基于Unity3D和3Ds Max的虛擬漫游系統設計

王曉穎　 呂雨恒　李梓辰　盧元培　盧宇玲　張子康

摘? 要：度假村水上樓閣系統是依據桂林當地旅游文化所打造的虛擬漫游系統，幫助社會群眾更好的了解少數民族文化。水上樓閣系統主要以桂林的建筑物和地形地貌作為參考，通過對圖片的參考，使用Autodesk 3DsMax軟件創建具有民族風格的三維模型并進行了復雜的材質貼圖渲染后導入到Unity3D軟件中完成模型的整合和場景的搭建，人物的移動依靠Visual Studio開發工具編寫腳本控制鍵盤，最后打包發布創建運行程序。通過人物的移動和視距的調整使用戶能夠身臨其境的參觀度假村水上樓閣。

關鍵詞：虛擬漫游技術;Unity3D;3DsMax

虛擬現實技術能夠逼真的展示出真實世界的建筑景色，本文以虛擬現實技術作為依托呈現出三維的水上樂園為體驗者提供足不出戶便能享受到的文化盛宴。

0.1虛擬漫游技術在文化旅游方面的發展

隨著疫情的出現，國外的旅游已經變得不再炙手可熱，而是更多的轉向國內的旅游文化，國內的本土文化越來越受到人們的重視。文創產品、虛擬現實、體驗交互已經漸漸出現在大眾的視野。近年來，許多行業開始嘗試虛擬漫游技術在各方面的應用，文化旅游應用漫游技術的例子也并不少，這項技術的應用也更好的帶動了產業的發展。文物古跡、博物館展覽，風俗文化和漫游技術的融合具有非常大的發展前景，推動虛擬技術聯合傳統文化可以大大增強互動性。

虛擬現實技術在各個領域取得的成就和帶來的經濟效益讓各個國家加大了對這項技術的投入。迄今為止，虛擬漫游技術已經應用于虛擬的旅游、娛樂、制造、建筑。然而我國的虛擬漫游技術的發展還處于開拓階段，在十四五規劃中，國家提出要建設文旅產業提高國家文化軟實力。本項目對于響應國家政策是積極的，并且結合虛擬現實技術提供了一個新的角度提升了體驗者了解本項目的效率變得更加直觀降低了成本。

1虛擬現實技術

虛擬漫游技術是虛擬現實技術的一個重要分支，[1]隨著虛擬漫游技術的發展，其應用已經普及到了建筑、游戲、旅游、航空航天、醫學等眾多領域。虛擬現實技術是計算機仿真的一個重要的方向應用多種數字圖像以及圖形學等技術。因此可以通過這項技術結合桂林豐富的地域文化開發出一個虛擬水上樂園系統，模擬出在水上樂園游覽的情況。用戶可以通過計算機設備，沉浸到虛擬的環境中，讓用戶有真實的游覽感受。

虛擬的水上樂園度假村系統，可以讓用戶放松自己的心態全身心地投入到對環境的游覽不會有其他旅客的打擾，也不會有擁擠的道路。相較于傳統的紙媒傳播和視頻的科普，虛擬漫游技術突破了兩者的局限真正做到了讓不同的用戶群體“足不出戶”就可以領略漫游技術和建筑自然融合在一起的全新體驗。

1.1虛擬漫游技術在傳統文化中的作用

虛擬漫游技術的出現讓體驗者脫離了地域的局限，在線上展示具有桂林特色民族文化的建筑和物品可以帶給用戶強烈的參與感，充分發揮漫游技術的線上功能?，F在很多景區和博物館、游樂場已經具備了很多漫游的設備，用戶可以自由的瀏覽自己想要探索的區域，比線下體驗更加詳細清晰，并且能夠了解到文化歷史內涵。有些現實中我們無法到的地方通過本項目的建模以及圖片，可以給用戶帶來更深層次的體驗。本系統旨在讓用戶了解桂林山水和桂林的少數民族文化，通過相關信息的介紹打造一個全方位的水上樂園給用戶帶來更為周到的環境體驗。

1.2虛擬漫游技術在文化方面的創新

虛擬漫游技術在文化旅游方面不管是作為一個旅游設施還是傳播傳統文化的途徑，它都是一次創新性的發展，可以使我們想要看到的場景毫無保留地呈現在我們面前，可以全方位的再現場景。虛擬漫游技術的參與節約了大量的人工成本和資源并且可以留存很長時間。虛擬漫游技術場景的搭建需要通過創建模型的方式來整合出需要的場景而且可以讓體驗者自由的穿梭于各個場景隨意瀏覽。虛擬漫游技術與互聯網的結合使這個項目能夠被更多人知曉提高瀏覽量和知名度。

2虛擬漫游系統的設計

本項目將虛擬漫游技術應用到度假村中，使用3Ds Max制作模型，選用Unity3D實現度假村的虛擬漫游，可以使用戶群體進入度假村，水上樂園用更強的交互性帶來更新穎的游覽方式全新的視覺體驗。

2.1建立三維模型

本項目通過對桂林本地文化的查測，查看桂林當地的古建筑和文化古物，獲取了當地古建筑的比例和建筑特征。場景模型的建立主要依靠了Autodesk 3Ds Max軟件制作[2]。

2.2模型貼圖

虛擬漫游系統場景中的模型需要大量的貼圖以實現對建筑物的還原來達到逼真的程度，使用模型貼圖可以提升場景的觀感，是打造模型不可或缺的一部分。

水上樂園的建筑結構復雜，主要運用了材質貼圖和UVW展開貼圖，分別對模型中不同的面，進行UVW展開添加精簡材質球貼圖，以達到模型貼圖的精確。

2.3場景的搭建

水上樂園項目采用了Unity3D來整合模型、搭建場景并添加腳本和碰撞箱來實現人物以第一人稱視角在建筑和地面上的移動并且不會穿過模型[3]。

3? 3Ds Max建模和模型貼圖

3.1模型創建

3.1.1房屋的建模

房屋的建模主要使用了3DsMax中默認的圓柱體作為房屋的柱子，使用了長方體作為欄桿。房屋的屋頂是使用平面轉換為可編輯多邊形后在修改器界面中選擇擠出并擠出到合適長度，制作出前檐然后復制模型旋轉移動到合適位置就可以得到后檐。

3.1.2橋梁的建模

橋梁建模的階梯主要采用了3DsMax中的樓梯幾何體來創建的。橋梁中間的橋洞使用長方體和圓柱體布爾得到的，然后將復合體轉換為可編輯多邊形選擇擠出命令制作橋墩。

3.1.3其他模型的創建

其他模型的建模基本上都是使用了軟件中的基本幾何體轉換為可編輯多邊形進行擠出命令制作出復雜的面。

3.2模型的貼圖

目前使用的貼圖方式有精簡材質球貼圖和對模型添加UVW展開修改器兩種方式為模型添加貼圖。其中，精簡材質球適用于模型較為簡單、面數較少的情況，比如別墅的欄桿和柱子的貼圖。

當模型較為復雜面數較多、材質變化多的時候就需要使用修改器為模型添加修改器。選擇模型，為模型添加UVW展開修改器，選擇多邊形級別或者邊級別，在視圖中選擇要貼圖的面進行操作。打開材質編輯器導入已經處理好的材質貼圖，在編輯UV下拉面板中選擇打開UV編輯器可以看到選擇的面的形狀，在“剝”面板中選擇剝的方式或者在投影面板中選擇需要的貼圖模式點擊就可以在編輯器中看到選擇的面將要貼哪一部分的貼圖。

3.3模型導出

模型是通過菜單欄導出-導出為.FBX格式。導出模型后需要在相應的Unity3D場景中把模型的材質貼圖放入工程文件中，以防貼圖文件的丟失。

3.3.1將模型導入Unity3D軟件中

打開Unity3D將3DsMax軟件中導出的模型（.FBX類型）添加到場景所在的文件夾中然后將模型拖入到場景中改變模型的位置大小使模型能夠以一個合適的比例呈現在場景中。

4 Unity3D中實現場景的漫游

4.1模型導入

將模型導入到unity之后按照場景布局把模型整合堆砌到場景中，然后給模型添加碰撞器讓人物移動時不會穿模。

4.2創建地形

通過Unity3D中的地形工具依據桂林的地形地貌在場景中繪制出相似的地形，打開Inspector面板找到地形工具中的材質筆刷為地形刷上材質呈現綠色的山脈和規劃出的道路。然后打開種樹工具和地表細節繪制工具為地形繪制樹木和花草。其中位于道路兩側的樹木是通過樹木模型單獨在道路上排列。

4.3人物的移動

用戶打開程序進入場景之后可以按住鍵盤的W鍵向前移動、S鍵向后移動、A鍵向左移動、D鍵向右移動、按住ctrl鍵可以跑步，按住shift鍵時可以改變視距讓體驗者的視野變得更遠。體驗者可以通過對鍵盤的控制在地面上移動、走過橋梁進入建筑物內。

4.4可視距離

借助Unity3D軟件中自帶的霧氣工具，來改變可視距離。場景中的渲染距離和霧氣搭配使用，霧氣的設置距離比渲染距離要更近一些，減少了場景加載的突兀感同時場景的渲染距離的設置是為了限制同時加載的建筑物面數防止運行時程序的卡頓。

4.5燈光

場景中的燈光使用了天光來進行場景的照明。場景中還添加了天空盒來展現出現實生活中的天空給用戶帶來更身臨其境的體驗。

4.6打包發布

經過多次調試，修改運行的BUG以及穿模的問題，實現了場景的正常運行，最終打包發布創建運行程序。

5總結

本文通過3DsMax軟件和Unity3D實現度假村水上樂園的漫游，體驗者可以突破時間和空間的距離做到足不出戶就可以感受桂林的旅游文化，這對桂林的少數民族文化起到了很好的宣傳和保護作用。在疫情期間，人們的出行變得很困難，線上旅游程序的發布，豐富了人們的業余生活提供了良好的旅游體驗。

參考文獻

[1]邵俊翔.探討全景漫游技術在文旅產業中的應用策略[J].參花（下），2022，（01）：58-60.

[2]馬浩浩，侯晨陽，程璐璐，金龍.基于UE4的鄧寶珊將軍紀念館虛擬漫游系統的設計與實現[J].軟件，2021，42（02）：35-37.

[3]胡澤川.基于3DsMax和Unity 3D的城市虛擬漫游系統的設計與實現[J].江西電力職業技術學院學報，2021，34（07）：16-17.

作者簡介：王曉穎（2001-），女，漢族，河北石家莊人，本科在讀。研究方向：數字媒體技術。

基金項目：2021年大學生創新創業訓練項目“基于虛擬漫游技術的桂林水上樓閣度假村設計”（202113638034）