虛擬校園的構建與應用

□鐘 璇 廖曉芳 莫富文

近幾年來，Unity3D為許多個人或公司提供了一個良好的游戲開發平臺，因為其簡單操作且效果良好，所以在虛擬現實開發中也占據著主要的位置。這款軟件的許多自然特效、地形編輯功能、多種腳本編輯器等，為虛擬領域的開發提供了很高的易用性和可行性。

一、建筑模型的創建

(一)采集數據。在虛擬校園的建設中，采集數據是一個很重要的步驟。數據采集的質量在很大程度上決定了校園漫游中用戶的體驗效果。外部貼圖則需采用高清相機拍攝加后期處理的方法來完成，為保證拍攝相片的成像效果，拍攝時間需要選擇在天氣較好的15～17點，這時候陽光充足且不會很強烈。特別要注意的是，避免正午的時候以及太陽光太過強烈的時候去拍攝，因為容易導致過曝或個別物體因反光導致拍攝出來不清晰。

(二)處理數據。一是將采集來的數據進行分類處理，二是把照片導入Photoshop中進行一些裁剪，在這里需要把握好圖片的尺寸大小和清晰度之間的平衡，并進行一些光線顏色的美化處理，三是進行標識編碼存放，把數據和相片與物體一一對應，做到心里清楚，為之后的建模貼圖打下基礎。

(三)三維模型的建立。

1.幾何建模方法。幾何建模，指的是利用一些軟件里面的幾何體來組成一個物體。多用于細節建模時，例如一些小物件或柱子，可以采用基本幾何體和擴展幾何體，然后轉化可編輯多邊形后，對物體的頂點進行移動和縮放，從而得出大致的形狀。

2.放樣建模方法。對于樓體，則采用與CAD圖紙相結合的方法，通過捕捉用線條描繪出形狀進而擠出得到的放樣建模的方法。這種方法得出的物體能夠保證比例的正確和尺寸的精準。

3.設計材質與貼圖。對平整的面可采用貼圖法完成，之前拍攝準備的圖片可直接使用。使用uvw貼圖時，在3D MAX中把物體展開，然后在編輯工具欄中與圖片對齊，這樣雖然比較費功夫，但是在面數大的情況下可以保證渲染的清晰度，同時也節省了空間。凹凸不平的面則采用模擬法，一是對重復的部分進行復制，二是再將貼圖相同的面進行塌陷，在焊接需要合并得點，這樣貼圖就完成了大半。將這些模型導入Unity3D中，添加環境光并把建筑物設置成可以產生陰影的效果，完成后會使場景效果更加真實，如圖1所示。

圖1

(四)地形的建模。虛擬校園中的地形并非平面，而是具有立體感的，一塊一塊的，具有高低起伏的。所以在這里可以采用C4D來完成這個地形的制作。在C4D中選擇立方體或者是地形，再選擇雕刻命令下筆刷工具雕刻出學校地形的樣貌，從而真實地模擬出學校的樣子，如圖2所示。

圖2

二、三維模型的集成

(一)模型的導入。第一，需將模型在3DMAX中存儲為.fbx格式，這樣將模型導入Unity3D中時模型才不會出現方向錯誤，才能保證導進去的模型是正立的。第二，三維模型在導入Unity3D時也可能會出現材質的丟失，所以一定要把用到的貼圖歸納到一個文件夾中，即使丟失之后再選擇對應的渲染器進行貼圖就可以了，這樣給物體重新賦上貼圖就會簡單很多。

(二)碰撞體問題。由于虛擬校園需要涉及到與用戶的交互，不能只局限在觀察。而模型與模型之間相互獨立的，隨著交互過程中時間、角度和模型位置的改變，有可能會出現在模型中穿梭，模型與模型之間出現碰撞，場景模型對人物模型的視線沒有阻礙作用等情況，這些情況在現實中都是不存在的。為了避免這些不真實的現象發生，不管是場景模型還是角色模型，都要給他們加上缸體，并設置好缸體的屬性。將碰撞檢測的腳本給碰撞體，通過測試調整好碰撞檢測的精度等問題。這樣就能讓人猶如在真實的校園中瀏覽一樣。

(三)科學布置燈光。虛擬校園的建設中，一切設置與制作都要以增加真實感為前提，當做好場景模型和人物模型之后還要給場景添加上天空盒子、燈光和云霧效果。調整光源的方向和亮度，不能出現局部過亮或過暗的情況，仔細檢查每一處的光源，讓模型產生的陰影效果盡可能與真實的場景相符合。

(四)三維場景的生成。Unity3D具有強大的跨平臺發布的功能，點擊File里面的Build Settings就可以選擇你想要發布的版本，例如PC版本、Mac&Linux Standalone版本，ios版本、Web Player版本等等。如果是發布PC版本，最后會生出一個.exe文件，要注意Windows下面如果電腦是32位的選擇×86，如果是64位的選擇×64。調整好分辨率和品質便可以開始漫游了。

三、結語

隨著移動互聯網技術的普及，人們在生活中對智能應用的體驗感要求越來越高，目前國內高校在這方面涉及相對較少，而虛擬校園的建設正彌補了這一空缺。文本旨在研究虛擬校園的建設過程，這種漫游系統以一種可視的、動態的方式全方面地展示了校園的場景，可讓用戶手動操控漫游的位置和視角來瀏覽景色，使得用戶具有強烈的真實感，為構建數字化學校、提高校園的知名度、宣傳校園以及提高師生對校園的認識都有積極的作用。虛擬現實技術作為21世紀發展的重要技術之一，虛擬校園也將是成為未來人們認識校園了解校園的重要途徑，這種新的信息處理的方式可為校園樹立一個直觀和全方位的形象，對數字化管理校園起到推動的作用。