基于virtools的虚拟场景漫游系统设计与实现

Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术多媒体技术及其应用本栏目责任编辑：唐一东第6卷第19期(2010年7月)基于virtools 的虚拟场景漫游系统设计与实现
何武1，许杰1，李斌勇2
（1.四川师范大学可视化计算与虚拟现实四川省重点实验室，四川成都610068；2.四川师范大学数字媒体系，四川成都610068）
摘要：虚拟场景漫游技术是虚拟现实技术的一个重要表现形式，它利用三维建模技术和图形图像处理等技术，真实再现现实场景。

通过声、光、音、美等方式在virtools 软件中展现一个多维的虚拟空间，用户可以全方位立体的感受了解现实场景。

关键词：虚拟场景漫游；三维建模；virtools
中图分类号：TP37文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2010)19-5323-02
Design and Realization of Roaming System of a Virtual Scene Based on Virtools
HE Wu 1,XU Jie 1,LI Bin-yong 2
(1.Visual Computing and Virtual Reality Key Laboratory of Sichuan Province,Sichuan Normal university,Chengdu 610068,China;2.Sichuan Normal University,Department of Digital Media,Chengdu 610068,China)
Abstract:Technology of Virtual Random scene Walk is one of the important ways of Virtual Reality Technology,it uses 3D modeling software technology and sketch picture processing etc technology to reappear a realistic scene.Pass the voice,light,sound,beautiful etc.methods makes a show of a virtual space of many dimentions in the virtools software,customer can all-directions stereoscopic to feel and understand realistic scene.
Key words:virtual random scene Walk;3D modeling;virtools
在过去很多年里在建筑和场景漫游等行业，在展示建筑物的时候用到的方法都是二维加三维，但是这种方法在能够展示建筑物的时候存在着一个弊端，就在它只能片面的局部的展示，提供单一尺度的建筑信息。

随着不断挑剔的市场需求，虚拟漫游被推上了一个新的台阶，而virtools 正是这样一款软件，它强大的多方位多角度多功能的展示场景，相信一定能够满足越来越高的市场需求。

1系统架构
1.1模型的构架
Virtools 对于模型的要求相对简单，只要变换成它支持的格式都可以，这就降低了它对于模型的要求，也为有大量资源提供了便利。

3ds Max 是一款基于Windows 平台的专业3D 制作软件，它被广泛地应用在虚拟现实领域中，它有强大的建模功能可以创建出各式各样的场景模型，也有强大的材质和贴图功能制作出逼真的场景效果。

在一个具体的虚拟现实漫游场景制作实例中，在CAD 图纸的基础上需要先对具体场景进行全方位各角度的照片采样，然后在3ds Max 中按比例建立模型，调整材质和贴图，接着通过Virtools Max Exporter 将模型转换.nmo 格式就可以导入Virtools 软件中了。

1.2模型的碰撞
模型的碰撞是Virtools 里面基本实现的效果，碰撞也是为了增加漫游的真实性，在3D Maxs 导入到Virtools 里面时，模型只是单纯的实体模型不具有系统所识别的物理属性，所以在Virtools 里就需要我们对那些模型增加属性，并且要区别模型是需要移动的物体还是固定的物体，因为需要添加碰撞属性的物体多，所以我们需要群体组合碰撞，并为它们增加固体障碍物的属性，实现人物与物体的碰撞效果。

在设置碰撞的时候需要注意半径的设置，为了能够有最真实的碰撞效果，我们需要对半径多次调节。

2虚拟漫游功能设计
在这款漫游系统里面我们会实现一系列功能以满足过去单纯二维三维不能满足的效果，过去单纯的静止立体效果不再能满足人们的需求，就促使我们更好的利用软件完成更好的效果。

2.1自动路径的实现
为了能够从不同角度自由的观察场景，我们特意设置了几条自动路径在开启之后视野就会沿着设置好的路径变化，这时候我们就可以不通过手动来观察场景的建筑，还可以从整体上欣赏。

关于自动漫游的还有一个功能就是在于小地图上面的实现。

首先就是小地图的实现，在一个大的场景里面迷路是很大的失误收稿日期：2010-03-10
作者简介：何武（1983-），男，湖北荆州人，助教，硕士，主要研究方向为虚拟现实技术，计算机图形图象处理；许杰（1978-），男，河南
尉氏人，助教，硕士，主要研究方向为虚拟现实技术，计算机图形图象处理；李斌勇（1982-），男，四川江油人，助教，硕士，主要研究方向为多媒体信息处理技术，计算机图形图象处理。

ISSN 1009-3044Computer Knowledge and Technology
电脑知识与技术Vol.6,No.19,July 2010,pp.5323-5324,5329E-mail:eduf@ Tel:+86-551-569096356909645323
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第6卷第19期(2010年7月)所以为了解决这个问题就要实现小地图的功能，就是说有一个同比例的小地图供我们参考，我们控制的虚拟角色同时显示在小地图的相应位置上。

在我们知道目的地后又不想一直控制着角色的时候该怎么办？这时候就是自动路径实现的时候了，在小地图上轻轻一点就完了，角色就会根据定的点直接移动过去了。

2.2自由漫游
自动漫游然实现后，然后是自由漫游功能的实现，这里面就很简单了。

为了能够更全面更细致的了解漫游场景，我们设置了自由漫游功能，就是通过控制虚拟场景里面的人物在虚拟场景中运动，通过虚拟人物的视角观察场景，里面就包括了第一视角和第三视角。

2.3特效的实现
一个好的漫游系统不仅是应该把漫游场景做得很漂亮，实现得很完美，同时能够在不同效果下（比如晴天、下雨等天气）观察漂亮的场景会让用户更加的体验到真实的感觉。

基于这个原因，我们就想要做到很多种特效。

2.4交互设计
一个好的交互系统会让整个漫游更加的增光添彩，也会让单调的虚拟漫游变得有趣得多。

单调的在虚拟场景中行走显然不能满足顾客的需求，这就要求在虚拟场景中有更多灵活的新颖的交互设计，让顾客在虚拟的场景中不会感到枯燥无聊。

2.5音乐
一个好的音乐系统会为整个的漫游增加不一样的情趣。

但是以往的背景音乐显然也不能满足现在的客户需求，这就要求在音乐方面也要有更多的进步。

在不同风格的虚拟场景下面播放不同风格的音乐，相信会让用户更加愉快、轻松的完成整个漫游。

2.6帮助
系统对于所有的人来说都是完全陌生的，或许你因为接触过很多类似的东西所以能够很简单的掌握到规律，但是对于那些不常接触这类软件的人来说，那就绝对是一个难题。

基于这个原因我们创建了帮助系统，虽然是很简单的操作介绍，但是肯定会帮助用户更好的操控这个系统。

3虚拟漫游详细设计
3.1主功能界面
使用几个二维帧作为按钮，添加材质，然后给材质添加附有相应功能
文字的图片，接着用BB 实现点击触发的命令(如图1)。

这就是点击时的效果(如图2)。

3.2自动漫游
自动漫游有两种表现方式：1)通过摄像机镜头沿着固定的路线在场
景中移动，不同的路线可以实现不同视角的动态观看。

2)通过点击小地图让角色人物自
动移动到目的地，角色会自动避开障碍物走到指定的目的地。

3.3小地图的实现
场景地面的长和宽的值按照比例缩放来显示小地图二维帧的长和宽，小红点二维帧
代表人物。

通过计算人物在场景中的位置，运算出小红点在小地图中的位置(如图3)。

鼠标点击小地图任何位置出现黄色二维帧，人物角色就会自动移动到黄色的二维帧
所代表的场景区域图4、图5、图6就是实现的BB 。

3.4特殊的场景特效实现
在虚拟漫游系统中，除了最基本的虚拟漫游的实现，我们还需要增加漫游系统的趣
味性以及真实性，让用户沉浸其中，这里我们就为场景增加了不同天气条件下景区的整
体景色，除了最基本的晴天，雨雪天气以外，我们还增加了雾效。

从模拟仿真的角度出发，在对最基本的晴天实现上，我们采用了镜头光斑特效的制
作的方法，对整个Level 创建脚本加入BB —Lens Flare ，通过调节参数以及各个角度位置
的调节加入需要的纹理，直至调节到最佳效果。

对雨雪天气的制作我们运用的是粒子系
统来实现其效果，在Virtools 里面根据发射状态不同为我们提供了9种粒子系统，这里我
们运用的平面粒子系统，通过调节粒子旋转角度、粒子速度、粒子角速度、粒子生命周期、
粒子发射数、粒子大小等参数，并且我们还需要对其加入不同的属性，以达到自然环境中
雨雪天的效果。

对雾效的制作我们使用了Virtools 里面专门制作雾效的BB —Set Fog ，通
过调节其参数达到效果。

3.5交互实现
在虚拟漫游系统中，交互实现了用户对景
点的了解，在虚拟漫游里交互功能是最基本的
功能，就是为了使用户对场景里的景点进行了
解，会让单调的虚拟漫游变得有趣得多。

我们实
（下转第5329页）图1点击触发的命令
图2点击时的效果
图3小地图
图4代表人物的小红点二维帧位置的确定
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现交互功能有两种方法，一个是人与人的交互，
在漫游系统中，人物角色不止一个，还会有很多
不同的角色参与其中。

我们为每个人设定了不
同的运动轨迹，我们控制的角色可以与他们进
行交谈。

另一个是人与物即景点的交互，这个在
景点漫游的极为重要，比如一块碑，当我们角色
靠近点击时就会弹出一个界面或者是一段语音
视频等介绍这块碑的历史由来，意义等信息。

人
与物交互的实现,如图7。

4结束语
通过对于虚拟游戏场景漫游系统的制作，
在实践中深化了理论知识，在漫游系统制作中
进行了多方面的测试，给出了具体的实现方法。

对于不同的需要进行不同的创作以及对不足的
地方修改，使得用户对于漫游系统场景有一个
全面深刻的认识。

致谢在此，我们向对本文的工作给予支持
和建议的同行，尤其是四川师范大学数字媒体
系的各位领导和老师。

参考文献：
[1]
付志勇,高鸣.三维游戏设计[M].北京：清华大学出版社,2008.[2]
刘明昆.三维游戏设计师宝典:Virtools 开发工具篇[M].成都:四川电子音像出版社,2005.[3]
王立群,李红松.电脑游戏策划与设计:Virtools 简明教程[M].上海：复旦大学出版社,2008.[4]方小峰.基于虚拟现实的城市规划三维仿真设计系统[J].计算机仿真,2007,3(5):230-234.
图5自动寻路目标点的确定
图6自动寻路实现
图7人与物交互作品就完成了（图5）。

3结束语
将数码照片处理成素描画时，生成素描效果的影调、层次完全依赖原图片，应选用影调层次丰富、造型好、背景简洁的图片来制作素描画。

这样不仅能增添照片的艺术效果，还有利于培养学生书画摄影素养和提高大学生综合素质。

参考文献：
[1]颜志刚.摄影技艺教程[M].上海:复旦大学出版社,2009.
[2]周晓萍.绘画基础·素描[M].合肥:中国科技大学出版社,2005.
[3]光影魔术手教程[EB/OL]./.
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