,由人工測(cè)繪,手繪出實(shí)驗(yàn)樓平面圖的工程圖。而后在CAD工程制圖軟件中繪制電子稿,并做出標(biāo)注,如圖2所示。CAD制圖軟件在VR環(huán)境設(shè)計(jì)中有著不可或缺的作用,是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。

圖2 實(shí)驗(yàn)樓工程圖

三、虛擬實(shí)驗(yàn)室三維模型的建立

3DS MAX軟件通過(guò)導(dǎo)入工具對(duì)實(shí)驗(yàn)室DWG文件進(jìn)行編輯,以工程圖為基礎(chǔ)在頂視圖建模。利用可編輯多邊形設(shè)計(jì)工具建立實(shí)驗(yàn)室主體,通過(guò)頂點(diǎn)和邊的調(diào)整制作墻面。3DS MAX自帶門、窗等對(duì)象,可以選擇推拉窗戶和樞軸門建模。建模完成后貼材質(zhì)并進(jìn)行材質(zhì)的烘焙,最后導(dǎo)出FBX文件格式的對(duì)象。FBX格式是支持三個(gè)點(diǎn)以上的面的通用三維模型格式。FBX支持所有主要的三維、二維對(duì)象和多媒體信息等元素。

虛擬實(shí)驗(yàn)室建模制作流程,如圖3所示:

圖3 導(dǎo)入CAD施工圖

(一)導(dǎo)入施工圖:導(dǎo)入前需要先在3DS MAX設(shè)置單位,一般以mm或者cm單位為主。

(二)建立墻面:墻面模型建立有多種選擇,常見的方式是以CAD圖為基礎(chǔ),是以樣條線勾勒墻體輪廓,后用擠出工具將需要的墻體擠壓出來(lái)。利用可編輯多邊形工具對(duì)墻面上的門窗的位置進(jìn)行切割。墻面的另一種建模方式是直接使用box標(biāo)準(zhǔn)基本體,轉(zhuǎn)換為多邊形后使用法線翻轉(zhuǎn)工具,是完成室內(nèi)模型最快的編輯方式,如圖4所示。但使用這種方法建模后要解決墻體是否需要厚度的問(wèn)題。

圖4 墻體建模

(三)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室其他模型:利用軟件設(shè)計(jì)或?qū)腴T窗、電腦和桌椅等模型。

(四)保存并導(dǎo)出FBX模型:如果需要在Unity 3D軟件中設(shè)計(jì)觸發(fā)式開門關(guān)門的動(dòng)畫,則門的模型可以先不建模。在Unity 3D中建立門和門軸,編輯觸發(fā)器代碼進(jìn)行動(dòng)畫設(shè)置,如圖5所示。

圖5 實(shí)驗(yàn)室三維建模

(五)FBX模型導(dǎo)入U(xiǎn)nity 3D: Model文件夾右擊,選擇導(dǎo)入新對(duì)象,將實(shí)驗(yàn)室模型加入模型庫(kù)。如果模型帶有材質(zhì)則需要將紋理材質(zhì)導(dǎo)入Pictures中,則需要在Materials中創(chuàng)建一個(gè)Material,選擇導(dǎo)入的材質(zhì)圖片,如圖6所示。

圖6 模型導(dǎo)入U(xiǎn)nity 3D

四、結(jié)語(yǔ)

本研究完成了VR環(huán)境建模的部分,以實(shí)驗(yàn)室建模為例,闡述了VR環(huán)境模型建立所需的測(cè)量、建模流程,提出了二維和三維軟件建模時(shí)需要注意的問(wèn)題。3DS MAX軟件建模的優(yōu)勢(shì)在同類三維軟件中尤其突出,它提高了三維模型的質(zhì)量,且大幅提高了環(huán)境建模的效率。