基于3DS MAX和Unity3D校园虚拟漫游系统的研究
李 旭 王世发 慈为涛 司春景 姚江河*
【摘 要】摘要：本文以塔里木大学数字虚拟漫游的研究为主要内容，利用3DS MAX 和 Unity3D 引擎等工具，设计完成塔里木大学虚拟漫游系统。系统以第三人称视角进行虚拟校园漫游，使用者可直观自控角色的一举一动，増加系统交互性。此系统的建设可为塔里木大学提升文化内涵起到宣传作用；为校园规划提供参考资料和依据；促进校园管理数字化，有利于实现大学远程教育，加快校园数字化建设。
【期刊名称】塔里木大学学报 【年(卷),期】2015(027)002 【总页数】4
【关键词】塔里木大学； 数字； 虚拟漫游系统
计算机科学研究的一个重要方向就是虚拟现实技术，“数字校园”引入虚拟现实技术，可以为学校的宣传和游览提供一种新的方式和方法。传统的虚拟现实技术，如基于静态图像处理的初级虚拟实境技术 QuickTime VR 和虚拟现实建模语言 VRML，虽然精确性较高,但交互性差，漫游速度因其本性影响，系统结构过于繁冗，并且都是以第一人称的视角来设计的。校园虚拟漫游系统的研究，有利于校园形象的宣传与展示，并且对校园的进一步数字化建设和远景规划提供真实可靠的可视化平台。本文研究以校园虚拟漫游系统为研究对象,系统采用三维立体的方式以增强立体感，而且还可以以第三人称视角漫游整个校园，借助3DS MAX三维建模软件和Unity3D引擎开发一款校园虚拟漫游系统，可以使用户对学校对学校的了解有更直观、更具体。
1 系统设计思想
虚拟漫游系统开发的必要条件是要具有软件工程的思想，从软件需求分析入手，各个模块功能的设计与实现。首先使用AutoCAD软件绘制学校的平面图，利用相机拍摄相关建筑物图片，对测量不准确的建筑物进行补测， 再利用3DS MAX三维建模软件对校园中建筑物进行建模, 然后将建模文件导入到Unity引擎中，第二步进行模型的贴图，添加灯光效果。构建场景完成后再进行系统交互设计, 该交互设计包括漫游行走的交互、界面菜单的交互，该漫游系统完成后进行性能测试，生成可执行文件和网络文件，此文件更具有精确性、真实性和无限的可操作性。整个开发流程如图1所示。
2 设计中的关键技术
2.1 Unity3D
Unity3D是一个多平台的专业3D游戏开发引擎，它具有出色的高级渲染效果和用户定制支持，具有高度优化的图形渲染管道，支持DirectX和OpenGL[1]。其内置的NVIDIA、PhysX 物理引擎能够实现逼真的互动，并提供了支持柔和阴影与烘焙高度完善的光影渲染系统。而且Unity 3D具有方便的可视化创作环境，使用常见的C#、JavaScript和Boo编程语言作为脚本语言，并且针对Unity引擎，还有很多出色的插件供开发者使用，如PlayMaker、NGUI等，使用这些插件可以使开发者多快好省地完成一些功能[2]。 2.2 场景建模技术
虚拟场景中漫游系统的核心是三维模型，其好坏将影响系统漫游效果以及场景的逼真程度[3]。在做好数据采集、建筑测量等前期准备后，就要进行校园物体的建模工作了。建模是根据前期的造型设计，通过3D MAX软件绘制出校园物
体的三维模型。需要建模的物体有很多，而且模型的创建也要经过建模、材质和贴图、灯光、渲染等一系列步骤，因此场景建模是一个细致而繁重的过程。 2.3 漫游交互技术
漫游是虚拟校园的关键， 交互是实现漫游的方式[4]。Unity引擎中的交互功能是通过对游戏物体编写控制脚本来实现的。Unity同时支持JavaScript、C#和Boo三种脚本语言，而且Unity引擎还支持在同一个项目中同时使用多种脚本语言来进行脚本的编写[5]。 2.4 碰撞检测技术
碰撞检测技术是模拟真实环境中在遇到障碍物时物体发生的本能反应， 很多时候，当我们的主角与其他GameObject(游戏物体)发生碰撞时，我们需要做一些特殊的事情，比如遇到墙壁时, 不能前行, 避免角色在场景中出现穿墙而入等一些离奇的行为。在Unity3d中，能检测碰撞发生的方式有两种，一种是利用碰撞器，另一种则是利用触发器。本文研究利用碰撞器进行碰撞检测[6]。 本研究的校园虚拟漫游系统是以塔里木大学校园为设计目标的。校园整体呈长方形，南北窄，东西长。教学区由重点实验室、教学楼和图书馆等组成；办公区由行政楼和后勤保安等部门组成；生活娱乐区由小市场、食堂、学生宿舍、澡堂、操场等组成；以及由道路、花草、树木、路灯等小品构成的辅助设施。
3 校园虚拟漫游系统详细设计
3.1 数据采集
为了将校园环境中的建筑物、道路、花草树木等对象描述的更加生动准确，以达到逼真的仿真效果。首先根据地图及影像图绘制出校园的CAD平面图，平面图对校园中空间的构成十分重要。然后对花草树木、建筑物等用数码相机拍
基于3DS MAX和Unity3D校园虚拟漫游系统的研究
