劉億斯　梁灝　黃章菡　黃岳田　趙生平

【摘 要】社會、技術(shù)和智能手機(jī)的發(fā)展，虛擬場景漫游也作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一個想當(dāng)重要的領(lǐng)域，有著很大的應(yīng)用價值和發(fā)展空間。旅游景點(diǎn)提供給游客的信息一般是印刷大量的宣傳手冊或者是指導(dǎo)手冊，耗費(fèi)了大量的人力、物力和財力，這不僅僅照成了資源的浪費(fèi)，人力的損失，也照成了環(huán)境的污染。把虛擬漫游技術(shù)與近年來發(fā)展得正火熱的Android相結(jié)合，以桂林李宗仁官邸為基礎(chǔ)，將這個場景進(jìn)行數(shù)字化并且移植到手機(jī)上。系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，將現(xiàn)實(shí)的場景保證一定視覺效果的時候同時進(jìn)行可視化三維建模設(shè)計(jì)，達(dá)到一定的視覺效果的同時，構(gòu)建一個手機(jī)上虛擬的場景。

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)；虛擬場景漫游；Android；Unity3d

1 課題的研究背景以及意義

人們的生活水平不斷的提高，人們也越來越愿意去花時間去外面看看，然而在世界上，旅游的景點(diǎn)這么多，我們不可能把每一個景點(diǎn)都去看一遍，同時隨著智能手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，我們所需要的東西似乎隨時都能夠找到，而且交互式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也在網(wǎng)絡(luò)上隨著應(yīng)用得到發(fā)展。所以，結(jié)合這個情況，我們就應(yīng)用Unity3d的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和三維建模技術(shù)將一個博物館的場景數(shù)字化后移植手機(jī)上，這樣，某些我們?nèi)ゲ坏降膱鼍熬湍軌蛟谑謾C(jī)上體驗(yàn)了。

通過虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)，我們可以把遠(yuǎn)處的場景或者是已經(jīng)設(shè)計(jì)好但在現(xiàn)實(shí)世界中并不存在的東西讓用戶提前體驗(yàn)，這在設(shè)計(jì)與規(guī)劃、虛擬游覽、購物、交互式娛樂等方面都會有重大的經(jīng)濟(jì)效益。

2 課題的研究內(nèi)容

在該課題中，主要的內(nèi)容是以一個場景為藍(lán)本，實(shí)現(xiàn)一個場景的虛擬化，在保證環(huán)境的真實(shí)性的情況下，適當(dāng)提高藝術(shù)性，讓觀眾能夠較為直觀的了解場景的結(jié)構(gòu)。開發(fā)過程中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要使用3dsmax建模軟件和Unity3d開發(fā)工具，同時還對android方面上的功能進(jìn)行修改。其中3dsmax主要用于建筑、設(shè)備、設(shè)施等場景的繪制，Unity3d用于對場景的整合，同時也負(fù)責(zé)添加腳本以和用戶進(jìn)行交互。

為了能夠讓用戶更加全面的了解這個場景，我們還把實(shí)地考察的照片和獲取的信息放到我們已經(jīng)建好的網(wǎng)站上面，這個網(wǎng)站我們主要是使用Php語言支持的yii framework、前端用bootstarp和jquery、數(shù)據(jù)庫是MySQL、服務(wù)器軟件是Apache。同時把圖片文字的數(shù)據(jù)保存到我們的數(shù)據(jù)庫中，方便后期能夠?qū)W(wǎng)站內(nèi)容進(jìn)行更新。

3 概要設(shè)計(jì)

3.1 Unity3D

本團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目之初進(jìn)行了實(shí)地考察、取景工作獲取了大量的相關(guān)照片。接著使用3dsmax建模工具根據(jù)獲取到的照片進(jìn)行建模工作，同時設(shè)置好貼圖并且導(dǎo)出到Unity3d中。

導(dǎo)入到Unity3d中后，根據(jù)實(shí)際的情況以及手機(jī)性能上的限制，植被系統(tǒng)不宜設(shè)置過多，否者會由于面片數(shù)過多而會出現(xiàn)卡頓的情況。根據(jù)多次測試，在測試平臺高通驍龍S800的手機(jī)上（手機(jī)為LG G2與nexus 5），Tris在1.5m左右、Verts在2.1m左右，流暢度是可以接受的，同時場景的植被也不至于太少顯得過于單一。

3.2 網(wǎng)站功能

根據(jù)需求設(shè)計(jì)網(wǎng)站功能如圖所示。管理員模塊即用戶模塊，管理后臺登陸用戶，可進(jìn)行添加新管理員和刪除管理員；新聞模塊，管理和顯示博物館新聞；通知模塊，管理和顯示博物館的實(shí)時公告；文物模塊，管理網(wǎng)站中博物館展示的文物，以圖文并茂的文章向用戶展示文物；博物館簡介，對博物館的簡介和背景的管理；資源模塊，管理網(wǎng)站文章的資源如圖片等。

4 詳細(xì)設(shè)計(jì)

4.1 Unity3d

4.1.1 NavMesh組件

在Unity3d中，系統(tǒng)已經(jīng)內(nèi)置了一個名為NavMesh的組件，在Navigation面板里面我們可以將系統(tǒng)里面的建筑設(shè)置為障礙物，點(diǎn)擊Bake后可以在Sense視圖中看到相關(guān)更改。同時給人物掛上NavMeshAgent以及添加上簡單的腳本即可實(shí)現(xiàn)自動尋路功能了。（相關(guān)API：NavMeshAgent.SetDestination（））。

4.1.2 A*算法

而A*算法則是綜合了這兩個算法的優(yōu)點(diǎn)，A*算法的核心思想則是在獲取到一個新的可行節(jié)點(diǎn)時，會將新的這個可行節(jié)點(diǎn)與起點(diǎn)判斷，同時與終點(diǎn)進(jìn)行判斷，評估這兩者代價。當(dāng)然，下一個節(jié)點(diǎn)的來源依然是環(huán)繞在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的周圍。不同的是在每次主循環(huán)時A*算法會評估每個節(jié)點(diǎn)的的價值。因此，如何判斷每個節(jié)點(diǎn)的價值是很重要的，至于如何判斷，我們有許多種方法，比如，曼哈頓距離、對角線距離，歐幾里得距離。

在Unity3d中，我們可以使用AStarPathFinding插件來實(shí)現(xiàn)這個功能，該插件已經(jīng)為我們封裝好了我們所需要的絕大部分的功能。首先，需要給障礙物設(shè)置好碰撞體，同時將相關(guān)障礙單獨(dú)分類到新的一層中，我這里設(shè)置的層為Obstacles。接著在A*的Gameobject中的設(shè)置好相關(guān)的參數(shù)。最后只要在開始移動的時候使用該插件提供的方法即可移動了（圖1）。

4.2 網(wǎng)頁

4.2.1 網(wǎng)站基本框架模式

后臺的開發(fā)使用Yii framework1.0（以下簡稱Yii）版本。Yii是一個基于組件的高性能PHP框架，用于開發(fā)大型Web應(yīng)用。Yii采用嚴(yán)格的OOP編寫，采用MVC的架構(gòu)模式，開發(fā)中過程中遵守Yii的MVC原則，所以網(wǎng)站的整體設(shè)計(jì)模式是MVC模式。Yii實(shí)現(xiàn)了ActiveRecord數(shù)據(jù)庫訪問模式，ActiveRecord遵循標(biāo)準(zhǔn)的ORM模型（對象關(guān)系映射模型），表映射到記錄，記錄映射到對象，字段映射到對象屬性。項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)庫訪問基本經(jīng)過ActiveRecord。

4.2.2 網(wǎng)站內(nèi)容管理（數(shù)據(jù)庫訪問）

網(wǎng)站的內(nèi)容分為新聞、公告、本館簡介、歷史背景和館藏文物五類，存儲在同一個表中，下面把這五類內(nèi)容統(tǒng)稱為文章。進(jìn)行文章的增刪改查時，都通過Article類。Article類繼承于Yii的CActiveRecord類，通過Yii提供的接口可以簡單的就能實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問。比如，Article：：model（）->deleteByPk（1）即實(shí)現(xiàn)了刪除id為1的文章。文章的區(qū)別主要在type字段上。

4.2.3 資源管理

CKEditor可以直接插入多媒體等資源到文章中，但是插入資源后，資源就不好管理了。為實(shí)現(xiàn)資源的管理，網(wǎng)站中設(shè)計(jì)了一個資源管理模塊用于管理網(wǎng)站中的資源，同時編寫了一個CKEditor的插件用于把資源模塊的資源插入文章中。

5 該課題的創(chuàng)新點(diǎn)

（1）與原有的博物館的場景相結(jié)合，參考原來博物館的模型建立，最大化的在移動平臺上實(shí)現(xiàn)模擬博物館的模樣。

（2）通過Unity3d的mono多平臺發(fā)布技術(shù)，日后能夠快速地發(fā)布到多個平臺上，并且保持不同平臺體驗(yàn)的一致性。

（3）在Android平臺上，將Unity3d和android技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了分工功能，也即在Unity3d實(shí)現(xiàn)模型展示和虛擬漫游功能，在android端實(shí)現(xiàn)主要的UI設(shè)計(jì)和模型介紹。

（4）對原有的博物館進(jìn)行的建模工作，并且使用Unity3D建立了一個場景，用戶可以在手機(jī)上進(jìn)行博物館虛擬漫游。這樣，用戶就不需要到達(dá)博物館就能大概了解到博物館的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。并且我們也能夠結(jié)合暴風(fēng)影音公司開發(fā)的暴風(fēng)魔鏡，能夠提供更加真實(shí)的漫游體驗(yàn)。

【參考文獻(xiàn)】

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