虚拟校园漫游系统设计与应用

秦传文，李闯吉林建筑大学

虚拟校园漫游系统设计与应用

秦传文，李闯
吉林建筑大学

摘要：虚拟现实技术近年来得到飞速发展，应用领域十分广泛。本文以吉林建筑大学为例，探讨了基于Unity3D的虚拟三维校园漫游系统的创建流程，探讨了建设多虚拟数字化校园系统的关键性技术。意在建立一个虚拟校园交互系统，展示校风校貌、丰富校园文化。

前言

随着计算机技术的普及，校园信息化建设步伐也不断加快，虚拟校园漫游系统作为校园信息化建设的重要内容，具有很强的开发潜力。现在互联网上所运营的虚拟校园系统紧紧停留在2.5维的层面上，浏览视角无法自由转动，达不到预期宣传效果。随着计算机硬件、软件的发展，目前已经出现了三维虚拟校园漫游系统。

三维比二维平面更直观形象，更逼近校园的实景，这样虚拟校园漫游系统就可以帮助广大异地考生在志愿填报的过程中，及时、快速、直观了解校园风采，也符合我们国家目前正大力倡导的“互联网+”策略。虚拟校园漫游系统在学校对外招生、宣传的过程中都可以扮演重要的作用，将集成校园导航、校容校貌展示、对外招生宣传于一体，这也是传统的二维校园导航所不能比拟的。虚拟校园漫游系统将成为校园门户网站中不可缺少的部分，对扩大学校知名度产生积极重要的作用。

1　系统总体设计流程

系统主要包括以下几个部分：建筑模型及环境制作、lumion实时渲染，创建Unity3D漫游空间，服务器配置。

2　建筑模型及环境制作

2.1数据采集

主要包括各建筑平面图、规划图、地形图及纹理贴图。通过CAD图纸以及谷歌地图来进行参考，解决了原始施工图与竣工项目存在差异的问题。建筑纹理贴图则需要进行实景拍摄，获得高清图片，通过图像软件进行编辑整理。

2.2三维建模技术

国内大多数虚拟校园漫游制作案例，往往侧重于后期网络系统开发，由于开发者多出身于软件工程方向，忽略了前期的虚拟场景模拟的工作。然而，虚拟校园漫游系统能否带给人们极佳的体验，很大程度上取决于虚拟场景模型的精细度和实时渲染效果。建模软件方面，目前可采用的建模软件有很多种类，主流的建模软件包括maya、3DsMax、SketchUp、犀牛等软件，每个软件都有其强项，以下是笔者深入了解后进行的分析。

2.2.1maya

Maya多应用于游戏、动漫人物的三维制作方面，曲面建模功能强大，但其本身操作复杂，需要长时间的专业训练才能操作，且建筑模型方面的应用有所欠缺。

2.2.23ds max

3DsMax运用领域广泛，功能全面，适用于各种建筑、工业、人物设计等各领域，普及广泛。但软件消耗内存大，操作复杂且模型效果不过直观，运行大场景组合模型，对电脑要求很高。

2.2.3SketchUp

SketchUp多运用于建筑、景观、室内设计等领域，因其直观的建模方法被广泛运用，运行内存小，操作简单易懂。但是它的曲面建模是一大短板，不过传统建筑的形态多为直线平面，不规则曲面较少，针对曲面复杂的模型该软件则无法胜任。

2.2.4Rhino

目前多运用在建筑、景观、工业，人物造型等领域，优点是软件占用内存小，灵活流畅，操作界面与3DsMax相似，曲面建模功能非常强大。缺点是操作比较繁琐，对于建筑形态简单的模型没有必要使用。

通过对目前几个主流软件的分析，根据我们所要建立的场景内，建筑内的不规则曲面几乎没有，所以我们得出结论，采用SketchUp进行三维场景设计是最为合适。

根据前期收集的CAD图纸、建筑纹理贴图等，在SketchUp中进行场景建模，掌握软件操作技术，具体步骤则分为分组制作单体建筑粗模、模型细化、对建筑进行贴图材质绘制、建立校园场地、各单体模型汇总、增加光影特效。

3　lumion实时渲染技术

lumion实时渲染技术存在于单机操作内，还没有连接到互联网上，通过单机实时渲染，可以实现对虚拟校园场景的漫游观察，此外还需要在该软件内进行地形编辑，模拟天气，种植植物，最终形成线下虚拟漫游系统。

3.1环境氛围制作

3.1.1通过软件内的功能，模拟设置各种天气（晴朗多云雨天风雪大雾昼夜），实现真实场景下的用户体验感受。

3.1.2在场景内添加植物、人物、景观小品（路灯、花架等），渲染生活氛围。

3.1.3通过软件内的工具来建立地形，模拟真实的生态环境。

3.2优点

该软件能够模拟真实的场景天气变化、人物、车辆等物体，山川河流的编辑也具有很高的可操作性，模拟仿真程度极高，画面效果好，但其缺点则是软件需要电脑硬件具有很高的性能，才能流畅运行。

利用lumion的实时渲染技术，我们注意到另一个发展方向：目前已经被应用在游戏、五感体验等方面的的虚拟现实眼镜，通过这个载体会使体验者的感受得到提高，能够提供给人视觉、听觉、触觉等多种感官刺激，这也是我们未来的一个发展方向。

4　Unity3D漫游技术

Unity3D软件是一个游戏开发平台，还可以将制作内容发布至手机平台。将SketchUp场景模型汇总到Unity3D中，进行进一步的场景操作，并且Unity3D软件支持多种模型格式互相导入，使虚拟场景建立更方便。Unity3D虽然没有lumion实时渲染的效果逼真，但是其本身要求的电脑载体配置低，运行也较为流畅，这也是选择其作为与互联网进行融合的重要原因。在Unity3D中，我们对校园地形进行细化，设置灯光和音效，添加天空，进行实时渲染测试。

4.1操作内容

4.1.1将制作好的校园模型和纹理贴图，分别导入unity3d的面板中，生成模型碰撞器（模型碰撞检测时使用）。插入并测试调整好角色视角控制器：将第一视角控制器拖入到场景中并调整角色胶囊的比例。

4.1.2为场景添加光源，并调整光源的角度和强度。

4.1.3调整角色的行进速度和初始方向。运行程序测试。

4.1.4为模型赋予纹理贴图，进行渲染参数设置，高光颜色设置等。

4.1.5为场景添加天空盒skybox，引入天空盒文件，进行实时渲染测试调整。

4.2web三维场景构建及服务器配置

Unity3D软件的重要一点就是可以使用与网页插件，实现发布网页版虚拟校园漫游系统的目的。目前Unity3D支持Web、PC、IOS、安卓、Apps等主流操作系统，电脑端和移动端都可以使用。而ISS则是常用的Web应用程序平台，采用ISS能够更好的与用户的操作系统进行协调，易于后台管理，所以本项目采用ISS搭建能够发布unity3d的Web服务器，进行配置IIS6.0程序，最终完成虚拟校园漫游系统。

5　结论与发展前景

通过采用sketchup建模，lumion、Unity3D实时渲染而实现的虚拟校园漫游系统的实践研究，不单单可以运用于校园这一层面，在其他虚拟现实的模拟中也可以得到运用，我们通过虚拟校园漫游系统的制作，探索虚拟现实领域的发展。未来人类的生活必将迈向更加智能化、网络化的生活，伴随着电脑、手机等智能终端载体的日益成熟发展，虚拟漫游系统的运用也一定会更加常态化、普及化。

作者简介：

秦传文(1994-），男，汉族，吉林省长春人，本科，研究方向：景观园林设计。

李闯(1984-),汉,吉林省榆树人，研究生，讲师，数字媒体。