红色云展厅漫游系统的设计与实现

红色云展厅漫游系统的设计与实现

摘要：21世纪以来，虚拟现实技术和数字化技术被广泛运用在各个行业之中。主

要集中在教育、军事、红色文化以及文物馆藏等诸多领域。红色云展厅漫游系统是以真实的

红色展厅场景为素材而建构的漫游系统。红色云展厅漫游系统的设计与实现，不仅能够帮助

用户不限时间、空间的限制，随时随地欣赏立体的红色文化，让用户身临其境的感受红色文

化的熏陶。同时对同类型的虚拟展厅的开发还具有借鉴意义。

关键词：虚拟现实虚拟漫游系统三维建模红色云展厅

1 绪论

虚拟漫游技术是虚拟现实技术中重要分支，被广泛运用在建筑、旅游以及展

馆等多个领域。该技术能够将真实场景与虚拟场景进行相互融合，营造虚拟结合

的情景，增强用户与场景的交互性。将虚拟漫游技术和红色文化相结合搭建漫游

系统，能够扩大红色文化传播的传播范围，有利于普及红色文化知识。该系统在

实际开发过程中主要使用多平台的综合性开发工具Unity 3D，结合3ds Max、Maya等三维建模技术，能够将展厅真实场景进行还原。在红色云展厅漫游系统中，可控制键盘操作漫游人物的运动方向，利用鼠标切换不同的用户视角。在第一、

三人称视角下能够使用户从整体上认识到整个红色云展厅，这对红色文化的传播

具有重要意义。

2 虚拟场景的设计

2.1 场景模型构建

外部场景模型主要是通过专业的拍摄设备进行实地取景获得，然后将存储的

相关外部场景图像文件采用PTGui软件进行全部全景拼接，形成完整的外部环境。其次在使用图像处理软件 Photoshop对全景图进行一些修复工作，最后导入3ds Max中利用基本体进行三维模型创建。红色展厅展品形式多样，除了实物展品外，还包含照片、影像、文字等，因此展厅内部规划应具有多样性。所建模型如果不

够精美，需要对缝隙或错位等方面继续完善，特别是在模型的点与点之间要相互

对齐，在建模过程中，在保证不影响模型的情况下，尽量减少点、线、面的数量，对模型进行完善。

2.2 材质贴图设计

为了显得3D模型物品更佳细致精美，需要对展厅内外部相关模型进行材质

贴图，相比于直接进行贴图处理效果会更佳。特别是在材质的细腻程度方面，需

要加载更多的游戏资源。当将红色云展厅的展物模型搭建完成后，可以采用Maya

中的材质编辑器的对模型进行凹凸程度、透明度等相关设置，使得模型不同的质感，这样一来整体模型的纹理更佳清晰。

2.3 环境效果设计

（1）天空背景设计

主要在Maya中创建天空盒，并赋予其相应的材质贴图实现云彩的纹理效果。使用多边形建模工具创建球体细分模型，调整属性并将球体下半面删除。将半球

模型进行法线翻转，法线投射方向面向场景内部，设置光线折射参数，灯光穿透

天空盒照射到场景内部。

（2）环境光源设计

按照三维场景灯光布置法的规范性思路，使用3ds Max软件中的V-Ray光源

进行布光，采用四点布光法来设置场景灯光。

3 漫游系统的实现

3.1 模型导入及优化

当前期将所有的模型制作完毕后，需要采用Unity 3D软件把每个模块的模

型进行拼接，最终获得一个较为完整的模型几何体。具体的步骤为先创造相关文

件工程并对其进行命名，然后开始将之前的模型进行导入，在Unity 3D软件中

导入相关红色云展厅文化的所有相关资源，其中需要注意要在相对应的贴图文件

中将Assets子文件一块复制进入。这样进行导入只可以将两个相似的模型导入

其中一个并不会重复导入，能够极大地节约想需要的资源空间，同时能够为漫游

系统减轻压力。

3.2 天空背景

在虚拟场景中，天空盒也是整个虚拟环境中必要的组成成分。天空盒就是虚

拟场景中的天空以及周围的环境。在设计开发漫游系统中这部分内容时，主要有

两种办法进行导入并实现天空盒的效果。

（1）自制天空盒，首先需要收集相关天空素材照片，利用PTGui软件素材

照片分解6个不同的部分，点击Create-Material重新建立新的球体，并将Shader设置为skybox，即可对6个部分的材质进行纹理贴图进行优化实现。

（2）导入天空盒资源，在Unity 3D软件中，点击Assets菜单找到

Skyboxes功能，该软件内置天空盒资源，安装导入操作即可实现。如果内置的天

空盒资源并不符合所开发的项目背景，可以在Unity商店中寻找相关天空盒资源，挑选适合的资源下载到本地再安装本地资源导入使用即可。

3.3 碰撞检测

红色云展厅漫游系统中最核心便是碰撞检测。初步建立物体和场景模型后，

需要对人机交互部分的内容进行设计与优化。在未进行优化之前，往往会发生模

型之间的穿透问题。但是在现实场景之中，这是并不存在的案例。在漫游场景中，模型之间都是虚拟的，为保证场景的真实性，需要添加碰撞检测，可有效防止两

个物体互相穿透等在现实中不可能出现的非正常现象，符合自然界的规律。该系

统该漫游系统主要通过对人物添加Colider（碰撞器），为墙体、道路、展品等

物体上添加Rigidbody（刚体），实现碰撞检测效果，防止模型穿透。

3.4 创建第一、第三人称视角

在漫游过程中通常有第一、第三人称两种视角，主要是通过摄像机作为视角

控制器，随着人物的移动摄像机也伴随着移动，最后实现整个红色云展厅的漫游

系统。第一人称视角更加具有亲和性，使得用户感觉真实的在展厅进行漫游参观。

第三人称视角。第三人称视角更具柔和性，能够更加全面的查看到红色云展厅相关展物能够避开第一人称不全面的状态，结合多个场景纳入眼帘。

3.5 解说实现

系统角色漫游过程中，可以选择不同的人称视角。展厅整体主题呈现的是红色文化，在进行观看时系统还可以在对一些展厅的实物进行语音和文字解说。当游客点击挂墙上的红色文化历史即可通过自动进行语音讲解相关红色知识，使得漫游系统中的用户不仅能够了解红色云展厅中的展品，更能对红色文化场景感同身受。红色云展厅漫游系统的语音文字解说功能能够有效帮助旅客对展厅红色文化历史进行深入了解。

4 结语

红色云展厅漫游系统结合三维建模技术和虚拟漫游技术，为红色文化宣传提供了一种新的方式。本系统实现了红色云展厅场景的整体效果和第一、第三人称视角场景漫游功能，并在漫游过程中添加了文字与语音解说交互功能，整体功能比较齐全，营造了虚实结合的情景，增强用户与场景的交互性。将虚拟漫游技术和红色文化相结合搭建漫游系统，扩大了红色文化传播的传播范围，对红色文化知识的普及具有一定的研究价值和意义。

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