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展館漫游系統設計與實(shí)現論文
摘 要：本系統以電子技術(shù)系展館為真實(shí)藍本，通過(guò)建模軟件Autodek 3ds max實(shí)現整體三維場(chǎng)景模型搭建及三維交互軟件Unity3d實(shí)現漫游交互模塊的開(kāi)發(fā)設計，該虛擬漫游系統的功能完全符合實(shí)際參觀(guān)教學(xué)需求，能夠為虛擬場(chǎng)景攝像機添加腳本文件實(shí)現了全場(chǎng)景第一視角漫游交互功能。
關(guān)鍵詞：
關(guān)鍵詞：展館漫游;模塊構建;警史館
虛擬漫游，是虛擬現實(shí)技術(shù)的一個(gè)重要分支，它能夠使表達內容直觀(guān)形象，用戶(hù)可以通過(guò)與系統的人機交互，身臨其近地感受到操作場(chǎng)景互動(dòng)逼真。筆者以武警工程大學(xué)電子技術(shù)系展館為藍本，將虛擬建筑場(chǎng)景建模和虛擬漫游技術(shù)結合應用在虛擬展館中。
1 基礎模塊構建
參照真實(shí)警史館藍本只有一個(gè)房間，主要使用基礎幾何體進(jìn)行建模。
2.1 虛擬警史館側墻構建
在該警史館三維模型中，側墻模型雖是一個(gè)不規則的幾何體，但可以在基礎幾何體建模的基礎上進(jìn)行一定變換操作來(lái)進(jìn)行創(chuàng )建。通過(guò)多邊形幾何體的“連接”和“擠出”兩種功能的交互使用，生成側墻側面的物品架模型，從而完成虛擬警史館側墻模型的搭建，見(jiàn)圖1。
圖1 側墻模型
2.2 虛擬警史館展柜構建
警史館展柜是一個(gè)不規則的組合幾何體，分為玻璃罩、柜門(mén)、側板和底面四個(gè)部分，其基本構建方法是先通過(guò)基礎幾何體建模方法創(chuàng )建展柜的板材模型，并把每個(gè)板材轉換為可編輯多邊形，之后再對每塊板材進(jìn)行修改變換，最后將所有板材模型組合在一起形成展柜模型，見(jiàn)圖2。
圖2 展柜模型
2.3 添加材質(zhì)和燈光渲染
3ds max自帶強大的材質(zhì)和燈光渲染系統，可為用戶(hù)提供豐富的材質(zhì)和燈光效果。在展館基礎模型搭建完成后，要通過(guò)軟件的材質(zhì)編輯器功能為場(chǎng)景中的模型附加材質(zhì)和燈光，見(jiàn)圖3。
圖3 通過(guò)材質(zhì)編輯器添加地板材質(zhì)
3 交互模塊實(shí)現
展館建模完成后，需要在Unity3d軟件中實(shí)現虛擬警史館的漫游交互功能。
3.1 添加腳本文件實(shí)現漫游功能
為場(chǎng)景攝像機添加腳本文件，可實(shí)現場(chǎng)景攝像機具有隨著(zhù)鍵盤(pán)控制鍵左右旋轉和前后移動(dòng)的功能，從而使場(chǎng)景在運行時(shí)具有第一視角觀(guān)察的效果，并可以通過(guò)鍵盤(pán)的控制使人的虛擬視角在場(chǎng)景中移動(dòng)和旋轉，通過(guò)這些操作可以使用戶(hù)更方便的了解場(chǎng)景中的內容，見(jiàn)圖4。
圖4 實(shí)現場(chǎng)景攝像機交互功能
3.2 添加剛體和碰撞檢測組件實(shí)現防穿功能
為防止漫游時(shí)攝像機穿過(guò)場(chǎng)景對象產(chǎn)生失去視角的現象，使用戶(hù)造成不便，所以要通過(guò)添加一定的組件消除這一問(wèn)題。
通過(guò)為該選擇對象添加了剛體組件，修改場(chǎng)景中的虛擬物體的屬性使其具備物理實(shí)體的質(zhì)量、重力、彈性等等特性，增大對象的移動(dòng)阻力，防止場(chǎng)景對象在發(fā)生碰撞后因為彈性碰撞發(fā)生位移。同時(shí)，選擇離散碰撞檢測選項，該屬性可控制避免高速運動(dòng)的對象穿過(guò)其他的對象而未發(fā)生碰撞。最后，凍結x和y軸位置，使對象在選中的軸向上的移動(dòng)和旋轉無(wú)效。這樣，就不會(huì )在碰撞后發(fā)生彈性位移現象，從而實(shí)現防止穿過(guò)的功能。
4 結 語(yǔ)
本系統以電子技術(shù)系展館為真實(shí)藍本，通過(guò)建模軟件Autodek 3ds max實(shí)現整體三維場(chǎng)景模型搭建，以及三維交互軟件Unity3d實(shí)現漫游交互模塊的開(kāi)發(fā)設計，該虛擬漫游系統的功能完全符合實(shí)際參觀(guān)教學(xué)需求，能夠為虛擬場(chǎng)景攝像機添加腳本文件實(shí)現了全場(chǎng)景第一視角漫游交互功能。
參考文獻
[1]高尚宇.基于GIS的“數字校園”信息系統的設計與實(shí)現[D].山東科技大學(xué),2005.
基金項目：電子技術(shù)系教員趙一澤基金，國家自然科學(xué)基金青年項目(61402530)。
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