摘 要：近年來(lái)，隨著計(jì)算技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化潮流已是全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)逐漸引起人們的注意。虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)感受虛擬環(huán)境的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間，讓使用者如身臨其境般體驗(yàn)三維空間內(nèi)的事物。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；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

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各領(lǐng)域的不斷深入，對(duì)其提出了更高的要求。為滿足這些要求，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究都遵循了“低成本、高性能”的原則，并取得了迅速發(fā)展。

1.2 主要研究?jī)?nèi)容

本設(shè)計(jì)旨在利用3D建模技術(shù)對(duì)景點(diǎn)進(jìn)行較為逼真的呈現(xiàn)，擬采用三種方法：（1）基于多邊形繪制的漫游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。 （2）利用3DS Studio， AutoCAD等軟件建立場(chǎng)景。（3）基于圖像的繪制設(shè)計(jì)。

2 相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)

2.1 3DsMax簡(jiǎn)介

3DsMax是美國(guó)Autodesk公司開發(fā)的一款集電腦三維動(dòng)畫、三維模型創(chuàng)建和渲染的優(yōu)秀軟件，其全稱：3D Studio Max。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于游戲開發(fā)、建筑、廣告設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，是目前應(yīng)用最為廣泛的三維動(dòng)畫模型設(shè)計(jì)軟件之一。

2.2 3DsMax的建模方式

3DsMax的幾何建模方法主要有多邊形（Polygon）建模、樣條曲線建模（NURBS） 、細(xì)分曲面技術(shù)建模（Subdivision Surface）。建立一個(gè)三維模型可以通過(guò)多種不同技術(shù)和方法，但最終結(jié)果有優(yōu)劣、繁簡(jiǎn)之分。

2.3 VRP編譯器漫游技術(shù)簡(jiǎn)介

VR-Platform（簡(jiǎn)稱VRP）是由中視典公司開發(fā)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一款國(guó)產(chǎn)三維虛擬現(xiàn)實(shí)軟件平臺(tái)，可廣泛的應(yīng)用于城市規(guī)劃、室內(nèi)設(shè)計(jì)等行業(yè)。

3 系統(tǒng)的開發(fā)流程

3.1 原始數(shù)據(jù)的收集

在數(shù)據(jù)收集階段，根據(jù)景點(diǎn)的實(shí)際情況，對(duì)所有建筑物進(jìn)行模型等級(jí)分類，根據(jù)分類多次進(jìn)行實(shí)地考察、測(cè)量和拍攝實(shí)物照片。

3.2 三維模型的建立

三維建模是虛擬漫游系統(tǒng)制作過(guò)程中的重要階段之一，本階段須完成虛擬漫游系統(tǒng)場(chǎng)景中所有三維模型的建立。在三維模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)前期的數(shù)碼照片收集，制作貼圖紋理。最后整理和優(yōu)化場(chǎng)景，進(jìn)入烘焙和測(cè)試階段。

3.3 漫游系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

本漫游導(dǎo)游系統(tǒng)利用中視典VRP虛擬現(xiàn)實(shí)軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)虛擬漫游功能。在計(jì)算機(jī)安裝VRP軟件，然后將烘焙好的虛擬場(chǎng)景從3DsMax導(dǎo)入到VRP編輯器中，在VRP編輯器中進(jìn)行編輯，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)景點(diǎn)漫游和場(chǎng)景的人機(jī)交互。

3.4 人機(jī)交互

人機(jī)交互功能是虛擬漫游系統(tǒng)的另一大特點(diǎn)。漫游系統(tǒng)的交互性取決于運(yùn)行界面的設(shè)計(jì)和腳本語(yǔ)言的編寫。簡(jiǎn)潔明了的交互界面不僅能夠提高用戶的漫游興趣，同時(shí)也能夠幫助用戶快速的了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的意圖，使系統(tǒng)得到充分使用。后臺(tái)腳本語(yǔ)言的編寫決定了漫游系統(tǒng)的人機(jī)交互功能，是虛擬漫游系統(tǒng)制作中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。利用VRP腳本編輯器編寫后臺(tái)腳本語(yǔ)言，為虛擬場(chǎng)景添加各種交互功能。加入碰撞檢測(cè)后，場(chǎng)景將會(huì)更加真實(shí)，最后編譯并生成可執(zhí)行程序以及web3D文件。

4 虛擬漫游導(dǎo)游系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

4.1 模型的建立

室外漫游系統(tǒng)一般規(guī)模宏大、建筑物繁多，工作量主要集中在模型的建立上，同時(shí)由于模型數(shù)量較大，為保證場(chǎng)景質(zhì)量與漫游效果，模型優(yōu)化對(duì)漫游系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性有著巨大的影響。在優(yōu)化系統(tǒng)的同時(shí)，可以運(yùn)用各種建模技巧，豐富場(chǎng)景內(nèi)容，使虛擬場(chǎng)景更加逼真。

4.2 場(chǎng)景集成

場(chǎng)景集成是指將零散的建筑模型、自然景觀合并到一個(gè)大場(chǎng)景中，根據(jù)數(shù)碼照片對(duì)物體進(jìn)行移動(dòng)、縮放、旋轉(zhuǎn)、復(fù)制等操作以確定物體位置、大小現(xiàn)實(shí)世界所有的物體都有自己特有的比例大小，要使創(chuàng)建的虛擬場(chǎng)景更加的真實(shí)，模型的比例能夠符合現(xiàn)實(shí)世界就顯得非常重要了。

4.3 漫游實(shí)現(xiàn)

本虛擬漫游系統(tǒng)漫游部分的制作是利用中視典公司自主研發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)漫游軟件VRP，主要實(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)景的實(shí)時(shí)漫游功能和人機(jī)交互的設(shè)計(jì)。我們將優(yōu)化好的三維模型場(chǎng)景導(dǎo)入到VRP編輯器之后，就可調(diào)用VRP的函數(shù)。

4.4 VRP場(chǎng)景貼圖優(yōu)化技術(shù)

在制作大場(chǎng)虛擬漫游場(chǎng)景時(shí)，如果沒有優(yōu)化好烘焙貼圖的尺寸大小，會(huì)導(dǎo)致烘焙后烘焙貼圖信息量太大，直接將該虛擬場(chǎng)景導(dǎo)入VRP編輯器之中可能會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題：一是因?yàn)楹姹汉筚N圖量太大，造成VR場(chǎng)景無(wú)法導(dǎo)入VRP編輯器之中；二是能夠?qū)氲絍RP編輯器中，但是由于烘焙貼圖信息量太大，使其占用計(jì)算機(jī)內(nèi)存非常大，不能流暢漫游虛擬場(chǎng)景。出現(xiàn)這兩個(gè)情況時(shí)，就需要在將已經(jīng)烘焙過(guò)的虛擬場(chǎng)景導(dǎo)入到VRP編輯器之前，將所有烘焙貼圖進(jìn)行貼圖的格式壓縮，然后再向VRP編輯器中導(dǎo)入

4.5 可執(zhí)行程序的編譯

整個(gè)虛擬漫游場(chǎng)景的數(shù)據(jù)設(shè)置好后，下一步也就是最后一步將該場(chǎng)景打包編譯成可獨(dú)立執(zhí)行的EXE文件，我們都知道EXE文件是可以直接訪問(wèn)程序的文件，而不需依賴于其他任何應(yīng)用軟件，所以編譯后的EXE文件可以非常方便的在其他計(jì)算機(jī)上演示。

4.6 漫游系統(tǒng)的測(cè)試

漫游系統(tǒng)保持了較好的渲染速率，實(shí)時(shí)性良好，可通過(guò)鼠標(biāo)鍵盤實(shí)時(shí)控制漫游路徑和視點(diǎn)變換。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)此項(xiàng)目的開放，我們最終可以生成一個(gè)Web版的漫游系統(tǒng)，并將其發(fā)布至網(wǎng)絡(luò)中。這樣，可以提高游客對(duì)景點(diǎn)的興趣，使有意向在此旅游投資的商人更直觀的了解景點(diǎn)的風(fēng)土人情。通過(guò)對(duì)景點(diǎn)的漫游，不同地域的人們能更方便的了解這一景點(diǎn)的具體情況，從而吸引更多潛在的旅游資源，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：潘良（1994-），男，山東五蓮縣人，本科，研究方向：軟件工程。endprint