论Unreal Engine4引擎基础上虚拟校园游览的价值与意义

王绍垒 胡帅勇 李刚 熊越

摘 要：文章将新的Unreal Engine4引擎建设理念应用于虚拟校园游览建设中，并在此基础上对虚拟校园游览的经济、社会、技术和文化方面等进行了综合分析，从而探讨了虚拟校园游览在新潜力下的价值与意义。

关键词：虚拟技术；VR技术；校园游览

[项目名称：校园数字化展示与虚拟交互浏览平台建设——以衡阳师范学院东校区为例，项目编号：C1710；项目名称：湖南省传统古镇中田村VR+数字化展示。项目编号：校科字[2017]2号-16]

现阶段对于虚拟校园游览大部分停滞在世界上首个WebVR的语言VRML阶段，VRML（Virtual Reality Modeling Language）即虚拟现实建模语言，VRML的应用在科技发展的今天弊端越来越突显，一方面交互功能的扩展为JAVA语言这使得运行速度减慢，并且要下载各种插件之后才能用；另一方面制作繁琐画质较差不能打包和编译，估计没有人能够忍受VRML近乎幼稚的效果。想要虚拟校园更好地发展必须要一个能够克服这些缺点的制作方式，而现阶段Unreal Engine4引擎的出现为虚拟校园的继续发展提供了新的潜力，那么在新潜力下的虚拟校园游览的价值意义何在？

一、新理念下的虚拟校园游览

虚拟校园游览在技术方面为虚拟校园的发展提供新的理论依据。虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段：有声形动态的模拟是蕴涵虚拟现实思想的第一阶段（1963年以前）；虚拟现实萌芽为第二阶段（1963-1972年）；虚拟现实概念的产生和理论初步形成为第三阶段（1973-1989年）；虚拟现实理论进一步的完善和应用为第四阶段（1990-2004年）。到现在虚拟现实技术已经较为成熟，应用领域也繁多，技术发展越来越快速，制作方法也由繁入简，由开始的VRML一直发展到现在的Unreal Engine4引擎等。

本虚拟校园游览抛弃了旧的VRML虚拟校园游览的理念转而进入Unreal Engine4引擎虚拟校园游览理念，Unreal Engine4引擎虚拟校园游览模式是通过程序语言和数学建模生成可执行程序供虚拟游览。该技术属于虚拟化技术的一种，利用3D图像引擎技术对现实世界的虚拟。利用C++程序语言基于Epic公司提供的Unreal Engine4引擎开源API重新封装了一个3D图像引擎并构建一个“世界”类，该类定义了初始观测的起点逻辑和面向FBX模型的兼容性模式并且派生出了一系列子类，该系列子类能编写基于场景的操作和数据处理。并且还搭建了一个测试专用的Debug Editor IDE（Integrated Development Environment，集成开发环境），并在IDE中重新封装了可供美工人员建模的框架和可供非编程人员使用的可视化脚本“蓝图”。将该IDE递交给美工人员，美工人员完成场景搭建后再由项目负责人对项目进行测试封装成可运行程序，与传统的由程序员搭建场景和产品测试的开发模式相比具有很强的灵活性和高效性。

重新封装的3D图像引擎利用了C++语言面向对象的特性大大增加了代码的可重用性和运行的效率，相比用C语言搭建或重新封装的图像引擎拥有更加真实的图形计算能力。

为解决跨平台IO流映射问题，使得不同平台之间游览者能使用相应的控制器进行场景的互动，创建一个虚拟控制器，使得不同平台的控制器电气接口对于负责场景搭建和测试的策划人员是透明的，策划人员只需要在IDE中编写简单的脚本就能创建虚拟场景中的可互动操作。

为加强程序的运行效率和降低对计算机硬件配置的要求，应使用异步加载和高模拓扑低模技术。

高模拓扑低模是指通过将具有高细节、高面数的模型按照UV展开成二维平面，然后在其基础上绘制贴图，将贴图烘焙出来，再按照高模的细节拓扑到低细节、低面数的模型中，以此将高模的计算用贴图来替代。以本项目场景中所有模型总面数为例，场景中所有高细节、高面数模型超过到500000個面，每个面以单独坐标形式将会产生1500000坐标信息。若将模型直接用于场景中，计算机将需要直接处理超过5000000个面和超过1500000坐标信息。若将高细节、高面数模型进行拆分、烘焙、拓扑等处理之后能将面数压缩到8000-10000。数据的压缩效率达到90%以上，可以大大增加计算机的运行效率。

异步资源加载指的是在程序加载场景资源的时候并没有100%加载资源，而是将将要加载的资源排入资源注册表的队列中去。程序运行的时候将会优先加载入口对象即起点附近的场景资源，离入口对象近的对象将会优先排入资源注册表的队列中等待被加载，加载完成的对象将会被释放等待下一次被加载，以此来实现增加内存的利用率。即使场景资源量非常大，需要分块加载，但是通过这种技术就能实现场景资源的无缝加载并且能使场景运行帧数稳定在每秒25～30帧的区间内。该技术还能实现场景的沙盒化，使场景更加符合现实。

二、积极响应政策把握主动先机

教育部在一系列相关的文件中，多次涉及虚拟校园，虚拟校园游览是对其的积极影响。

2016年8月26日，国家发改委印发《关于请组织申报“互联网+”领域创新能力建设专项的通知》（以下简称《通知》）指出，我国要建设虚拟现实/增强现实技术及应用国家工程实验室。针对我国虚拟现实/增强现实用户体验不佳等问题，建设虚拟现实/增强现实技术及应用创新平台，支撑开展内容拍摄、数据建模、传感器、触觉反馈、新型显示、图像处理、环绕声、（超）高清晰度高处理性能终端、虚拟现实/增强现实测试等技术的研发和工程化，实现对行业公共服务水平的提升。申报单位需具备虚拟现实/增强现实产品集成研发和产业化能力，并在体育直播、军事、教育等领域取得应用。

这一系列的社会认可代表着虚拟现实技术应用在虚拟校园游览中是一种必然的历史趋势。

三、拓宽虚拟现实道路把握经济主流

虚拟校园游览在经济方面拓宽虚拟现实的产业发展。现如今虚拟现实领域犹如三国时期各种理念和产品层出不穷，每一种产品和理念的出现都会拓宽虚拟现实的道路，这条路是所有人一步一步摸索出来的，虚拟校园的出现也定会为虚拟现实的经济增加一把助力。

由上面的KZero对虚拟现实市场的调查预测可得知2018预测消费虚拟现实的全球活跃用户将会超过1.7亿，虚拟现实的产业收入也会同比增加。因此学校也应把握主流趋势发挥虚拟校园游览的价值。

四、把握校园文化促进和谐发展

虚拟校园游览在校园文化方面具有促进校园的和谐发展的优势。虚拟校园游览对校园文化建设的促进主要体现在校园精神方面的学校影响力和学校认可度两个方面

（一）提升学校影响力

虚拟校园游览作为一种展示工具，可作为一个标杆式的展示，而这种展示是一种学校实力的认证，也就是学校信息实力的认证，因此在同等或高等的学校当中这种虚拟现实的校园展示就是一种对校园文化的展示，在内部展现校园的布局风光等，往往校园中的布局和学院文字也是此学校的校园文化的侧面反映。

（二）增加学校认可度

校园建筑和校园标志在虚拟校园中的出现和展示，使不了解本校园文化的各界社会人士都会有一种初步的认识，这也是侧面对校园文化做了一种宣传，增加了社会各界对校园的认可度。

由于笔者知识水平的局限性以及相关材料的不足还有一些内容未作探讨，同时，许多观点难免主观、论述也不够全面。因此，恳请各位专家批评指正。

参考文献：

[1]KZero.Virtual Reality Software Revenue Forecasts 2014-2018[z].www.kzero.co.uk，2014.

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[3]张秀梅.虚拟现实技术想要成主流还需跨越五个障碍[Z].腾讯数码.2014-10-13.

[4]发改办高技[2016]1919号.国家发展改革委办公厅关于请组织申報“互联网+”领域创新能力建设专项的通知.国家发展改革委办公厅.2016-8-26.

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作者单位：

衡阳师范学院美术学院