基于Unity3D的虚拟场景漫游仿真系统的设计研究

马雪英 杨薪祺 谢清源 吴嘉锐

摘要：社会经济的不断增长，人们的生活条件越来越好，娱乐生活也变得越来越精彩。现代外出旅游已然成为人们娱乐的主要方式。然而高额的花销、拥挤的人群、堵塞的交通又打消了人们出门旅游的念头。所以在虚拟世界中运用三维场景漫游可以满足人们不想走出家门又能游览世界的愿望。本文利用3ds Max与Unity3D软件，把三维与虚拟现实技术融合在一起，围绕校园场景，来开发多用户虚拟漫游系统，期望为以后的研究提供宝贵经验与参考。

关键词：Unity3D;虚拟场景;漫游仿真系统

1 虚拟场景漫游系统开发的意义

1.1 为场景的信息化建设提供平台

针对虚拟场景漫游系统的研究为用户创造了信息分享的平台，让浏览者在家就可以浏览虚拟场景的画面积建筑模型，有一个置身于真实场景的体验;利用电脑来呈现出我们真实生活中的场景画面，运用立体图形、图像、三维动画等方式将场景画面生动形象在展现在人们的眼前，对旅游景区、大学院、工程建筑等信息化的发展有着深远的意义。

1.2有利于提升场景的知名度，树立场景地区的形象

虚拟场景漫游系统的开发对于旅游地区的宣传工作有着积极的促进作用，一般运用在旅游景点、名胜古迹、学校等地。例如学生和家长都可以利用电脑了解到学习的每个地方，实现扩大学校宣传力度的目标;也可以利用手机去浏览一些自己想要去旅游的地方，提前了解像杭州西湖、西藏玛旁雍错湖等地的自然风光，来确定到什么地方旅游。不仅可以成为场景规划的辅助工具，也可能让场景管理的水平进一步加强，让地区的知名度更加响亮，为地区的经济发展带来高收益。

1.3建设资源节约型和环境友好型场景的需要

三维虚拟场景漫游系统的开发满足了资源节约和良好环境场景建设的需求，它拥有以下基本特征：数字化、可视化、智能化、网络化，这种漫游系统可以用不同地方、建筑的宣传上，不需要制作纸质的宣传图册，不仅环保新奇，绿色无污染，为打造具有资源节约和拥有良好环境的场景提供了技术支持。

2 基于Unity3D的虚拟场景漫游系统的开发流程

基于三维虚拟场景漫游系统的研发时间的过程，可以分成以下几个时期：前期工作、系统实现、测试运用，详细的流程是：首先针对虚拟场景、场景漫游技术的相关研究资料进行分析、归纳总结、研究之后，详实掌握Unity3D技术运用的基本流程，并在此基础上，结合虚拟场景漫游系统，探讨该系统的模型类型、理论架构与实际运用措施，同时对已有相关案例的运用模式加以分析，从案例中获取可借鉴与参考的相关经验与操作方法;其次，初步拟定3DsMax与Unity3D技术共同构建虚拟场景的工作方案与计划进度。而完整的虚拟场景建设无法脱离建模工作的细致化开展，因此待建模物体需要囊括以下几点内容：①地面环境、②建筑物、③场景中的小景等;再次，构建3dsmax虚拟场景场景，在Unity3D软件中引入虚拟场景的建设，包括以下方面的功能：场景漫游、碰撞测试、语音互动等;最后，集中数据并联动传递到Windows、Android与IOS等系统平台，通过实践运用，对运用过程中的情况进行仔细评价、调查、观察，并对系统原型进行不断的调整，对流程不断优化改进。

3 虚拟场景漫游系统的设计与制作——以校园为例

3.1 数据采集与整理

3.1.1 GoogleEarth软件的应用

Google Earth是一款以地球仪作为基本模态，依托虚拟漫游技术将卫星图片、GIS等内容集于三维模型之上的虚拟建模型软件。本漫游系统承接Google Earth的技术特点，通过Google Earth辅助呈现街景的地理坐标，从而实现地缘位置的精准化定位。在地缘位置的设定环节，本系统以北华大学东校区作为系统位置的精确标，并以截图的形式将地缘位置信息传输到3dsmax之中，以此作为参照对象，用于后续街景道路图以及校区整体布局图的制作参考。

3.1.2设计图纸与实地测量相结合

分别针对校区内部各教学楼、活动室等建筑物进行测算，确保实体数据的完整记录与收集。为确保数据收集的准确性，同时也为保证后续虚拟校区场景图制定与实体数据的比例协调，另外将对教学楼、活动室等建筑物附近的宣传栏等物体进行测算。

3.2 虚拟漫游系统三维模型构建

可以把虚拟校园场景里的模型划分为：地形、建筑物、校园小景等三种模型。结合校园的实际环境来建设虚拟道路，将道路作为参照物，把虚拟创作出来的楼房、校门、运动场、假山、花草树木及附属物放置在合理的位置上，结合真实物体的建筑特点运用混合建模的方式来建模，对虚拟校园场景模型的建立进行研究分析，并给出最优实施方案。

3.2.1 创建地形与树木

Unity3D软件自身具有较强的地形编辑功能，在不借助外界图片参考的情况下，软件自身能够构建虚拟草木模型。另外，改软件能够自动进行细节贴图绘制，整合的Light maps与自动填充优化都具有较高的优越性，因此，運用unity3D技术作为地形建木的基础性技术是不二之选。具体方法如下：点选Terrain||Create Terrain，通过操作Inspector面板完成虚拟场景中地形地貌、花草环境的构建。运用unity3D构建的树木模型所具备的容错性也相对较高，其基本操作流程可以通过Assets与Inspector两种模块中完成。

3.2.2 建筑物模型

3dsmax技术是本系统建模工作开展的主导方式。以逸夫教学楼的建模实例来看，对这个建筑物进行建模的初阶段，需要先对逸夫教学校进行全方位的拍照记录，并加以对比教学楼设计的原始图纸数据，系统单位以“厘米”作为基本单位，从而确保模型构建与图纸数据的测算比例与数值增减比例相统一。在模型构建工作初步落实之后，以*.fbx格式文件（unity3d可识别，可读取的文件格式）的形式导入Project卷展栏的Assets文件夹之中。

3.3 虚拟校园漫游系统交互设计

虚拟校园漫游系统运用交互设计可以对真实环境中的运动规律进行模拟，带给用户良好的使用感受。为了让虚拟校园更具逼真度，可以在已经建好的校园模型上，在Unity3D的虚拟校园漫游系统的基础上进行系统的交互探讨，实现在Unity3D环境下随时随时游览的愿望，带来一种置身真实场景的效果。

4 结语

结合了虚拟现实游戏引擎Unity3D技术的虚拟校园漫游系统，实现了人机交互的场景构建。人们借助电脑即可完成对于校园的内景的参观与了解，为数字化校园的建设开辟了先河。与此同时也为虚拟技术在这一领域的运用和实践作出了重要的探究。当前虚拟系统在人工知识、导航指引、自动搜寻道路、动画等方面功能还不够完善，后续需要加强这方面功能的提升，将其打造成一个系统完善的虚拟场景漫游平台。

参考文献

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