交互式3D虚拟校园漫游系统的设计与实现

四、模型的处理和交互功能的实现 1.使用Quest3D file exporter(*.CGR)插件将场景导出再分层导入Quest3D中。
2.实例化技术是计算机图形学里为节省计算机的运行负担而采用的一种算法。 当构造多个相同形状和相同属性的模型时，如果采用正常的拷贝手段，每增加一个 物体模型，多边形的数量就增加一倍，而采用实例化技术，可以在增加同类物体数 量时不增加多边形数量。下面要讲到的Nature Painting 也是为在场景中渲染大量 三维物体而设计的。由于使用了硬件优化 Nature Painting 的渲染速度是非常快 的，特别是特定的静态元素。动态对象应该总是使用For Loop 渲染。下图为用实 例化建模技术建立的乒乓球台模型的效果图及程序。
二. UVW展开及纹理绘制
给制作好的模型添加UVW展开，并使用自动展平来展UV，展开后要对 其进行整理，重新组合，既便于在Photoshop中对贴图进行绘制。也可降 低后面烘焙渲染的负担。下图为贴好贴图的模型。
三、灯光布局及烘焙渲染
1.对场景设置好灯光，使整个场景看起来更有层次感。采用一个目标平 行光作为主光源，以多个目标聚光灯作为辅助光源。
研究内容
本课题是以虚拟现实的三个基本特征：沉浸感、交互性、构想性为 中心来实现对四川文理学院新校区虚拟校园漫游系统的设计与研究。具 体研究的内容主要包括以下几个方面： （1）对校园场景及对象建模的研究 ①分析与对比了三维建模技术的优点及缺点，并选择合适本系统开发的 建模技术。 ②通过收集到的信息，对学校的场景进行建模，并讨论校园中建筑、树 木等的建模方法及实现过程。其中重点研究了图书馆一楼的建模及窗户 的建模方法。 ③对于纹理贴图的处理，材质的制作及烘焙技术的研究。
（2）校园特效及交互的研究 ①对导入Quest3D的模型进行调节，对出现的问题进行分析与解决。为了 增强整个场景的生动性。对光、声、视频等特效进行研究。 ②通过3rd Person Walkthrough Camera（第三人称行像机）使用户能自由 的游览学校场景。与此同时还要对学校的经典路径进行设置，以达到一个 引导的作用。为了保证漫游过程的真实性，本系统还要对漫游过程中的碰 撞检测技术进行研究。 ③对自动开关门的实现。
研究意义
随着“数字中国”、“数字城市”等概念的提出和逐步实现，虚拟校园的设 计与实现已成为当前大学研究的热点之一。教育部也在一系列相关文件中，多次涉 及到虚拟校园，从中阐明了虚拟校园的地位和作用。国内很多高校如天津大学、浙 江大学、上海交通大学等已经建立起虚拟校园漫游系统并投入运行了。
虚拟校园实现了对校园三维景观和教学环境的数字化和虚拟化，支持学校的教 学资源管理、环境规划、学校发展和远程访问。它提供给师生一个三维可视化的、 有声有色的综合互动交流环境。创造了一个具有沉浸感、交互性的虚拟三维世界。 可以使浏览者全面了解校园的布局和信息，体验身临其境的感受。对大学的对外宣 传、招生就业等具有非常重要的作用。
6.在本设计中主要做了两种门的交互，一种为自动的开关门，它主要的 思路是获取角色与门之间的距离，当角色靠近门时门自动打开，远离时门自 动关上。另一种是利用鼠标来进行开关门。其程序图如下：
如上图所标示的那样A部分是自动的开关门程序，B部分为利用 鼠标来进行门的开关控制。首先谈一谈自动门的实现所需要的主要 的Channel。要实现此功能首先要设置好门的旋转坐标轴的位置，这 样才能使门朝着正确的旋转轴旋转。而坐标轴的位置是在3DMax中就 已经设置好了的。 图中1是ValueOperator（值算子），它的功能是提供一个值域，即 相机所在的位置和门之间的距离。它的属性框中有一个get distance（vector，vector）可供选择。 图中4是ExpressionValue（表达式），它有一个子模块A,A就是相机 与门之间的距离。表达式A<2表示当相机与门之间的距离小于2米时， 返回值为1。此时门自动打开。反之，返回值为0，门自动关上。
一、建筑模型制作
来自百度文库
设计过程
因没有图纸等精确数据作为依据，所以只能按照数码相片的取材估算 出建筑物的每层楼的大概高度。然后建立出组成建筑物的多边形组合。建 筑物的主体主要是一个长方体，然后将其转化为可编辑多边形。再经过点、 线、面以及元素的编辑(如剪切、拉伸、挤出等)，得到所需的精简模型。 对于楼梯，窗户等细节部分将用贴图来表现。完成了单个模型的建立后再 根据校园规划图将它们按正确的比例合并在一起。下图为建立的部分模型 图。在制作模型时还要严格按照Quest3D的建模要求和原则。
准备工作
1.前期资料搜集（包括参考论文、对学校建筑对象及场景进行照 相并对照片进行处理、在网上收集有关学校的信息资料、收集视 频及背景音乐等）。 2.系统开发工具的比较与选择（下载有关3dmax及Quest3D教程进 行学习）。 3. 需求分析（主要包含硬件资源需求、功能需求、性能需求的 分析、安全性的分析）。 4.系统设计（包含系统设计流程、功能模块设计等）。
2.烘焙的时候可以烘焙COMPLETE MAP 也可以烘焙LIGHT MAP。COMPLETE MAP 烘焙出来的就是所有通道的贴图其中包括LIGHT MAP。它记录了所有的信 息，包括纹理，光影，颜色等信息。而LIGHT MAP 只记录了光影信息。然而 COMPLETE MAP 在后期VR 软件中不好调节，又加上会出现黑边现象，所以选 择烘焙LIGHT MAP。在3DSMAX中渲染得到的效果图如下所示：
2012届本科毕业设计
项目名称：交互式3D虚拟校园漫游系统的设计与实现 设计人员：王维花 专业：计算机科学与技术（数字媒体技术方向） 班级：2008级3班 指导老师：王安志
LOGO
交互式3D虚拟校园漫游系统的设计与实现
班级：2008级3班 学生：王维花 学号：2008090335 指导老师：王安志老师
3.对于植物的添加主要采用Nature Painting 系统来进行种植其程序及 效果如下图所示：
4.第三人称漫游设计主要是在角色的后面放上一个摄像机，这样摄像机就能 随着角色一起漫游。其中要注意的是要设置好碰撞检测，要不然摄像机会因 受重力作用不断往下掉。其程序图如下所示：
5.为了引领浏览者观赏校园场景，因而设置了一个固定路径动画。此操 作的实现主要是用到了一个计数器和逻辑控制程序，然后再在动画面板中进 行动画设置。其程序图如下所示。