（青島濱海學院 266555）

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種計算機與藝術(shù)相結(jié)合的綜合技術(shù)，其涉及到人工智能、計算機圖形學、三維軟件建模等多種技術(shù)，以構(gòu)造一個真實的“虛擬世界”為目的；具有創(chuàng)造性、交互性、情境性、沉侵性、多元性的特點。本文依托校級校級三維虛擬校園系統(tǒng)的制作開發(fā)與研究撰寫以濱海校園虛擬系統(tǒng)來對虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行介紹，虛擬校園是校區(qū)內(nèi)地形、建筑、植被等為模型，實現(xiàn)學校的三維虛擬環(huán)境，其可以起到對外宣傳校園與校園文化交流的作用，使人足不出戶就可了解我校的全貌，也有利于校園管理者對校園各區(qū)域的規(guī)劃與管理。

三維虛擬校園系統(tǒng)主要由兩部分構(gòu)成：整體校園模型的創(chuàng)建與unity交互系統(tǒng)的實現(xiàn)。本文以我校為例，采用基礎(chǔ)幾何建模方法建立虛擬校園系統(tǒng)，首先需要整理學校建筑的CAD圖紙，然后導入3ds max中建立校園建筑模型，之后對模型貼圖進行烘焙以得到具有真實感的三維模型，最后在unity交互軟件中實現(xiàn)自主漫游。下圖為整個制作流程：

一、校區(qū)建模存儲管理要求

在模型制作過程中，CAD和3ds max單位要求統(tǒng)一為米；模型制作中不能使用鏡像、縮放復制；貼圖繪制要統(tǒng)一顏色，不能使用多維子材質(zhì)球；存儲命名也是是比較重要的，如果命名不當，在后期漫游合成時會出現(xiàn)貼圖丟失。模型命名要求使用樓名簡稱加數(shù)字符號等，例如：20181010HDL；紋理命名要求根據(jù)模型命名進行，例如20181010HDL001，每張紋理名稱都以模型命名基礎(chǔ)加001，002，003……以此類推。模型存儲時使用歸檔存儲方式存儲，防止更換電腦造成貼圖丟失。

二、校區(qū)三維模型制作

1.校區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理

本項目是根據(jù)我校校園整理規(guī)劃圖、建筑樓群圖、平面建筑CAD圖紙進行建模。首先深入考察校區(qū)地形、建筑分布，然后嚴格按照圖紙中校區(qū)布局按實際比例建模，從而有效提高建模質(zhì)量與工作效率，防止出現(xiàn)模型比例失調(diào)。

校區(qū)制作根據(jù)規(guī)劃分為北校區(qū)、西校區(qū)、南校區(qū)三部分，每個校區(qū)包括教學樓、綠化植被、道路、人工湖等，對校區(qū)細分，這樣有利于模型建立優(yōu)化與擺放。建立虛擬校園的第一步為整理校園CAD設(shè)計圖紙，圖紙是建模的依據(jù)，整理圖紙需要把無用的標識、雜線等去除掉，保留基礎(chǔ)輪廓線、位置等 。

2.校區(qū)三維模型建立

創(chuàng)建虛擬校園系統(tǒng)的關(guān)鍵在與三維模型的制作，模型制作的效果直接影響虛擬系統(tǒng)的畫面質(zhì)量與運行效果。建模前要對軟件但對進行檢查，其次在建模過程中一般選擇的建模方式是基礎(chǔ)的多邊形建模。將校區(qū)整理好的CAD圖導入MAX中開始建立校園模型，該模型分為地面環(huán)境模型、校區(qū)建筑模型、校園綠化模型、路燈等道具模型。在校園地形環(huán)境建立中，偉偉樣條線的繪制是重點，相似樣條線可以直接進行復制，然后修改設(shè)置參數(shù)。校區(qū)綠化模型中樹木植被是比較難達到真實效果的，若將樹模型細化制作會導致模型復雜、線面數(shù)量成倍增加，故在本系統(tǒng)制作中采用了十字交叉面透明貼圖法表示，在減少面的同時可以再視覺上看到一顆完整的樹木。由于本系統(tǒng)后期是要在unity中實現(xiàn)運行的，顧建筑模型要盡量減少模型面數(shù)，所以在制作中凹凸不超過0.5米的造型不在模型表現(xiàn)，使用貼圖表現(xiàn)。

3.校區(qū)三維模型優(yōu)化

校園建筑模型建立后要對其優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果將直接影響虛擬漫游系統(tǒng)的運行速度。三維模型主要優(yōu)化內(nèi)容包括：精簡模型面數(shù)與精簡模型個數(shù)；本課題所采用的優(yōu)化方式是合并相鄰模型減少模型個數(shù)，清除多余的點線減少模型面數(shù)。優(yōu)化模型保證漫游交互系統(tǒng)的漫游速度。

三、校區(qū)文理材質(zhì)貼圖制作

在虛擬校園漫游系統(tǒng)中，我們需要的是將整個校園環(huán)境進行呈現(xiàn)，想要實現(xiàn)這一目的，就要依靠大量的真實拍攝圖片，包括各個角度及局部的拍攝圖片。圖片是要用到模型中進行仿真貼圖制作使用，故在圖片采集時應(yīng)盡量排除雜質(zhì)的干擾，比如，陰影、遮擋、等，以減少后對圖片后期處理的工作量。拍攝圖片時應(yīng)當注意建筑物的整體造型與局部造型。此外，在貼圖處理顏色校正時所有同色建筑的貼圖顏色要統(tǒng)一。

四、虛擬校園漫游實現(xiàn)

將制作好的建筑模型、地形、植被等導入unity系統(tǒng)中進行編輯，并為畫面添加音樂、霧化、陰影等效果。設(shè)置第一人稱角色控制器，并設(shè)置其位置高于地面位置，防止角色控制器運行時有穿越。

碰撞檢測是模擬物體遇到障礙時的物理反應(yīng)，也是漫游系統(tǒng)最基本的條件，碰撞檢測簡單來說就是當人物碰到建筑物時候會停止前進或者在距離建筑物一定距離時停止，如果人物直接穿越了建筑，會產(chǎn)生失真的現(xiàn)象。Unity提供了五種碰撞器，分別是：box collider、sphere collider、capsule collider、mesh collider和wheel collider。碰撞的發(fā)生方式有碰撞器方式和觸發(fā)器方式兩種。

隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，基礎(chǔ)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的校園漫游系統(tǒng)越來越多的被各高校接受，既可以提高校園的知名度，又可以為學校眾多學子提供方便。下圖為虛擬校園系統(tǒng)畫面展示：