基于虛擬現實技術的3D智慧校園設計與實現

于燕

摘要 近些年以來，信息化手段正在全面適用于各個領域，其中典型為虛擬現實技術。從根本上來講，虛擬現實技術體現為三維建模的本質特征，而智慧校園也由此而誕生。因此可見，3D智慧校園本身建立于虛擬現實手段之上，通過運用綜合性與多樣化的舉措來創建新型的智慧校園。自從誕生以來，智慧校園迅速獲得了有關部門以及高校師生的密切關注。3D智慧校園涉及到多層次的虛擬現實技術，通過運用此項技術舉措來設計智慧校園，因地制宜探求可行性較強的智慧校園實現路徑。

【關鍵詞】虛擬現實技術 3D智慧校園 設計實現

在目前的現狀下，虛擬現實技術日益體現為成熟化的趨向，上述現狀在根源上推進了全面創建智慧校園。因此可見，3D智慧校園本身涉及到多層次的虛擬現實技術，其指的是借助交互性的途徑與方式來創建三維模型，其本身具備可視化界面、簡便化操作以及集中化信息共享的獨特優勢。近些年來，有關部門正在著眼于設計3D的智慧校園，確保能夠緊密結合3D技術以及虛擬現實手段。在全面施行數字化操控的前提下，運用虛擬現實手段在客觀上有助于優化智慧校園現有的整體環境，在此前提下為實現智慧校園提供必需的科學依據。

1 虛擬現實技術運用于3D智慧校園的基本思路

從目前現狀來看，虛擬現實技術以及信息化技術已經實現了緊密結合，在此基礎上誕生了數字校園。具備數字化特性的智慧校園涉及到可視化的校園整體建模，借助交互性與信息化的舉措來靈活操控智慧校園。因此在全面適用虛擬現實技術的現狀下，針對智慧校園應當能夠突顯其具備的交互性、實時性、建模精確度、逼真性以及其他顯著特征，對此有必要選擇與之相適應的建模軟件予以實現。

具體在涉及到功能構想以及需求分析時，針對3D校園予以全面設計的舉措應當建立于虛擬現實手段的前提下，運用虛擬化手段來創建師生在平日生活中的更多便利。與此同時，虛擬現實技術針對綜合性的校園設計成本也能著眼于靈活進行減少，其中牽涉物力成本、人力資源以及時間消耗。在建模軟件的輔助下，對于當前現有的校園平面圖就能予以相應的搜集，確保從多個視角著眼來搜集實時性的校園建筑信息。例如近些年以來，設計人員已經能夠憑借特定的地圖軟件來選擇適當的模型比例、模型基礎以及建模材質，然后實現3D的建模。

除此以外，3D軟件還能用來完成全方位的貼圖處理以及模型制作處理，其中關鍵性的舉措在于紋理貼圖的全面繪制以及建模材質的靈活選擇。通過運用引擎設計的方式，應當能夠給出UI界面涉及到的基本設計流程。因此可見，3D智慧校園在根本上依賴于信息化引擎，對此有必要憑借特定的程序語言來搭載3D校園的整體構架。與此同時，3D建模方式還能夠包含性能拓展以及評價調試等相關流程。

2 設計3D建模

2.1 劃分軟件模塊

設計智慧校園的根本前提在于劃分多層次的軟件模塊，其中關鍵性的舉措在于搭建引擎并且實現與之有關的建模處理。具體在涉及到劃分現有的軟件模塊時，其根本宗旨應當落實于3D建模，借助相應的平臺來設計建模流程。在目前看來，設計3D建模的關鍵點應當落實于GUI界面以及編程語言的靈活選擇，從而全面優化了交互性的用戶體驗。

設計人員在完成整個建模流程的前提下，對于搭載引擎的相關操作就能夠妥善予以實現。具體而言，設計引擎模塊的關鍵在于緊密結合3D手段與2D手段，通過運用上述舉措來優化虛擬性的功能界面并且實現與之相適應的整體布局。與此同時，針對設計模型應當將其限定于fbx或者obj的兩類基本格式。如果涉及到程序控制，則有必要借助3D引擎予以相應的實現。在上述的設計流程中，2D界面具備的價值在于全方位的校園信息宣傳，而與之相應的3D模型則側重于優化當前現有的虛擬化體驗。

從師生自身的視角來看，師生一旦進入了上述的虛擬化校園氛圍，則能夠游覽其中多種多樣的虛擬校園景觀。數字校園整體上呈現高水準的逼真性與自然性特征，其中包含噴泉、湖泊以及瀑布景致。運用3D手段針對某些物理效應能夠著眼于進行仿真處理，通過運用剛體碰撞試驗的方式來模擬重力效應等。為了全面突顯3D建模能夠達到的現實感與逼真感，針對智慧校園還需設置必要的地圖定位、切換以及導航性能。在全面劃分多層次模塊的同時，針對整體性的光照強度應當能夠予以模擬處理。

2.2 收集數據資料

實現數字建模在客觀上不能缺少與之有關的各項數據資料，例如設計各個教學樓的基本圖紙、整個校園的地形圖、俯視圖以及剖面圖、實地的景物照片。因此可見，針對上述各項數據資料都要著眼于全面加以收集，在此前提下才能將其用作建模信息。例如在涉及到教學樓內部的樓梯時，對其如果要創建模型那么應當依賴于各項參數的全面整合，進而給出了與之有關的各項參數設置。

例如針對Maya的建模方式而言，與之相應的建模操作應當屬于布爾操作。在目前看來，針對布爾操作應當能夠將其分成Difference操作、Union操作以及Intersection操作。因此可見，上述建模操作的根本宗旨就在于制作特定的樓梯單元，借助多邊形建模的手段來表征其中的各項建模參數。

2.3 選擇適當的紋理貼圖與模型材質

針對基礎模型在全面完成的前提下，設計人員就可以進入后續的貼圖選取以及材質設定階段。這是由于，如果要全面著眼于實現智慧校園，那么必須依賴于多種多樣的材質作為基礎。具體來講，建模材質指的是自然狀態下某些定制物體能夠折射周圍光線的程度。除了模型材質以外，合理運用貼圖的關鍵在于體現多層次的模型色彩。對于模型貼圖如果能夠妥善予以運用，那么有助于顯著強化逼真感與模型本身具備的真實性。

從現狀來看，貼圖中的要素主要應當包含色彩、白熱光、透明度、凹凸感、散射效應以及其他相關要素。在上述的各項貼圖要素中，色彩要素表征的是各類材質能夠呈現的整體顏色效果，白熱光指的是近似發光的物體外在效果，而透明度、凹凸感以及其他要素則分別表征相應的貼圖實現效果。針對多種多樣的貼圖方式來講，針對物體表面以及貼圖方式應當將其表述為特定的實現效應。具體在涉及到獲取貼圖時，首先應當實現對于UV的獲取，然后再去將其導入PS并且實現全方位的貼圖繪制操作。

3 探求智慧校園的實現途徑

對于3D智慧校園在著眼于全方位的設計操作以后，就要進入后續的實現操作中。具體來講，全面實現3D建模在根本上應當依賴于搭載3D引擎，在此前提下運用人機交互的途徑與方式來創建虛擬性的3D校園。從現狀來看，各地高校都在著眼于創建多層次的智慧校園，而虛擬現實技術有助于銜接當前的電子商務以及3D建模手段，進而創建了共享信息的全新平臺。相比于傳統手段，具備虛擬化特征的3D手段體現為更優的實用性，對此有待全面予以深層次的挖掘。與此同時，3D建模手段在未來的智慧校園創建中也可以著眼于靈活予以推廣，上述舉措具備了交互性與虛擬性的獨特優勢。具體在當前實踐中，實現3D的智慧校園通常來講包含如下的關鍵點：

3.1 模擬實現校園主場景

對于虛擬化的整個校園場景如果要全面加以實現，則有必要憑借人物模型為其提供輔助與支撐。在此前提下，應當能夠獲得逼真性較強的整體校園場景。具體在實踐中，如果要實現校園中的主場景那么可以借助小地圖作為其中的導航，對于地圖按鈕予以相應的點擊處理，然后即可呈現全方位的校園整體景觀。通過運用上述的人機交互手段，對于當前現存的地圖視野就能靈活加以調節，進而突顯了清晰度更高的校園主場景。

具體在設計小地圖時，應當將其建立于攝像頭的基礎上，對于攝像機予以相應的命名處理。通過操縱主攝像機的方式，對于宏觀性與整體性的校園主場景就能予以全方位的渲染處理。在某些情形下，對于放置高空相應位置上的攝像機應當靈活調節其中的鏡頭，確保鏡頭能夠對準某個地面部位。因此可見，小地圖成像的基本特征在于呈現清晰性的校園地面投影。通過運用坐標綁定的方式，對于多層次的場景角色就可以完成全方位的綁定處理，進而設計出小地圖的整體模式。

3.2 調控各個界面參數

虛擬現實技術通常來講涉及到特定的界面設置，對此不能缺少參數調控的方式。這是由于，各種虛擬化界面一般而言都會包含多層次的界面參數。在不同場景的狀態下，針對上述參數都要予以靈活性的調整。具體而言，界面參數應當包含音樂參數、時間軸參數、音響效果參數、旋轉速度參數以及行走參數。此外在必要時，對于現有的界面參數還能夠予以適當的增加處理。

對于多種多樣的界面參數來講，對其如果要靈活實現調控那么必須借助滾動條予以處理。在整個界面的范圍內，滾動條具備可以滑動的特征，因此能夠保證一致性的時間景色以及校園場景要素。具體在涉及到各個時間段時，透過該系統都可以觀察到各異的校園景色，在此前提下突顯了最優的界面調控效果。

3.3 操縱不同的角色

角色移動控制具體而言涉及到地面角色以及其他相關角色。因此如果要調控或者操縱其中的某些角色，那么首先需要鑒別上述角色與地面位置的關聯性。在某些情形下，針對地面的某些角色應當能夠憑借按鍵控制的措施來實現操控。此外在涉及到行走動畫的制作處理時，對于某些封裝角色就可以實現調用處理。虛擬現實的建模技術具備預設場景的基本功能，因此可以通過模仿得出失重狀態下的某些人物特征，其中涉及到加速度代碼的模擬處理。

除了操縱地面角色以外，對于其他多種多樣的角色都需要完成操縱處理與控制處理。從現狀來看，運用虛擬現實的手段已經能夠實現剛體碰撞試驗，在此前提下通過模擬獲得精確度較高的物體重力效應。例如在勾選某些模型的前提下，就可以將剛體布置于特定的模型位置上，以此來全面協調建筑物與人物的相互位置關系。如果涉及到選擇相應的重力系數，那么可以將其設置為浮點型的變量，對于降落效應予以全面的模擬并且保障了建模的精確度。

4 結束語

經過綜合分析，可以得知智慧校園最根本的特性就在于創建三維模型。具體在涉及到設計以及實現智慧校園時，應當能夠運用數字化手段來實現全方位的信息交互，對于實時性的數字信息予以分享。截至目前，3D智慧校園以及虛擬現實技術已經銜接成為整體，此項舉措在客觀上有助于提升智慧校園能夠達到的整體建設水準。但從整體上來講，3D智慧校園在目前階段尚未真正達到健全。因此在該領域的未來實踐中，針對設計以及實現3D智慧校園仍需致力于全面開展探究，通過運用交互性的手段與方式來重構多層次的智慧校園。

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