基于3ds max和unity 3d技術的校園虛擬漫游系統設計

唐云龍 陳平

摘?要：5G及網絡通信技術的飛速發展，在我國越來越多的學校選擇將線下的校園實地游覽通過虛擬現實技術，在互聯網上進行學校校園風光的虛擬漫游。針對這種形勢，本文從需求分析、設計、實現等過程詳細描述校園虛擬漫游系統的設計過程和關鍵技術。以安徽省某高職院校制作校園虛擬漫游系統為例，在平臺上，選擇運行效率更高、維護更方便的unity3d平臺，通過細化系統架構設計，運用3dsmax建模軟件技術制作場景中的模型，使用C#和JavaScript語言實現人機交互，最終以html進行融合導出，完成校園虛擬漫游系統設計及實現。系統經過測試和優化，能夠滿足學生使用，解決了因帶寬不足帶來用戶訪問流暢度不足的問題。在校園虛擬漫游系統設計與開發中，通過比較選擇主流的3ds?max軟件進行建模，使用unity?3d平臺實現人機交互，再結合網頁進行輸出，可以設計、實現以展示校園風光和建筑物為目的的虛擬漫游系統，同時在建模、交互設計過程中，選擇通過一定的方法對模型、代碼進行優化，通過系統測試及運行，該方法可以為其他場景的虛擬漫游系統帶來一定的參考價值。

關鍵詞：虛擬現實;unity?3d;交互

中圖分類號：TB???文獻標識碼：A????doi：10.19311/j.cnki.16723198.2022.16.108

0?引言

當前，智慧校園建設如火如荼，在校園展示方面，傳統的通過數碼照片、數字影像等方式呈現的校園風景，已經不能滿足新生代大學生的需求，網絡技術的更新迭代，5G通信時代的到來，虛擬現實技術（英文Virtual?Reality，以下稱VR）的成熟，都為校園風光的呈現帶來了另一種視角和方式。借助VR技術及互聯網平臺，我們可以讓遠在千里之外的用戶，全景式、沉浸式的漫游校園，在帶來視覺新鮮感的同時，加深了對學校及校園建設的印象。

1?設計需求分析

根據甲方要求，本次項目需要旨在制作學校的一個三維虛擬場景漫游系統，通過該系統可以展示學校全景、功能布局、建筑設施等情況，用戶通過客戶端訪問，可以自動、手動漫游，參看學校三維虛擬建筑物的外貌、功能介紹等信息。

通過分析客戶需求，綜合考慮，設計制作出開發流程，如圖1所示。

2?設計、開發過程

2.1?構建虛擬校園模型

第一，通過Google?earth的衛星模式，獲得學校校園地理信息，如圖2所示;利用航拍技術結合衛星地圖對校園建筑物布局和比例關系進行精確構建，再導入到AUTOCAD中，制作平面圖。

第二，通過相機拍攝校園中各個建筑物不同角度的照片，作為模型建模的貼圖文件。

第三，將CAD制作的平面圖導入到3ds?Max軟件中，打開對象捕捉，用樣條線繪制出某個建筑物的墻體，然后使用“輪廓”命令得出墻體的厚度，再擠出墻體的高度，轉換成可編輯多邊形，右擊選擇對象屬性，在彈出的對象屬性菜單中選擇顯示屬性，勾選“背面消隱”，再在修改菜單中選擇法線得到建筑物的整體模型。

模型構建完成以后，還需要根據模型內容的材質制作貼圖文件。本次項目制作中的貼圖都是相機使用相機實地進行拍攝獲取的，因此材質很真實，但是像素分辨率較大，需要使用Photoshop等圖片處理軟件進行后期裁剪、明暗度、飽和度、像素大小等調整，所有貼圖文件需保存為jpg或者png格式，且貼圖的命名不能用中文，以免導入到unity?3D軟件中不能識別。

在3ds?max軟件中構建完成模型并貼完貼圖以后，將建筑模型文件以FBX文件格式打包導出。

2.2?在unity?3D中導入模型并構建虛擬校園場景

在unity?3D軟件中新建項目工程文件，將之前從3ds?max軟件中導出的FBX文件，保存到項目工程文件夾“assets”中，在unity?3D中進行場景編輯、燈光設置、地形繪制，同時進行物理碰撞檢測設計。

2.3?實現人機交互

人機交互是實現校園虛擬場景漫游的關鍵技術，本系統采用最基本的人機交互方式，采用鼠標點擊相應按鈕或鍵盤輸入WASD進行場景漫游，而場景跳轉是另一種交互，如圖1所示，用戶點擊不同的按鈕，從而進入不同的場景，關鍵代碼如下：

function?OnGUI（）{

GUI.Label（Rect（300，50，600，300），str）;

if（GUI.Button（Rect（250，450，200，50），“進入學校”））

{

Application.LoadLevel（"anshangmao01"）;

}

if（GUI.Button（Rect（800，450，200，50），“退出漫游”））{

Application.Quit（）;

3?效果展示

4?系統測試與優化

在網絡環境下對系統進行測試，發現系統存在運行比較緩慢、占用網絡流量比較大等問題，分析原因是因為電腦配置差、網絡帶寬不足等引起的。因此，從使用者角度出發，我們應該對系統進行模型和程序兩個方面的優化。第一，控制模型頂點數量，多個模型共享一張貼圖，將暫時不顯示的模型進行隱藏;第二，在程序代碼上，通過合理聲明變量屬性可以有效消除代碼冗余，優化代碼。如可將在整個場景中經常需要用到的變量，設置為全局變量，這樣就可以跨場景全局調用;通過將對象移出攝像機范圍、移回原位而不是采用代碼的方式來實現對象的暫時隱藏、顯示。

5?結束語

本文以某高校校園虛擬漫游系統的設計、實現過程為例，深入探討基于3ds?max、unity?3D技術的校園虛擬漫游系統設計、實現的方法以及關鍵技術。整個開發過程是使用3ds?max進行模型構建，再運用unity?3D實現人機交互，最后通過HTML格式進行導出，并對系統進行測試，從模型、代碼等方面提出優化方案，最終測試表明系統基本能夠滿足學生用戶的使用。

參考文獻

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