基于VGS技術的虛擬校園設計與實現(xiàn)

吳炳帥

[摘要]以濰坊學院虛擬校園的開發(fā)為例,將虛擬校園的規(guī)劃建設與虛擬現(xiàn)實技術、多媒體技術和網(wǎng)絡技術進行有機的結合。采用Google SketchUp建模,利用VGS技術建立多種技術相結合的虛擬校園導航系統(tǒng)。該系統(tǒng)提供自主漫游、自動漫游、語音解說、文字介紹、鳥瞰圖、按建筑和教學系部查詢等功能。為虛擬現(xiàn)實技術的實際應用提供有益的嘗試。

[關鍵詞]虛擬現(xiàn)實虛擬校園VGSWebmax

中圖分類號:TP3文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1210063-01

虛擬現(xiàn)實技術(Virtual Reality,簡稱VR)是指利用計算機生成一種模擬環(huán)境,并通過多種專用設備該環(huán)境使用戶“投入”到中,實現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進行自然交互的技術[1]。參與者能夠在這個環(huán)境進行中交互式的游覽、查詢等多種操作。VR技術具有“沉浸性(Immersion)”、“交互性(Interaction)”和“想像性(Imagination)”三大特性[2],全面超越傳統(tǒng)的二維圖像表現(xiàn)能力。虛擬現(xiàn)實技術的網(wǎng)絡化應用稱為web虛擬現(xiàn)實技術。隨著web虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展,以及數(shù)字地球概念的提出和廣泛的實踐,大學校園數(shù)字化和虛擬化(虛擬校園)的研究與構建也越來越多。

一、總體設計

濰坊學院坐落在世界著名的風箏之都、中國優(yōu)秀旅游城市山東省濰坊市。校區(qū)占地1800余畝,校舍建筑面積75萬平方米。基于虛擬現(xiàn)實技術沉浸性、交互性和想像性三大特點,結合學院的自身特點對濰坊學院虛擬校園漫游系統(tǒng)設計目標如下:

1.實現(xiàn)網(wǎng)絡化應用,是虛擬校園通過網(wǎng)絡即可瀏覽。同時對計算機性能要求適合大多數(shù)計算機配置。

2.對主要景觀如教學樓、噴泉、人工湖等制作精致模型,做到盡量接近現(xiàn)實。

3.訪問者可以通過自動導覽在校園內(nèi)按固定路線游覽,也可以通過鍵盤鼠標控制隨意游覽。

4.設置鳥瞰圖、旋轉(zhuǎn)圖、地圖導航最大化方便對校園的整體了解。

5.配備聲音解說、及文字介紹。

6.設置多頁面導航、院系鏈接及常用信息服務。

二、數(shù)字模型的建立

(一)信息采集。信息采集是虛擬校園建立的基礎,包括數(shù)據(jù)信息和圖像信息兩部分。通過學校建設平面圖和實際測量得到各項數(shù)據(jù)信息。通過數(shù)碼相機拍照及專業(yè)素材庫收集整理各項貼圖材質(zhì)。在完成信息采集之后進行學校三維模型的建模與渲染。

(二)建模渲染。虛擬校園的最終效果與三維模型的質(zhì)量息息相關。通過對現(xiàn)有建模軟件的調(diào)查分析,最終采用SketchUp進行建模。SketchUp軟件是一款應用于建筑領域的全新三維設計軟件。其建模簡單明了,同時模型質(zhì)量符合虛擬校園的要求。模型建立完成之后導入3dmax中,設置材質(zhì)貼圖、陽光、環(huán)境等。設置完成后進行烘焙渲染。

三、虛擬設置

VGS(一種基于瀏覽器的三維網(wǎng)頁技術)是Web3D領域中國唯一的專利技術,相對國外同類技術,運算速度更快,并在三維場景數(shù)據(jù)壓縮上有絕對優(yōu)勢,WebMax就是基于VGS工具軟件。目前該軟件為免費使用,無功能限制。

本項目從實際需求出發(fā)采用VGS技術為基礎,將多媒體技術、網(wǎng)絡技術進行有效的結合。

在3dmax中針對虛擬校園的需要制作以下事項:

(1)漫游動畫路徑設置。(2)汽車行走等動畫設置。(3)景點相機設置。(4)地面及建筑碰撞包圍盒。

制作完成之后通過導出插件導出以*.s3d的格式導入到webmax軟件進行設置。在webmax中完成碰撞、相機、天空、導航圖等各種設置。

(一)優(yōu)化與發(fā)布。限于網(wǎng)絡發(fā)布及計算機性能的要求,所有樹木以單面片的方式模擬。貼圖使用兩層jpg格式圖片疊加生成透明效果。同時將其設置成設置成正對相機。

噴泉電子屏等動態(tài)貼圖采用tga格式帶通道的序列圖片進行模擬。

設置地面及碰撞物體并隱藏。

(二)導航界面制作。二維互動界面采用html頁面編輯與webmax二維編輯結合的方式。

在html頁面中添加spry選項卡式面板,分別為導航一、導航二、院系鏈接、信息服務。在photoshop中編輯二維界面圖像,通過切片方式導入到html中。

導航圖制作使用在3dmax中讀取的三維坐標數(shù)據(jù)在webmax中添加png格式導航圖,保留有效的導航區(qū)域。

在webmax二維編輯中添加幫助、音樂等圖標及函數(shù)名。

(三)優(yōu)化及互動。Webmax支持Javascript編程。在html中通過Java

Script的編寫完成互動的操作。

基于二維導航界面,實現(xiàn)點擊圖片調(diào)用Javascript:

相機切換的命令實現(xiàn):

Function 函數(shù)名()

{

VGS2.SetCurrentCameraByName("相機名");

VGS2.SetWalkCtrl_ManualParam(0.5, 0.8, 0.7, 0.5, 180);

}

自動導航的實現(xiàn):

function調(diào)用的函數(shù)名()

VGS2.PlayCameraKfr("相機名",-1);

VGS2.GotoFrame(0);

VGS2.PlayKeyFrame();

//VGS2.StopCameraKfr("相機名");

VGS2.CurCamGotoFrame(0);

VGS2.SetCurrentCameraByName("相機名");

}

太陽光暈的實現(xiàn):

VGS2.CreateLensFlare(70000, 35000, -20000, 1);

幫助及音樂的實現(xiàn),查詢的實現(xiàn)同樣利用html中的Javascript的編寫。

四、結語

通過將多媒體技術、虛擬現(xiàn)實技術、網(wǎng)絡技術等的有效結合,創(chuàng)建了美觀、方便的濰坊學院虛擬校園導航系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有兩種顯示模式,具備自動漫游、車載、航拍等多種游覽方式,選項卡式的導航條有效的解決了景點過多不好排列的問題。對虛擬現(xiàn)實技術的實用化作了有益的嘗試。

參考文獻:

[l]申蔚、夏立文,虛擬現(xiàn)實技術[M].北京希望電子出版社,2002,09(1):4.

[2]黃秀常、全秋燕、葉春紅,基于VRML的虛擬校園漫游系統(tǒng)[J].電腦知識與技術,2005,35,097.