基于3ds max和unity 3d技術的校園虛擬漫游系統(tǒng)設計

唐云龍 陳平

摘?要：5G及網(wǎng)絡通信技術的飛速發(fā)展，在我國越來越多的學校選擇將線下的校園實地游覽通過虛擬現(xiàn)實技術，在互聯(lián)網(wǎng)上進行學校校園風光的虛擬漫游。針對這種形勢，本文從需求分析、設計、實現(xiàn)等過程詳細描述校園虛擬漫游系統(tǒng)的設計過程和關鍵技術。以安徽省某高職院校制作校園虛擬漫游系統(tǒng)為例，在平臺上，選擇運行效率更高、維護更方便的unity3d平臺，通過細化系統(tǒng)架構設計，運用3dsmax建模軟件技術制作場景中的模型，使用C#和JavaScript語言實現(xiàn)人機交互，最終以html進行融合導出，完成校園虛擬漫游系統(tǒng)設計及實現(xiàn)。系統(tǒng)經(jīng)過測試和優(yōu)化，能夠滿足學生使用，解決了因帶寬不足帶來用戶訪問流暢度不足的問題。在校園虛擬漫游系統(tǒng)設計與開發(fā)中，通過比較選擇主流的3ds?max軟件進行建模，使用unity?3d平臺實現(xiàn)人機交互，再結合網(wǎng)頁進行輸出，可以設計、實現(xiàn)以展示校園風光和建筑物為目的的虛擬漫游系統(tǒng)，同時在建模、交互設計過程中，選擇通過一定的方法對模型、代碼進行優(yōu)化，通過系統(tǒng)測試及運行，該方法可以為其他場景的虛擬漫游系統(tǒng)帶來一定的參考價值。

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實;unity?3d;交互

中圖分類號：TB???文獻標識碼：A????doi：10.19311/j.cnki.16723198.2022.16.108

0?引言

當前，智慧校園建設如火如荼，在校園展示方面，傳統(tǒng)的通過數(shù)碼照片、數(shù)字影像等方式呈現(xiàn)的校園風景，已經(jīng)不能滿足新生代大學生的需求，網(wǎng)絡技術的更新迭代，5G通信時代的到來，虛擬現(xiàn)實技術（英文Virtual?Reality，以下稱VR）的成熟，都為校園風光的呈現(xiàn)帶來了另一種視角和方式。借助VR技術及互聯(lián)網(wǎng)平臺，我們可以讓遠在千里之外的用戶，全景式、沉浸式的漫游校園，在帶來視覺新鮮感的同時，加深了對學校及校園建設的印象。

1?設計需求分析

根據(jù)甲方要求，本次項目需要旨在制作學校的一個三維虛擬場景漫游系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可以展示學校全景、功能布局、建筑設施等情況，用戶通過客戶端訪問，可以自動、手動漫游，參看學校三維虛擬建筑物的外貌、功能介紹等信息。

通過分析客戶需求，綜合考慮，設計制作出開發(fā)流程，如圖1所示。

2?設計、開發(fā)過程

2.1?構建虛擬校園模型

第一，通過Google?earth的衛(wèi)星模式，獲得學校校園地理信息，如圖2所示;利用航拍技術結合衛(wèi)星地圖對校園建筑物布局和比例關系進行精確構建，再導入到AUTOCAD中，制作平面圖。

第二，通過相機拍攝校園中各個建筑物不同角度的照片，作為模型建模的貼圖文件。

第三，將CAD制作的平面圖導入到3ds?Max軟件中，打開對象捕捉，用樣條線繪制出某個建筑物的墻體，然后使用“輪廓”命令得出墻體的厚度，再擠出墻體的高度，轉換成可編輯多邊形，右擊選擇對象屬性，在彈出的對象屬性菜單中選擇顯示屬性，勾選“背面消隱”，再在修改菜單中選擇法線得到建筑物的整體模型。

模型構建完成以后，還需要根據(jù)模型內容的材質制作貼圖文件。本次項目制作中的貼圖都是相機使用相機實地進行拍攝獲取的，因此材質很真實，但是像素分辨率較大，需要使用Photoshop等圖片處理軟件進行后期裁剪、明暗度、飽和度、像素大小等調整，所有貼圖文件需保存為jpg或者png格式，且貼圖的命名不能用中文，以免導入到unity?3D軟件中不能識別。

在3ds?max軟件中構建完成模型并貼完貼圖以后，將建筑模型文件以FBX文件格式打包導出。

2.2?在unity?3D中導入模型并構建虛擬校園場景

在unity?3D軟件中新建項目工程文件，將之前從3ds?max軟件中導出的FBX文件，保存到項目工程文件夾“assets”中，在unity?3D中進行場景編輯、燈光設置、地形繪制，同時進行物理碰撞檢測設計。

2.3?實現(xiàn)人機交互

人機交互是實現(xiàn)校園虛擬場景漫游的關鍵技術，本系統(tǒng)采用最基本的人機交互方式，采用鼠標點擊相應按鈕或鍵盤輸入WASD進行場景漫游，而場景跳轉是另一種交互，如圖1所示，用戶點擊不同的按鈕，從而進入不同的場景，關鍵代碼如下：

function?OnGUI（）{

GUI.Label（Rect（300，50，600，300），str）;

if（GUI.Button（Rect（250，450，200，50），“進入學校”））

{

Application.LoadLevel（"anshangmao01"）;

}

if（GUI.Button（Rect（800，450，200，50），“退出漫游”））{

Application.Quit（）;

3?效果展示

4?系統(tǒng)測試與優(yōu)化

在網(wǎng)絡環(huán)境下對系統(tǒng)進行測試，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在運行比較緩慢、占用網(wǎng)絡流量比較大等問題，分析原因是因為電腦配置差、網(wǎng)絡帶寬不足等引起的。因此，從使用者角度出發(fā)，我們應該對系統(tǒng)進行模型和程序兩個方面的優(yōu)化。第一，控制模型頂點數(shù)量，多個模型共享一張貼圖，將暫時不顯示的模型進行隱藏;第二，在程序代碼上，通過合理聲明變量屬性可以有效消除代碼冗余，優(yōu)化代碼。如可將在整個場景中經(jīng)常需要用到的變量，設置為全局變量，這樣就可以跨場景全局調用;通過將對象移出攝像機范圍、移回原位而不是采用代碼的方式來實現(xiàn)對象的暫時隱藏、顯示。

5?結束語

本文以某高校校園虛擬漫游系統(tǒng)的設計、實現(xiàn)過程為例，深入探討基于3ds?max、unity?3D技術的校園虛擬漫游系統(tǒng)設計、實現(xiàn)的方法以及關鍵技術。整個開發(fā)過程是使用3ds?max進行模型構建，再運用unity?3D實現(xiàn)人機交互，最后通過HTML格式進行導出，并對系統(tǒng)進行測試，從模型、代碼等方面提出優(yōu)化方案，最終測試表明系統(tǒng)基本能夠滿足學生用戶的使用。

參考文獻

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