基于虛擬現實技術的漫游校園VR系統的研究與開發

莊姍姍

（廣西玉林農業學校 廣西 玉林 537000）

1 引言

我國在VR技術方面的研究時間較短，存在較大的發展空間，在計算機系統，計算機圖形學發展過程中，虛擬現實技術得到了社會各界的高度重視，受到我國各行各業的廣泛關注，VR技術的研究和應用，虛擬環境建設，開發分布式VR也得到了更高的發展。通過進行學習環境的合理構建，能夠為學生創造更大的學習空間，確保學生能夠進行自由學習和綜合探索。在研究開發虛擬現實技術漫游校園時，通過各種信息化技術工具，由團隊自主探索研究開發，激發積極主動創新的能力[1]。

在研究設計虛擬校園系統時，需要嚴格遵循項目工程開發的一般原則，具體工作包括以下三個階段。

2 數據收集和處理

利用我校現有規劃的CAD圖，進行虛擬校園漫游系統設計，通過合理利用百度地圖，可以得到校園整體地形，明確建筑的整體比例和具體位置，隨后對其進行實際測量，確保能夠獲得地形具體高度，隨后還需要對校內建筑進行實地拍攝，確保能夠獲取更為真實的建筑圖片，然后對PhotoShop軟件進行合理應用，對圖片尺寸進行科學處理，制作所有材質，進而保障紋理貼圖，保證校園虛擬建模可以高度符合現場實際情況。同時還需要進行與建筑相關的媒體素材和歷史信息的全面收集。

3 虛擬場景構建

在完善數據準備工作之后，相關人員還需要有效落實校園建模，再實施具體工作，首先需要利用Auto-CAD，繪制平面圖形，隨后將maya導入，進行校園虛擬環境的合理建設，確保虛擬校園模型高度符合校園生活實物，在完成建模工作之后，需要合理修正模型的物體坐標系、大小、格式，然后在Unity 3D平臺內導入三維模型。在此項目中，我們還增設了一個小導游卡通人物角色。將其進行人物設定、材質貼圖、骨骼綁定、動畫調整等一系列制作，然后在Unity3D平臺進行合理導入。

4 開發Unity3D平臺

在Unity 3D平臺導入虛擬三維場景，合理設計漫游交互功能。在平臺內對其各類系統對象修改參數、編寫腳本、添加組件，進而實現碰撞檢測、角色漫游等各項功能，滿足客戶需求。開發工作具體包括以下流程。

4.1 虛擬場景建模

4.1.1 三維場景建模

在設計虛擬校園系統時，該項技術是其最為重要的部分，具有關鍵性價值，在具體實現虛擬校園漫游時，三維建模效果和體驗效果具有緊密的關系。在具體實現虛擬校園建模工作時，建模的真實性對學生的感受程度和認識具有決定性影響。構建校園虛擬場景具體是對我校樹木、籃球場、道路、綜合辦公樓、學生宿舍、食堂、教學樓進行建模。在開展具體工作時，需要以校園為整體場景，在具體實施建模作業時，需要對其進行分塊建模，隨后在大場景中合理導入，使其建模難度大大降低，在具體實施該項工作時，需要對模型進行合理優化，可以合理刪除其中存在的不可見面，確保能夠有效控制材質數，進而實現貼片的合理壓縮，對其模型進行簡化，實現模型大小的合理控制，通過對其場景模型進行合理優化，能夠確保有效提升建模效果。

4.1.2 制作材質

在進行虛擬場景模型制作時，必須確保和校園實景高度符合，在創建模型之后，為了確保建筑物模擬具有更高的真實性，可以對其校園場景進行合理再現，確保其真實性，對模型進行相關材質貼圖的科學添加，在落實該項工作時，相關人員還需要創建紋理貼圖素材。在進行相關材質制作時，還需要實地拍攝相關建筑，確保能夠明確建筑外形，但是在具體實施拍攝作業時，光線強弱、距離遠近、拍攝角度等各項因素，對其拍攝過程具有很大的影響，但是拍攝圖片和現場實際情況具有一定的差別，需要合理應用PhotoShop軟件，科學處理拍攝的圖片，然后在maya中導入提前處理的相關材質，利用maya調整圖片屬性和材質編輯器進行各項工作，使其編輯效果更為逼真。

4.2 虛擬交互技術

通過進行校園漫游系統的合理優化，能夠對校園場景進行更為科學的展現，具有較高的交互性，在開展具體工作時，設計漫游角色交互是其最為關鍵的一項技術，虛擬交互設計同時具有漫游和界面兩項功能，相關用戶在具體應用系統時，界面是其非常重要的一個功能原則，而漫游的有效落實，能夠使用戶更為真實地參與虛擬校園，進而保障漫游體驗具有更高的真實感，通常情況下，存在自動和自由兩種不同的漫游方式，結合使用兩種方式，可以實現用戶參與度的有效提升，使其具有更大的靈活性。

4.2.1 手動漫游

該方式具體是指利用鍵盤鼠標，實時控制用戶游覽路徑，自由度相對較高，能夠隨意游覽校園，在開展具體工作時，需要在Unity 3D引擎內進行兩個預設體的科學設置，進而實現兩種不同的角色控制方式，可以實現漫游行走功能，通過科學應用鍵盤能夠控制漫游角色移動，然后利用鼠標改變角色觀察視角，隨后還需要編寫相關代碼，確保能夠科學移動鼠標定位。

4.2.2 自動漫游

該項技術具體是指根據設計師規劃的視角和路徑，進行校園的游覽和參觀。該種漫游方式的合理應用可以使用戶迅速游覽校園環境，對其具有更為直觀的感受，在具體進行游覽時，可以通過鼠標進行視覺的科學改變。在具體實現自動游覽時，需要進行多個cube的合理創建，對漫游工作進行導航，在游覽路徑上設施導航點，確保每個路口都設有導航點，同時還需要保障各導航點之間可以直接到達，沒有任何障礙物，然后進行腳本的編輯，為用戶賦予角色。

4.2.3 信息交互

一般而言，Unity 3D可以實現3D拾取技術，使其實現信息交互，點擊鼠標，向其射出一道射線，使其射向3D世界，然后選擇第一個交互的對象為選中對象。通過相關形式，將文字、音頻、圖片、動畫等各項信息展示給使用者。例如介紹重點建筑物，確保用戶在進行漫游時，能夠進一步明確周圍環境，對其各項信息具有更為全面的認識。

4.3 碰撞檢測技術

該項技術具體是指對虛擬環境中的相關物體進行檢查，明確是否存在碰撞現象。在漫游系統內，需要對其碰撞現象進行嚴格控制。在模型具體運行時，如果出現碰撞，則模型會穿過模型，進而對其漫游真實感造成嚴重破壞。因此，在模型場景中，必須對其碰撞實施嚴格檢測。在應用該種方式時，如果出現碰撞，必然會有物理現象產生，例如，當其物體位置出現改變，在具體實現漫游時，需要合理應用碰撞器，對建筑物、樹木以及角色之間的碰撞進行科學處理。

在具體實現漫游時，高校在展示校容校貌、招生以及對外宣傳時，三維虛擬校園具有重要的價值，是校園實現信息化建設的重要內容，能夠實現以下幾種功能。

4.3.1 直觀了解校園

通常情況下，基于三維虛擬校園能夠確保更為直觀地認識校園各個區域，在三維空間內，能夠更為直觀深刻地感知空間次序，確保相關人員可以通過瀏覽器直觀感受校園環境，在這個過程中，可以更為生動地展示綠化地帶、道路、食堂、宿舍樓、圖書館、教學樓以及各種植物。三維虛擬校園可以對真實世界進行模擬，實現工作效率的游戲提升，進而確保校園空間建設具有更高的主觀性，明確校園各個空間區域。

4.3.2 方便學生

一般情況下，高等院校都具有眾多公共設施，例如實驗樓、食堂、宿舍樓和教學樓，三維虛擬校園的合理構建，能夠幫助新生提前了解校園整體布局，交互式查詢，能夠確保實時了解校園信息，進而確保學生能夠盡快適應校園生活。該項技術的合理應用，不僅能夠仿真校園地理形態和建筑形狀，還可以利用網絡設備真實再現整個校園的經濟活動和社會活動。

4.3.3 強化招生宣傳

網絡宣傳是現階段極其重要的一種宣傳手段，三維虛擬校園的科學建立，能夠有效提升學校形象，對招生工作具有重要的價值[2]。

5 結語

本文深入分析了基于VR技術實現的校園漫游系統，對系統設計的具體流程和思路方法進行了深刻的闡述，對其關鍵技術進行了深入的探討，能夠有效推進學校發展。