基于虛擬現實抗聯紅色文化展演設計的實現

李宇奇 蒲 鑫* 劉輝禮 張 杰 謝文舉

（長春工程學院，吉林 長春130012）

1 概述

本次基于楊靖宇紀念館北抗聯紅色文化VR 漫游設計主要有以下幾個功能：楊靖宇虛擬紀念館中三維地形和天空的構建，建筑，石碑及圍墻等模型的構建。用戶可以通過使用鼠標和鍵盤對虛擬場景進行控制，同時可實現碰撞檢測，達到在虛擬場景中漫游的效果。隨著用戶對鼠標和鍵盤的操作，用戶可以看到紀念館中的各個地方的景色及石碑上的碑刻。虛擬紀念館漫游系統應該真實的展示紀念館中的古建筑，碑刻等各種三維物體的特征。系統還要求逼真的展現各種三維物體在光照下的材料質感和外形結構，從而達到使用戶在使用過程中可以產生處在真實環境中的效果。本系統最終希望達到的目標包括以下幾個方面：

（1）系統具備固定路徑漫游的功能，在運行時可以自動繞設置好的路徑進行漫游。

（2）整個漫游場景應該盡量簡單，系統運行時場景加載較快，用戶在漫游時，可以觀察到清晰的碑刻圖片。

（3）在進行場景建模時，模型和真實的物體應該盡可能的相似，使楊靖宇紀念館的景觀在電腦上真實的展現出來，從而使用戶可以看到一個真實的楊靖宇紀念館。

（4）界面簡單，一目了然，用戶可以從界面上清楚的看到系統的功能及操作方法，盡量做到不同層次的用戶都可以在虛擬場景中漫游。

圖1 虛擬現實技術與抗聯紅色文化的結合

圖2 跟隨相機的設置界面

（5）系統具備交互漫游的功能，用戶可以從各個方向和角度觀察虛擬的場景，并通過鼠標和鍵盤改變視點，對楊靖宇虛擬紀念館進行漫游，同時可以實現碰撞檢測和小地圖導航。

2 VR 漫游具體設計

虛擬現實技術的應用需要從兩方面去說，一方面，用戶們去通過觸覺、視覺等感官在傳統的界面中進入到虛擬世界來進行交互；另一方面，用戶們佩戴相關的傳感器在利用計算機構建的虛擬世界中去感知。根據虛擬現實技術的特點，分為四類：桌面式虛擬現實技術、沉浸式虛擬現實技術、增強現實式虛擬現實技術、分布式虛擬現實技術。

2.1 VRP 文件的導入

在3DS MAX 中經過渲染和烘焙之后，就需要通過VRP 三維互動平臺來進行后續的工作。導入到軟件里之后，這時我們可以看到我們設計的場景中包含的模型總數、模型名稱等相關信息，接著我們可以在這個場景中對我們構建的模型進行改變，例如模型的位置和刪除某模型等操作。

2.2 VRP 三維互動平臺創建相機

為了人們可以更好的體驗到真實感，在場景中身臨其境，以第一人稱的行走相機對場景內的景物進行仔細觀察，由于景物都是經過處理的，與實物有著高相似度；能運用跟隨相機來模擬導游給你講解的過程，根據預設的路線來了解楊靖宇博物館；通過繞物旋轉相機可以對自己感興趣的景物進行全方位的觀察；可以通過動畫相機來瀏覽某個位置的場景動畫，為了讓用戶更有真實的感覺。

導入場景文件之后，在界面中會有創建對象這一選項框，單擊后選擇相機，選擇跟隨相機，會彈出對話框，命名此相機使用，填寫完，我們會進入到設置跟隨相機的參數界面（圖2），可以設置水平視角、遠近裁剪面、相機的移動速度、相機的跟蹤物體以及跟蹤物體的視點高度等參數，設置完成后可通過F5 鍵運行，根據效果調整參數，這樣跟隨相機就攝制完成了。

2.3 創建骨骼動畫和設置漫游路徑

在創建跟隨相機中，我們需要設置一個骨骼動畫人物來進行跟隨。

同樣是在“創建對象”的菜單里面，選擇“骨骼動畫”后選擇“角色庫”，系統中將會有六種人物模型，我們選擇“亞洲職業裝男士2”，之后雙擊鼠標左鍵，再點擊確定，骨骼動畫就會插入到我們的場景當中。在骨骼動畫插入后，我們需要進行預設動作，因為當人物在按我們路徑漫游時會出現平移的現象，所以我們雙擊添加的骨骼動畫進入設置界面，單擊“動作”選擇“動作庫”，這里的動作都是與角色庫中的人物相匹配，我們雙擊“原地行走”，單擊確定后這個動作就加入到了人物身上。但是，還需要將這個動作設為默認動作，這樣就可以達到在預設的路徑上行走。為了達到真實的感覺，再按照上面的步驟添加一個“站立交談”的動作，由于想要把這個動作插入到行進的過程中，所以需要創建一個腳本，進行設置定時器去完成骨骼動作的切換，就是讓默認動作停止，去播放“站立交談”這一骨骼動畫，之后繼續播放默認動作。

為了讓用戶以第三人稱視角來瀏覽楊靖宇紀念館，骨骼動畫設置完成后，需要設置漫游路徑，讓骨骼動畫按我們預設的路徑來行進。同樣在“創建對象”的界面中，選擇“形狀”后，單擊“折線- 路徑”進行創建錨點、刪除錨點和添加錨點，這些錨點都有指定的坐標，隨著的移動錨點，其坐標也會隨之改變，并且可以在錨點設置腳本，讓其到達制定的錨點做我們想要做的動作。由于手動添加的錨點比較曲折，在運行時骨骼動畫在行走時顯得不自然，所以需要調整路徑平滑指數，調整后骨骼動畫的行走就比較真實。之后要選擇綁定物體，點擊選擇，找到插入的骨骼動畫進行綁定，這樣的骨骼就會按照路徑來行走，而且為了美觀，可以點擊名稱前面的折線，把路線圖進行隱藏，讓場景更加真實。

圖3 創建按鈕

2.4 開啟碰撞檢測

三維虛擬場景中的模型，由于這些模型都是虛擬的，所以當設置的骨骼在場景中會出現直接穿過模型等在現實世界中不會出現的情況。為了用戶的體驗感，這樣的現象就不能存在。所以需要用到VRP 三維互動平臺中的碰撞檢測。

VRP 三維互動平臺中的碰撞檢測是比較人性化的。在創建行走相機的時候，在設置界面中有一項是形狀、碰撞，在這里點擊行走模式，這里系統默認開啟碰撞檢測，所以說在這個軟件中的碰撞檢測的開啟時非常容易的。

2.5 添加背景音樂

VRP 三維互動平臺中，為了讓用戶在通過第三人稱視角瀏覽場景時不顯得無聊，可以插入音樂來豐富我們的感知，有更強的代入感，而且還可以插入人物的講解，讓用戶更加了解住段歷史。

首先需要準備一段背景音樂和一段人物簡介的講解。進入到軟件的操作界面，打開腳本編輯器，先編寫一個系統函數，目的是方便引用這段音樂；之后在錨點到達的腳本中可以添加這段音樂并設置關閉其他聲道的音樂。由于需要插入一段人物簡介的音樂，所以之前設置的定時器腳本中讓其播放這段簡介，這段簡介要換一個聲道，并且需要關閉背景音樂的聲道。這段簡介的時間需要與之前的插入的“站立交談”時間大致相同，這樣使用戶的體驗更真實。

2.6 創建按鈕

VRP 三維互動平臺中創建按鈕（圖3）是在“初級界面”，在“初級界面”點擊“創建新面板”后選擇“按鈕”，會進入到它的設置界面，對其位置、貼圖、標注、透明以及鼠標事件等。在按鈕的控件屬性中對其進行命名，按鈕的位置、大小可以隨意改變，但是要根據布局來調整；剛創建的按鈕底色是白色，可以通過貼圖功能來美化按鈕，看起來更加美觀；標注是將想要賦予這個按鈕的功能來注明；鼠標事件就是來讓的按鈕“活起來”，可以設置按鈕右鍵單擊、左鍵單擊、右鍵雙擊、左鍵雙擊等操作后會產生什么樣的結果。可以利用這個技術將上文創建的相機進行切換、音樂的播放與暫停等功能。

3 結論

主要對楊靖宇紅色文化紀念館VR 漫游進行了設計，在VR漫游設計的過程中，首先根據楊靖宇紀念館的圖片信息數據，對楊靖宇紀念館進行了基礎三維建模，并設計了相應的楊靖宇紀念館固定漫游設計，根據需要用不同的方法完成了紋理貼圖的工作，使整個虛擬場景顯得比較逼真，便于提高用戶的體驗感。為了使整個VR 漫游系統具有交互性，對楊靖宇紀念館的交互漫游模塊以及場景優化進行了設計。