虚拟漫游导游系统

摘 要：近年来，随着计算技术的飞速发展，数字化潮流已是全球经济发展的必然趋势，虚拟现实技术逐渐引起人们的注意。虚拟现实（Virtual Reality）是一种可以创建和体验感受虚拟环境的计算机系统，利用计算机模拟产生一个三维空间，让使用者如身临其境般体验三维空间内的事物。

关键词：虚拟现实；3DsMax；VRP；交互式漫游

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.111

1 引言

1.1 研究背景

随着虚拟现实技术在各领域的不断深入，对其提出了更高的要求。为满足这些要求，虚拟现实技术研究都遵循了“低成本、高性能”的原则，并取得了迅速发展。

1.2 主要研究内容

本设计旨在利用3D建模技术对景点进行较为逼真的呈现，拟采用三种方法：（1）基于多边形绘制的漫游系统的设计实现。 （2）利用3DS Studio， AutoCAD等软件建立场景。（3）基于图像的绘制设计。

2 相关技术基础

2.1 3DsMax简介

3DsMax是美国Autodesk公司开发的一款集电脑三维动画、三维模型创建和渲染的优秀软件，其全称：3D Studio Max。现已广泛应用于游戏开发、建筑、广告设计等领域，是目前应用最为广泛的三维动画模型设计软件之一。

2.2 3DsMax的建模方式

3DsMax的几何建模方法主要有多边形（Polygon）建模、样条曲线建模（NURBS） 、细分曲面技术建模（Subdivision Surface）。建立一个三维模型可以通过多种不同技术和方法，但最终结果有优劣、繁简之分。

2.3 VRP编译器漫游技术简介

VR-Platform（简称VRP）是由中视典公司开发、具有自主知识产权的一款国产三维虚拟现实软件平台，可广泛的应用于城市规划、室内设计等行业。

3 系统的开发流程

3.1 原始数据的收集

在数据收集阶段，根据景点的实际情况，对所有建筑物进行模型等级分类，根据分类多次进行实地考察、测量和拍摄实物照片。

3.2 三维模型的建立

三维建模是虚拟漫游系统制作过程中的重要阶段之一，本阶段须完成虚拟漫游系统场景中所有三维模型的建立。在三维模型的基础上，通过前期的数码照片收集，制作贴图纹理。最后整理和优化场景，进入烘焙和测试阶段。

3.3 漫游系统功能的实现

本漫游导游系统利用中视典VRP虚拟现实软件平台实现虚拟漫游功能。在计算机安装VRP软件，然后将烘焙好的虚拟场景从3DsMax导入到VRP编辑器中，在VRP编辑器中进行编辑，实现实时景点漫游和场景的人机交互。

3.4 人机交互

人机交互功能是虚拟漫游系统的另一大特点。漫游系统的交互性取决于运行界面的设計和脚本语言的编写。简洁明了的交互界面不仅能够提高用户的漫游兴趣，同时也能够帮助用户快速的了解系统设计者的意图，使系统得到充分使用。后台脚本语言的编写决定了漫游系统的人机交互功能，是虚拟漫游系统制作中相当重要的环节。利用VRP脚本编辑器编写后台脚本语言，为虚拟场景添加各种交互功能。加入碰撞检测后，场景将会更加真实，最后编译并生成可执行程序以及web3D文件。

4 虚拟漫游导游系统的实现

4.1 模型的建立

室外漫游系统一般规模宏大、建筑物繁多，工作量主要集中在模型的建立上，同时由于模型数量较大，为保证场景质量与漫游效果，模型优化对漫游系统的实时性有着巨大的影响。在优化系统的同时，可以运用各种建模技巧，丰富场景内容，使虚拟场景更加逼真。

4.2 场景集成

场景集成是指将零散的建筑模型、自然景观合并到一个大场景中，根据数码照片对物体进行移动、缩放、旋转、复制等操作以确定物体位置、大小现实世界所有的物体都有自己特有的比例大小，要使创建的虚拟场景更加的真实，模型的比例能够符合现实世界就显得非常重要了。

4.3 漫游实现

本虚拟漫游系统漫游部分的制作是利用中视典公司自主研发的虚拟现实漫游软件VRP，主要实现虚拟场景的实时漫游功能和人机交互的设计。我们将优化好的三维模型场景导入到VRP编辑器之后，就可调用VRP的函数。

4.4 VRP场景贴图优化技术

在制作大场虚拟漫游场景时，如果没有优化好烘焙贴图的尺寸大小，会导致烘焙后烘焙贴图信息量太大，直接将该虚拟场景导入VRP编辑器之中可能会出现两个问题：一是因为烘焙后贴图量太大，造成VR场景无法导入VRP编辑器之中；二是能够导入到VRP编辑器中，但是由于烘焙贴图信息量太大，使其占用计算机内存非常大，不能流畅漫游虚拟场景。出现这两个情况时，就需要在将已经烘焙过的虚拟场景导入到VRP编辑器之前，将所有烘焙贴图进行贴图的格式压缩，然后再向VRP编辑器中导入

4.5 可执行程序的编译

整个虚拟漫游场景的数据设置好后，下一步也就是最后一步将该场景打包编译成可独立执行的EXE文件，我们都知道EXE文件是可以直接访问程序的文件，而不需依赖于其他任何应用软件，所以编译后的EXE文件可以非常方便的在其他计算机上演示。

4.6 漫游系统的测试

漫游系统保持了较好的渲染速率，实时性良好，可通过鼠标键盘实时控制漫游路径和视点变换。

5 结束语

通过此项目的开放，我们最终可以生成一个Web版的漫游系统，并将其发布至网络中。这样，可以提高游客对景点的兴趣，使有意向在此旅游投资的商人更直观的了解景点的风土人情。通过对景点的漫游，不同地域的人们能更方便的了解这一景点的具体情况，从而吸引更多潜在的旅游资源，具有很高的经济价值。

参考文献：

[1]曾芬芳.虚拟现实技术[M].上海交通大学出版社，1997：21-25.

[2]刘海燕.城市旅游形象规划设计初探——以泰安市为例[D].硕士学位论文，天津大学，2005：8-9.

[3]范波涛，贾燕.虚拟现实中虚拟场景的建模技术[N].山东大学学报（工业版），2004：53-54.

作者简介：潘良（1994-），男，山东五莲县人，本科，研究方向：软件工程。endprint