基于虛擬現(xiàn)實(shí)的動(dòng)物展區(qū)的設(shè)計(jì)與制作

李 放，徐 惠，宋金玲

（大連東軟信息學(xué)院，遼寧 大連 116023）

目前，受到環(huán)境因素、人為因素等影響，動(dòng)物園里的動(dòng)物越來越少，當(dāng)小朋友們想通過齊聲呼喊來叫醒斑馬、羚羊時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)動(dòng)物們的眼神空洞；當(dāng)小朋友們想通過揮手召喚來目睹獅子、老虎時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)得不到動(dòng)物的回應(yīng)；當(dāng)我們滿心期待地去尋找心儀的動(dòng)物時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)鐵籠空空如也，動(dòng)物園能夠?yàn)槲覀兲峁┑牧己皿w驗(yàn)越來越少。如今，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展得如火如荼，電影院、游樂場(chǎng)等場(chǎng)所越來越多地使用這一技術(shù)，從而帶給玩家以全新體驗(yàn)。因此，如何將動(dòng)物園與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，成為了新的課題。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以有效模擬生物在自然環(huán)境中的交互行為，例如視覺、聽覺、觸覺等。與此同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用計(jì)算機(jī)生成了一種虛擬環(huán)境，用戶通過相關(guān)設(shè)備，沉浸到該環(huán)境中，以達(dá)到“場(chǎng)景重現(xiàn)”的目的。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是計(jì)算機(jī)仿真的一個(gè)重要方向，其集合了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)字圖像處理、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)等多種技術(shù)，是一門極其復(fù)雜的交叉技術(shù)，同時(shí)，也是一門前沿技術(shù)。因此，世界各國都在投入大量的人力、物力和財(cái)力，以達(dá)到領(lǐng)先的目的。美國從20世紀(jì)80年代的幾千美金到目前的數(shù)億美金的投入，由此可見其重要性。

當(dāng)前的虛擬現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目多集中在利用HTCVive、Oculus等設(shè)備的處理上，用戶通過穿戴其頭盔，利用手柄和定位器，就可以與虛擬環(huán)境中的模型進(jìn)行交互。本文也將采用HTCVive的設(shè)備進(jìn)行項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與制作。

2 動(dòng)物園區(qū)的特點(diǎn)

動(dòng)物園在建立之初，是用來拉近人與自然的距離，以達(dá)到寓教于樂的目的，它給城市帶來了生機(jī)與活力，同時(shí)也提供了一種放松的方式。但是，現(xiàn)在的動(dòng)物園，不僅衛(wèi)生條件無法保證、動(dòng)物居住的環(huán)境惡劣，而且最重要的是玩家的安全無法保證。因此，我們時(shí)而會(huì)從新聞中看到動(dòng)物傷人事件。這些都是影響人們體驗(yàn)動(dòng)物園樂趣的重要因素。

通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，玩家可以身處非洲草原，或在太空飛翔，這些都是傳統(tǒng)動(dòng)物園無法比擬的。甚至隨著動(dòng)物模型的增多，玩家可以體驗(yàn)到已經(jīng)滅絕的恐龍或是其他生物，將教育與娛樂真正地融合在一起。

3 虛擬園區(qū)的設(shè)計(jì)與制作

虛擬動(dòng)物園通常由高仿真動(dòng)物展示平臺(tái)、虛擬現(xiàn)實(shí)模式學(xué)習(xí)平臺(tái)等構(gòu)成。其中，高仿真動(dòng)物展示平臺(tái)利用3dsmax技術(shù)進(jìn)行動(dòng)物園場(chǎng)景的搭建及動(dòng)物模型的建立。然后采用HTCVive虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)并結(jié)合Unity3D開發(fā)完成交互模式。體驗(yàn)者頭戴虛擬式頭盔，在頭盔中體驗(yàn)者可以看到360°的全景展示，并且能夠運(yùn)用手柄進(jìn)行前進(jìn)的操作及與動(dòng)物交互。這種方式突破了傳統(tǒng)人們只能遠(yuǎn)觀動(dòng)物的局限性，可以近距離地觀察動(dòng)物的行為，拓展了動(dòng)物園的展示教育功能。

3.1 HTCVive虛擬場(chǎng)景漫游

利用Unity3D開發(fā)工具將場(chǎng)景及模型導(dǎo)入到資源庫中，編寫代碼并且在Unity3D官網(wǎng)中下載HTCVive虛擬現(xiàn)實(shí)插件。具體操作為：①3dsmas中利用平面+貼圖的方式，創(chuàng)建部分簡單模型與地形；②將做好的模型導(dǎo)出fbx格式；③創(chuàng)建Unity3D與HTCVive虛擬現(xiàn)實(shí)的連接；④通過編寫C#代碼完成場(chǎng)景交互；⑤通過封裝一個(gè)模擬人物移動(dòng)的代碼組合，來實(shí)現(xiàn)人物在場(chǎng)景中行走。

3.2 項(xiàng)目部分效果展示

首先是項(xiàng)目的開始界面，玩家通過手柄點(diǎn)擊“開始”按鈕，進(jìn)入場(chǎng)景。如圖1所示。

其次是進(jìn)入到虛擬園區(qū)內(nèi)，可以看到多種動(dòng)物，例如黑猩猩、老虎等。在園區(qū)內(nèi)，利用手柄控制人物行走的方向，同時(shí)通過手柄的扳機(jī)來識(shí)別各種動(dòng)物。

圖1 開始界面

4 結(jié)論

基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的動(dòng)物園區(qū)展示可以突破人們以往認(rèn)知?jiǎng)游锏慕缇€，即“籠子”的常規(guī)模式，將玩家徹底從安全問題中解放出來，同時(shí)也打破了在動(dòng)物園游玩時(shí)的時(shí)間局限，給玩家可以真正放松。

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與動(dòng)物園區(qū)有效地結(jié)合在一起，不僅可以帶給玩家全新的體驗(yàn)，還可以為動(dòng)物園的發(fā)展提供一種思路，可以說，其發(fā)展前景廣闊。

［1］常雪佳.虛擬現(xiàn)實(shí)在數(shù)字娛樂游戲中的應(yīng)用［J］.信息與電腦，2015，3（6）：15-17.

［2］李放，姜濤.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)背景下新媒體的應(yīng)用研究［J］.電子技術(shù)與軟件工程，2017（8）：74.

［3］劉德建，劉曉琳，張琰，等.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育應(yīng)用的潛力、進(jìn)展與挑戰(zhàn)［J］.開放教育研究，2016，22（4）：25-31.

［4］莊春華.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其應(yīng)用［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2010.

［5］何偉.Unity虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)圣典［M］.北京：中國鐵道出版社，2016.