VR虚拟实验室模型建设方案设计

葛 田

(芜湖职业技术学院网络工程学院,芜湖 241000)

近几年来教育行业与VR技术飞速融合,互相促进。其中的VR场景如虚拟校园、虚拟实验室、VR看房等项目增加了人们的体验感和学习兴趣。VR实验则打破了以往实际实验环境的种种局限性,增加了人们的动手能力,并降低了实验成本和风险。本文以高校软件技术实验室为例讨论了VR虚拟场景建设的流程和主要步骤,以及常见需要注意的几个问题。

一、VR环境建设流程

VR环境的设计到开发有以下几个主要流程。人工丈量测算现实环境的尺寸并在CAD工程制图软件里面完成电子稿。CAD平面图完成后导入三维软件制作虚拟模型,这个过程尤其要注意单位的选择。3DS MAX软件在制作环境、建筑模型的时候有制作快速、简易的优势,所以本文选择使用3DS MAX完成实验室模型的设计。三维模型完成后导入Unity3D软件,完成天空环境,浏览路线,操作按键等其他设计后就可以在VR头盔中直接观看最终的VR效果。VR环境建模制作流程,如图1所示。

图1 VR环境制作流程图

二、CAD制作实验室工程平面图

本文选择芜湖职业技术学院实验楼,由人工测绘,手绘出实验楼平面图的工程图。而后在CAD工程制图软件中绘制电子稿,并做出标注,如图2所示。CAD制图软件在VR环境设计中有着不可或缺的作用,是设计的基础环节。

图2 实验楼工程图

三、虚拟实验室三维模型的建立

3DS MAX软件通过导入工具对实验室DWG文件进行编辑,以工程图为基础在顶视图建模。利用可编辑多边形设计工具建立实验室主体,通过顶点和边的调整制作墙面。3DS MAX自带门、窗等对象,可以选择推拉窗户和枢轴门建模。建模完成后贴材质并进行材质的烘焙,最后导出FBX文件格式的对象。FBX格式是支持三个点以上的面的通用三维模型格式。FBX支持所有主要的三维、二维对象和多媒体信息等元素。

虚拟实验室建模制作流程,如图3所示:

图3 导入CAD施工图

(一)导入施工图:导入前需要先在3DS MAX设置单位,一般以mm或者cm单位为主。

(二)建立墙面:墙面模型建立有多种选择,常见的方式是以CAD图为基础,是以样条线勾勒墙体轮廓,后用挤出工具将需要的墙体挤压出来。利用可编辑多边形工具对墙面上的门窗的位置进行切割。墙面的另一种建模方式是直接使用box标准基本体,转换为多边形后使用法线翻转工具,是完成室内模型最快的编辑方式,如图4所示。但使用这种方法建模后要解决墙体是否需要厚度的问题。

图4 墙体建模

(三)设计实验室其他模型:利用软件设计或导入门窗、电脑和桌椅等模型。

(四)保存并导出FBX模型:如果需要在Unity 3D软件中设计触发式开门关门的动画,则门的模型可以先不建模。在Unity 3D中建立门和门轴,编辑触发器代码进行动画设置,如图5所示。

图5 实验室三维建模

(五)FBX模型导入Unity 3D: Model文件夹右击,选择导入新对象,将实验室模型加入模型库。如果模型带有材质则需要将纹理材质导入Pictures中,则需要在Materials中创建一个Material,选择导入的材质图片,如图6所示。

图6 模型导入Unity 3D

四、结语

本研究完成了VR环境建模的部分,以实验室建模为例,阐述了VR环境模型建立所需的测量、建模流程,提出了二维和三维软件建模时需要注意的问题。3DS MAX软件建模的优势在同类三维软件中尤其突出,它提高了三维模型的质量,且大幅提高了环境建模的效率。