基于虛擬現實的動物展區的設計與制作＊

李 放，徐 惠，宋金玲

（大連東軟信息學院，遼寧 大連116023）

目前，受到環境因素、人為因素等影響，動物園里的動物越來越少，當小朋友們想通過齊聲呼喊來叫醒斑馬、羚羊時，卻發現動物們的眼神空洞；當小朋友們想通過揮手召喚來目睹獅子、老虎時，卻發現得不到動物的回應；當人們滿心期待地去尋找心儀的動物時，卻發現鐵籠空空如也，動物園能夠為人們提供的良好體驗越來越少。如今，虛擬現實技術發展的如火如荼，電影院、游樂場等場所越來越多的使用這一技術，從而帶給玩家以全新體驗。因此，如何將動物園與虛擬現實技術進行有效結合，成為了新的課題。

1 虛擬現實技術

虛擬現實技術可以有效模擬生物在自然環境中的交互行為，例如，視覺、聽覺、觸覺等。與此同時，虛擬現實技術利用計算機生成了一種虛擬環境，用戶通過相關設備，沉浸到該環境中，以達到“場景重現”的目的。虛擬現實技術是計算機仿真的一個重要方向，其集合了計算機圖形學、數字圖像處理、人機交互技術、傳感技術等多種技術，是一門極其復雜的交叉技術，同時，也是一門前沿技術。因此，世界各國都在投入大量的人力、物力和財力，以達到領先的目的。美國從20世紀80年代的幾千美金到目前的數億美金的投入，由此可見其重要性。當前的虛擬現實項目多集中在利用HTCVive、Oculus等設備的處理上，用戶通過穿戴其頭盔，利用手柄和定位器，就可以與虛擬環境中的模型進行交互。本文也將采用HTCVive的設備進行項目的設計與制作。

2 動物園區的特點

動物園在建立之初，是用來拉近人與自然的距離，以達到寓教于樂的目的，它給城市帶來了生機與活力，同時也提供了一種放松的方式。但是，現在的動物園，不僅衛生條件無法保證，動物居住的環境惡劣，而且最重要的人們的安全也無法保證。因此，我們時而會從新聞中聽見動物傷人事件。這些，都是影響人們體驗動物園樂趣的重要因素。

通過虛擬現實技術，玩家可以身處非洲草原，或在太空飛翔，這些都是傳統動物園無法比擬的。甚至，隨著動物模型的增多，玩家可以體驗到已經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 虛擬園區的設計與制作

虛擬動物園通常由高仿真動物展示平臺、虛擬現實模式學習平臺等構成。其中高仿真動物展示平臺，利用3dsmax技術進行動物園場景的搭建，以及動物模型的建立。其次采用HTCVive虛擬現實技術并結合Unity3D開發完成交互模式。體驗者頭戴虛擬式頭盔，在頭盔中體驗者可以看到360°的全景展示，并且能夠運用手柄進行前進的操作以及與動物的交互。這種方式突破了傳統人們只能遠觀動物的局限性，可以近距離觀察動物的行為，拓展了動物園的展示教育功能。

3.1 HTCVive虛擬場景漫游

利用Unity3D開發工具將場景以及模型導入到資源庫中。編寫代碼并且在Unity3D官網中下載HTCVive虛擬現實插件。具體如下：①3dsmas中利用平面+貼圖的方式，創建部分簡單模型與地形；②將做好的模型導出fbx格式；③創建Unity3D與HTCVive虛擬現實的連接；④通過編寫C#代碼完成場景交互；⑤通過封裝一個模擬人物移動的代碼組合，來實現人物在場景中的行走。

3.2 項目部分效果展示

首先是項目的開始界面，玩家通過手柄點擊開始按鈕，進入場景，如圖1所示。

圖1 開始界面

然后是進入到虛擬園區內，可以看到多種動物，例如，黑猩猩、老虎等，如圖2～4所示。

圖2 園區場景

圖3 黑猩猩

圖4 老虎

在園區內，利用手柄控制人物行走的方向，同時通過手柄的扳機來識別各種動物，如圖5所示。

圖5 手柄控制行走

4 結論

基于虛擬現實技術的動物園區展示可以突破人們以往認知動物的界線，即“籠子”的常規模式。將玩家徹底從安全問題中解放出來，同時也打破了在動物園游玩時的時間局限問題，給玩家以真正的放松。將虛擬現實技術與動物園區有效地結合在一起，不僅可以帶給玩家全新的體驗，而且也能給動物園的發展提供一種思路，可以說，其發展前景廣闊。