虚拟校园漫游系统的设计与实现

虚拟校园漫游系统的设计与实现

杨伟策

【摘 要】[摘要] 本文介绍了虚拟现实技术的基本概念和主要作用，选取浙江横店影视职业学院作为研究对象，阐述了如何设计与实现虚拟校园漫游系统。包括前期数据的采集处理到使用3dsMax进行三维场景建模、模型优化、贴图与烘焙、灯光设置等主要环节，以及运用Virtools实现漫游交互功能。 【期刊名称】太原城市职业技术学院学报 【年(卷),期】2015(000)004 【总页数】3

【关键词】[关键词] 虚拟校园；3dsMax；三维建模；Virtools

虚拟校园漫游系统是基于计算机虚拟现实技术开发实现的。虚拟现实技术是利用计算机图形学技术对真实的客观世界进行逼真的模拟再现，通过利用传感器技术或输入设备等手段，让用户在虚拟空间中有一种身临其境的感受，能够与虚拟空间的对象进行相互作用且得到反馈。虚拟现实技术生成的系统有多种不同类型，其中桌面虚拟现实系统是最为普遍、相对最容易实现的系统。该系统运用计算机设计软件对现实空间进行模拟，用户透过计算机屏幕、鼠标、键盘等设备实现与虚拟空间的交互。

开发虚拟校园系统是校园信息化、数字化建设的重要组成部分，也是现代化校园建设的必然要求。一个三维可视化、有声有色的虚拟校园漫游系统可以让来访者立体式全方位游览真实模拟的校园环境，参观教学设施，了解教学资源，体验生活环境，有利于全面展示学院形象，提高学校的知名度。另外，虚拟校园漫游系统还能够起到辅助校园规划和建设的重要参考作用，校园建设的设计

者、决策者可以充分利用三维虚拟校园直观检验校园未来的环境布局，为科学决策提供有利的保障。本文以浙江横店影视职业学院为例，旨在探讨主要基于三维设计软件3dMax和虚拟现实技术软件Virtools来设计和实现一个仿真性较高，且具有良好用户体验功能的虚拟校园漫游系统。

一、设计软件和主要流程

虚拟校园漫游系统设计制作的关键软件是3dsMax和Virtools。3dsMax是一款十分流行、应用广泛的三维设计软件，由美国Autodesk公司开发，目前最新版本是2015版，它在三维游戏设计、建筑动画设计、虚拟现实设计等方面表现突出，在影视特效设计、三维动画设计等方面也有不俗表现。Virtools是一款基于3dsMax等三维设计软件的交互式内容整合插件，利用该插件自带的逻辑行为、人工智能等互动模块可以设计实现三维作品的交互功能。除以上两款软件之外，平面设计软件Photoshop和绘图软件AutoCAD也必不可少。 虚拟校园漫游系统总体设计流程是：(1)素材采集与处理；(2)三维模型创建；(3)模型的优化与整合；(4)贴图与烘焙；(5)交互功能设计；(6)发布系统。虚拟校园漫游系统设计完成后，用户就能够通过桌面视窗多视角全方位浏览浙江横店影视职业学院校园全貌，可以选择漫游方式，如沿路径自动漫游或者自由手动漫游，也可以通过鼠标操作实现视线平移、旋转、放大等效果。

二、素材采集与处理

为了完整准确地表现真实的校园环境，必须采集和处理校园的相关信息，为三维建筑和地形环境模型的创建提供依据。信息包括三维空间数据信息和图像信息两部分，主要包括以下几个方面：（1）收集整理校园建筑相关平面图、立面图，也可以通过实际测量获得建筑物各项数据；（2）通过AutoCAD软件进行

建筑二维平面图的绘制；（3）利用数码相机进行校园建筑和景观拍摄，用以三维建模时的参照和真实的纹理贴图处理；（4）利用贴图素材库搜集各类贴图，比如各种绿化植物贴图、砖墙贴图等。

三、校园场景三维建模

三维模型制作的好坏直接影响虚拟校园的呈现，所以在三维模型的创建过程中应该尽可能准确。虚拟校园漫游系统中需要创建的三维模型主要包括校园建筑物模型和地形、环境等模型。3dsMax有多种不同的建模方法，比如基于多边形的建模，基于面片的建模，以及基于样条线的放样建模等等，我们需要根据建模对象不同的结构特点，选择合适的建模方法。 1.建筑物的三维建模

学院的建筑物主要包括教学楼、实训楼、图书馆、餐厅、学生和教工公寓、体育馆、实验剧场等共计32栋建筑。最能直观表现校园环境特点的是建筑物，因此建筑物三维模型应按实际比例进行创建。我们通常在3dx Max中导入已经绘制好的校园建筑AutoCAD图，然后利用二维样条线创建三维模型，通常采用多边形建模、放样建模等方法。3dsMax软件具备众多修改器，例如倒角、放样、三维布尔运算、曲面变形等等，这些修改器都是建模的利器。对于建筑物的常见部件，如墙、窗、门、楼梯等，我们可使用3dsMax软件提供的AEC建模工具来创建。创建方法极为简便，每一个部件模型都有完整的比例参数，可以精确地进行调整。 2.地形与环境的三维建模

地形的创建主要是对校园及周边地面进行建模，比如建筑物周边地面、主要道路等。地形建模一般可以利用样条线建模，在二维校园地形平面图上运用样条