葛 田

(蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程學(xué)院,蕪湖 241000)

近幾年來教育行業(yè)與VR技術(shù)飛速融合,互相促進。其中的VR場景如虛擬校園、虛擬實驗室、VR看房等項目增加了人們的體驗感和學(xué)習(xí)興趣。VR實驗則打破了以往實際實驗環(huán)境的種種局限性,增加了人們的動手能力,并降低了實驗成本和風(fēng)險。本文以高校軟件技術(shù)實驗室為例討論了VR虛擬場景建設(shè)的流程和主要步驟,以及常見需要注意的幾個問題。

一、VR環(huán)境建設(shè)流程

VR環(huán)境的設(shè)計到開發(fā)有以下幾個主要流程。人工丈量測算現(xiàn)實環(huán)境的尺寸并在CAD工程制圖軟件里面完成電子稿。CAD平面圖完成后導(dǎo)入三維軟件制作虛擬模型,這個過程尤其要注意單位的選擇。3DS MAX軟件在制作環(huán)境、建筑模型的時候有制作快速、簡易的優(yōu)勢,所以本文選擇使用3DS MAX完成實驗室模型的設(shè)計。三維模型完成后導(dǎo)入Unity3D軟件,完成天空環(huán)境,瀏覽路線,操作按鍵等其他設(shè)計后就可以在VR頭盔中直接觀看最終的VR效果。VR環(huán)境建模制作流程,如圖1所示。

圖1 VR環(huán)境制作流程圖

二、CAD制作實驗室工程平面圖

本文選擇蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院實驗樓,由人工測繪,手繪出實驗樓平面圖的工程圖。而后在CAD工程制圖軟件中繪制電子稿,并做出標(biāo)注,如圖2所示。CAD制圖軟件在VR環(huán)境設(shè)計中有著不可或缺的作用,是設(shè)計的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。

圖2 實驗樓工程圖

三、虛擬實驗室三維模型的建立

3DS MAX軟件通過導(dǎo)入工具對實驗室DWG文件進行編輯,以工程圖為基礎(chǔ)在頂視圖建模。利用可編輯多邊形設(shè)計工具建立實驗室主體,通過頂點和邊的調(diào)整制作墻面。3DS MAX自帶門、窗等對象,可以選擇推拉窗戶和樞軸門建模。建模完成后貼材質(zhì)并進行材質(zhì)的烘焙,最后導(dǎo)出FBX文件格式的對象。FBX格式是支持三個點以上的面的通用三維模型格式。FBX支持所有主要的三維、二維對象和多媒體信息等元素。

虛擬實驗室建模制作流程,如圖3所示:

圖3 導(dǎo)入CAD施工圖

(一)導(dǎo)入施工圖:導(dǎo)入前需要先在3DS MAX設(shè)置單位,一般以mm或者cm單位為主。

(二)建立墻面:墻面模型建立有多種選擇,常見的方式是以CAD圖為基礎(chǔ),是以樣條線勾勒墻體輪廓,后用擠出工具將需要的墻體擠壓出來。利用可編輯多邊形工具對墻面上的門窗的位置進行切割。墻面的另一種建模方式是直接使用box標(biāo)準(zhǔn)基本體,轉(zhuǎn)換為多邊形后使用法線翻轉(zhuǎn)工具,是完成室內(nèi)模型最快的編輯方式,如圖4所示。但使用這種方法建模后要解決墻體是否需要厚度的問題。

圖4 墻體建模

(三)設(shè)計實驗室其他模型:利用軟件設(shè)計或?qū)腴T窗、電腦和桌椅等模型。

(四)保存并導(dǎo)出FBX模型:如果需要在Unity 3D軟件中設(shè)計觸發(fā)式開門關(guān)門的動畫,則門的模型可以先不建模。在Unity 3D中建立門和門軸,編輯觸發(fā)器代碼進行動畫設(shè)置,如圖5所示。

圖5 實驗室三維建模

(五)FBX模型導(dǎo)入Unity 3D: Model文件夾右擊,選擇導(dǎo)入新對象,將實驗室模型加入模型庫。如果模型帶有材質(zhì)則需要將紋理材質(zhì)導(dǎo)入Pictures中,則需要在Materials中創(chuàng)建一個Material,選擇導(dǎo)入的材質(zhì)圖片,如圖6所示。

圖6 模型導(dǎo)入Unity 3D

四、結(jié)語

本研究完成了VR環(huán)境建模的部分,以實驗室建模為例,闡述了VR環(huán)境模型建立所需的測量、建模流程,提出了二維和三維軟件建模時需要注意的問題。3DS MAX軟件建模的優(yōu)勢在同類三維軟件中尤其突出,它提高了三維模型的質(zhì)量,且大幅提高了環(huán)境建模的效率。