基于Unity3D的三維仿真漫游系統設計與實現

王佳琦

(沈陽化工大學 遼寧 沈陽 110000)

隨著科學技術的發展，三維仿真場景成為虛擬現實和圖形圖像學中重要的研究內容。三維仿真技術能夠通過計算機技術模擬現實中物體的狀態，從而創建出一個逼真的三維虛擬環境[1]。通過三維仿真場景漫游系統可以使用戶進行視覺上的逼真體驗，另外可以對模型進行多視角的觀察和研究。利用3dmax和Unity3D搭建三維仿真系統，用戶可以逼真的體驗室外身臨其境般交互式漫游系統，為推進虛擬現實技術的發展起到了積極作用[2]。

一、三維仿真系統實現方案

構建三維仿真系統的基本流程如圖1所示，主要包括三維仿真場景的建模及虛擬場景的搭建兩部分。在模型創建和模型貼圖過程中主要通過3d max建模和現場拍攝圖像作為紋理圖片。在三維仿真場景制作后期需要對燈光進行設置，以及場景的渲染和烘焙。將做好的3D模型導入到Unity3D中，然后對模型設置碰撞檢測，添加風、雨、雪等特效，之后通過相關組件設計操作界面。

圖1 仿真漫游系統制作流程

二、三維場景構建

前期通過拍攝采集真實場景的相關數據，然后利用3dmax和Unity3d進行建模，一般將CAD底圖作為標準[3]。Unity3d支持將CAD圖紙導入作為背景使用，可在Unity3d中用CAD圖為背景從而確定模型尺寸大小。建模時減少不必要的面，多采用多邊形建模方式，這樣有利于實時的渲染。在紋理信息采集的過程中，如花草樹木等模型可以直接使用Unity3d自帶的插件。可以通過拍攝的方式采集特殊的紋理材質，在人工拍攝的時候要與拍攝物保持適當的距離，為了得到光感均勻、畫面清楚的圖像，需要注意拍攝場景的亮度以及方向，這樣做有利于后期的圖像編輯[4]。

渲染是三維建模工具3Ds Max、Unity3d等創建三維數字模型或藝術平面圖像過程的結果，在仿真場景中模型的圖像是由三維建模工具創建的，之后用渲染器對圖像中的三維模型轉換[5]。在渲染和數字技術基礎上創建了可視化系統，進而可以創建自己的場景。另外在交互式圖形上需要進行實時渲染，為了讓圖像立即顯示，需要預先計算出場景中對象外觀的紋理，并單獨保存起來，在渲染的時候直接調用。

三、結束語

三維仿真漫游系統可應用于虛擬實驗室、城市規劃，工廠上崗培訓等領域，應用前景廣泛。用戶可以在場景中進行漫游，體驗直觀真實的視覺感受，還可以獲取感興趣的三維仿真數據，三維仿真系統的設計對推進虛擬現實技術有著積極作用。