虛擬校園漫游系統設計與應用

秦傳文，李闖吉林建筑大學

虛擬校園漫游系統設計與應用

秦傳文，李闖
吉林建筑大學

摘要：虛擬現實技術近年來得到飛速發展，應用領域十分廣泛。本文以吉林建筑大學為例，探討了基于Unity3D的虛擬三維校園漫游系統的創建流程，探討了建設多虛擬數字化校園系統的關鍵性技術。意在建立一個虛擬校園交互系統，展示校風校貌、豐富校園文化。

前言

隨著計算機技術的普及，校園信息化建設步伐也不斷加快，虛擬校園漫游系統作為校園信息化建設的重要內容，具有很強的開發潛力。現在互聯網上所運營的虛擬校園系統緊緊停留在2.5維的層面上，瀏覽視角無法自由轉動，達不到預期宣傳效果。隨著計算機硬件、軟件的發展，目前已經出現了三維虛擬校園漫游系統。

三維比二維平面更直觀形象，更逼近校園的實景，這樣虛擬校園漫游系統就可以幫助廣大異地考生在志愿填報的過程中，及時、快速、直觀了解校園風采，也符合我們國家目前正大力倡導的“互聯網+”策略。虛擬校園漫游系統在學校對外招生、宣傳的過程中都可以扮演重要的作用，將集成校園導航、校容校貌展示、對外招生宣傳于一體，這也是傳統的二維校園導航所不能比擬的。虛擬校園漫游系統將成為校園門戶網站中不可缺少的部分，對擴大學校知名度產生積極重要的作用。

1　系統總體設計流程

系統主要包括以下幾個部分：建筑模型及環境制作、lumion實時渲染，創建Unity3D漫游空間，服務器配置。

2　建筑模型及環境制作

2.1數據采集

主要包括各建筑平面圖、規劃圖、地形圖及紋理貼圖。通過CAD圖紙以及谷歌地圖來進行參考，解決了原始施工圖與竣工項目存在差異的問題。建筑紋理貼圖則需要進行實景拍攝，獲得高清圖片，通過圖像軟件進行編輯整理。

2.2三維建模技術

國內大多數虛擬校園漫游制作案例，往往側重于后期網絡系統開發，由于開發者多出身于軟件工程方向，忽略了前期的虛擬場景模擬的工作。然而，虛擬校園漫游系統能否帶給人們極佳的體驗，很大程度上取決于虛擬場景模型的精細度和實時渲染效果。建模軟件方面，目前可采用的建模軟件有很多種類，主流的建模軟件包括maya、3DsMax、SketchUp、犀牛等軟件，每個軟件都有其強項，以下是筆者深入了解后進行的分析。

2.2.1maya

Maya多應用于游戲、動漫人物的三維制作方面，曲面建模功能強大，但其本身操作復雜，需要長時間的專業訓練才能操作，且建筑模型方面的應用有所欠缺。

2.2.23ds max

3DsMax運用領域廣泛，功能全面，適用于各種建筑、工業、人物設計等各領域，普及廣泛。但軟件消耗內存大，操作復雜且模型效果不過直觀，運行大場景組合模型，對電腦要求很高。

2.2.3SketchUp

SketchUp多運用于建筑、景觀、室內設計等領域，因其直觀的建模方法被廣泛運用，運行內存小，操作簡單易懂。但是它的曲面建模是一大短板，不過傳統建筑的形態多為直線平面，不規則曲面較少，針對曲面復雜的模型該軟件則無法勝任。

2.2.4Rhino

目前多運用在建筑、景觀、工業，人物造型等領域，優點是軟件占用內存小，靈活流暢，操作界面與3DsMax相似，曲面建模功能非常強大。缺點是操作比較繁瑣，對于建筑形態簡單的模型沒有必要使用。

通過對目前幾個主流軟件的分析，根據我們所要建立的場景內，建筑內的不規則曲面幾乎沒有，所以我們得出結論，采用SketchUp進行三維場景設計是最為合適。

根據前期收集的CAD圖紙、建筑紋理貼圖等，在SketchUp中進行場景建模，掌握軟件操作技術，具體步驟則分為分組制作單體建筑粗模、模型細化、對建筑進行貼圖材質繪制、建立校園場地、各單體模型匯總、增加光影特效。

3　lumion實時渲染技術

lumion實時渲染技術存在于單機操作內，還沒有連接到互聯網上，通過單機實時渲染，可以實現對虛擬校園場景的漫游觀察，此外還需要在該軟件內進行地形編輯，模擬天氣，種植植物，最終形成線下虛擬漫游系統。

3.1環境氛圍制作

3.1.1通過軟件內的功能，模擬設置各種天氣（晴朗多云雨天風雪大霧晝夜），實現真實場景下的用戶體驗感受。

3.1.2在場景內添加植物、人物、景觀小品（路燈、花架等），渲染生活氛圍。

3.1.3通過軟件內的工具來建立地形，模擬真實的生態環境。

3.2優點

該軟件能夠模擬真實的場景天氣變化、人物、車輛等物體，山川河流的編輯也具有很高的可操作性，模擬仿真程度極高，畫面效果好，但其缺點則是軟件需要電腦硬件具有很高的性能，才能流暢運行。

利用lumion的實時渲染技術，我們注意到另一個發展方向：目前已經被應用在游戲、五感體驗等方面的的虛擬現實眼鏡，通過這個載體會使體驗者的感受得到提高，能夠提供給人視覺、聽覺、觸覺等多種感官刺激，這也是我們未來的一個發展方向。

4　Unity3D漫游技術

Unity3D軟件是一個游戲開發平臺，還可以將制作內容發布至手機平臺。將SketchUp場景模型匯總到Unity3D中，進行進一步的場景操作，并且Unity3D軟件支持多種模型格式互相導入，使虛擬場景建立更方便。Unity3D雖然沒有lumion實時渲染的效果逼真，但是其本身要求的電腦載體配置低，運行也較為流暢，這也是選擇其作為與互聯網進行融合的重要原因。在Unity3D中，我們對校園地形進行細化，設置燈光和音效，添加天空，進行實時渲染測試。

4.1操作內容

4.1.1將制作好的校園模型和紋理貼圖，分別導入unity3d的面板中，生成模型碰撞器（模型碰撞檢測時使用）。插入并測試調整好角色視角控制器：將第一視角控制器拖入到場景中并調整角色膠囊的比例。

4.1.2為場景添加光源，并調整光源的角度和強度。

4.1.3調整角色的行進速度和初始方向。運行程序測試。

4.1.4為模型賦予紋理貼圖，進行渲染參數設置，高光顏色設置等。

4.1.5為場景添加天空盒skybox，引入天空盒文件，進行實時渲染測試調整。

4.2web三維場景構建及服務器配置

Unity3D軟件的重要一點就是可以使用與網頁插件，實現發布網頁版虛擬校園漫游系統的目的。目前Unity3D支持Web、PC、IOS、安卓、Apps等主流操作系統，電腦端和移動端都可以使用。而ISS則是常用的Web應用程序平臺，采用ISS能夠更好的與用戶的操作系統進行協調，易于后臺管理，所以本項目采用ISS搭建能夠發布unity3d的Web服務器，進行配置IIS6.0程序，最終完成虛擬校園漫游系統。

5　結論與發展前景

通過采用sketchup建模，lumion、Unity3D實時渲染而實現的虛擬校園漫游系統的實踐研究，不單單可以運用于校園這一層面，在其他虛擬現實的模擬中也可以得到運用，我們通過虛擬校園漫游系統的制作，探索虛擬現實領域的發展。未來人類的生活必將邁向更加智能化、網絡化的生活，伴隨著電腦、手機等智能終端載體的日益成熟發展，虛擬漫游系統的運用也一定會更加常態化、普及化。

作者簡介：

秦傳文(1994-），男，漢族，吉林省長春人，本科，研究方向：景觀園林設計。

李闖(1984-),漢,吉林省榆樹人，研究生，講師，數字媒體。