高校3D巡游展示平臺設計與實現方法

吳琦　童宜潔

摘 要 3D巡游動畫是計算機技術發展到一定階段的產物，是計算機通過計算和處理，將物體通過三維模型的建立，賦予物體較為真實的材質和質感，運用動畫的形式模擬出虛擬的空間形態和物體的運動軌跡。三維動畫經過多年的發展，已逐漸趨向成熟，從最初物體簡單的造型，發展到Vary渲染，再發展到如今虛擬仿真效果的真實再現，在技術層面上都為高校巡游展示平臺的搭建提供了堅實的技術支持。因此我們選擇了建造武漢東湖學院3D巡游展示平臺，把靜態的校園場景用動態的動畫方式呈現出來，讓受眾更真實、更清晰的了解校園文化特色。

關鍵詞 3D巡游 展示平臺 實現方法

隨著計算機軟件技術、數字CG動畫的不斷進步，數字技術為高校3D虛擬巡游的智能化設計制作提供了技術上的有力支持。無論從藝術角度還是從學院建設的角度方面出發，高校3D巡游動畫展示平臺的搭建都有著非常重要的意義。我們通過3D強大的仿真效果來模擬校園的場景，突破傳統圖片的局限豐富觀者的視覺感官，拓展多維的運動空間軌跡，實現真實場景的模擬再現，繼承傳統的美學思想并提升原有的審美傾向，同時為校園文化的傳播、展現校園風貌提供了更為廣闊平臺。其次，隨著計算機技術的迅猛發展，圖形處理功能也日趨完善，通過對高校3D巡游動畫展示平臺的設計，在實現虛擬場景的創建或后期處理時，不僅能加快對校園的文化推廣，也能為計算機仿真系統的改進或完善起到積極的作用。校園3D巡游動畫設計中借助3DSMAX軟件技術，使繪制校園外觀造型、模型設計、場景再現的時間明顯縮短，通過3DSMAX軟件中攝影機工具的特性改變觀者的視角、視距、視野以及景深，將校園更為逼真的再現，增強可視性和虛擬現實化。因此，利用3DSMAX軟件技術來構建校園建筑效果模型，以及利用虛擬現實技術設計一個虛擬場景巡游系統，解決高校校園效果內容與形式在藝術層面上的完美統一。

1高校虛擬巡游系統的設計

1.1系統的總體設計目標

基于虛擬現實的特點和校園巡游的設計要求，系統的設計目標如下：

（1）高校3D巡游主要突出視覺、聽覺的刺激感，運用最專業的手法做出新鮮感，其主要目的是要吸引更多年輕人和廣大家長了解高校的發展狀況。

（2）觀者可以在建好的場景中選擇某個自己感興趣的虛擬環境進行巡游，并通過鼠標或在手機上安裝APP，改變自己行走路徑或情境的再現。

（3）做到快捷、有效。終端系統允許多個用戶在多臺設備中同時進入系統，并能在同一個或不同的虛擬場景中切換或巡游

（4）強大的圖形化編輯功能，多種格式模型的導入和實時獲取，快速搭建場景，編輯場景。并可在場景中添加天氣系統，材質編輯，地形繪制，動態植被，動態水體等，提高設計效果。

（5）支持不同軟件模型的導入或抓取并對其進行數據整合。三維模型在展示平臺中可進行實時協同工作，使設計研究更準確、直觀、高效。

（6）沉浸式多通道立體展示和交互，支持三維圖形及數據在虛擬現實環境中1：1沉浸式立體顯示與交互操作。

1.2高校巡游設計總體實現步驟

（1）首先，根據規劃中要求進行腳本的設計

（2）使用3DSMAX軟件技術的建模方法，完成場景中的教學樓、道路、地形、湖面等基礎場景的模型建立。

（3）基礎模型完成后，對模型進行優化，然后使用材質貼圖對場景中的物體賦予不同的材質，同時對場景中物體的燈光、攝影機進行設置，為校園巡游場景渲染做前期準備。

（4）校園巡游場景輸出后進行后期特效處理，整個主場景的光源效果主要來源于對自然天光的模擬，可以使用3D軟件中的插件Vary渲染器來實現對校園虛擬光源的再現。

（5）校園巡游特效的制作主要是使用PS圖象處理軟件來合成場景中環境變化后的效果，并使用Premiere非線性編輯軟件來完成后期的視頻剪輯和音效效果的制作。

（6）巡游技術通過仿真的方法創建一個虛擬校園群體環境，通過后期特效的干預與制作，實現一個可以將虛擬場景導入到系統中三維模型的效果。

2高校巡游展示平臺的確立和實現

高校巡游展示平臺是一個能實現將三維場景導入到移動終端的巡游系統，用戶通過手機、網絡等終端系統了解校園建筑樓體和建筑外場景的環境，為了使用戶在使用過程中無障礙性的完成整個場景的巡游，還需為用戶提供更為便捷的展示方式。

2.1場景運動軌跡的制定

虛擬校園場景的再現和路徑的制定，為用戶提供行走的運動路徑，用戶在行走過程中可觀賞兩邊的場景，完成較為復雜的位移運動。

2.2校園巡游的后期合成及實現

通過后期軟件的綜合技術方法，將高校校園巡游在移動終端中提升到一個集視覺、聽覺、觸覺為一體的全新展示的高度，完美的呈現出校園文化的視覺效果。后期合成能保證視頻的高質量輸出，并能保證校園場景在移動的過程中持續平滑的運動狀態，實現場景柔和光影特效的制做。

使用非線性編輯軟件，編輯原始動態圖像，添加相應的視頻巡游效果，將校園場景的巡游更真實逼真的呈現在用戶面前。

3校園巡游系統需要解決的問題

由于3DSMAX建完三維模型后，將以VRML文件格式輸出，但由于場景中所建模型過多，復雜程度可想而知，當場景完成后上傳到internet時，會因為場景的復雜度導致客戶端的上傳延緩，增長客戶機端的展示時間，場景的物體很難達到平滑的運行效果。因此在建模初期，應適當減少物體總平面數，同時減少場景中物體的多邊形數目，使物體的夾角在不影響模型視覺效果的前提下適當減少，優化畫面效果，但應注意的如果夾角過大，又會導致模型的效果失真，因此在不影響模型最終效果展示的情況下，建模的時候應盡可能多的使用直線、直面代替過多的曲線、曲面，降低終極渲染文件的復雜程度，在權衡存儲數據和外形美觀的條件下，做到“精而簡”。