基于Unity3D的虚拟校园漫游系统

基于3DS Max和Unity 3D的虚拟校园漫游系统的实现

摘要：基于3DS Max软件和Unity 3D开发工具，并通过场景模型的构建以及利用虚拟现实技术和网络技术，本文主要研究具有交互功能的虚拟校园漫游系统的实现。该系统包含场景环境的模型展示和虚拟漫游功能。使用该系统可以使浏览者对目标场景更加熟悉,增加用户对目标场景的兴趣,具有一定的趣味性和实用性。

引言

近几年随着计算机技术的发展，校园信息化建设也快速发展，而虚拟校园是其中的重要组成部分。虚拟校园漫游系统基于虚拟现实技术和网络技术，相比与传统的虚拟校园更加直观形象，具有良好的交互性，并能够给使用者一种逼真、身临其境的感觉。

本项目通过实地调研，查取校园相关卫星地图来获取校园及其周边场景图像，再通过CAD、3Ds Max人工建模，完成虚拟场景的建造，从视觉上直观地、详细地展示学校面貌,并进一步Unity 3D实现虚拟漫游。浏览者通过电脑就能身临其境感受到优美的校园风光、良好的教学环境，而使用虚拟漫游功能，标示出每个建筑物的功能、办事流程以及联系人等，方便了解更多的校园教学资源。

1.虚拟校园漫游系统的总体设计

1.1设计工具选择

本项目实现目标为构建具备交互功能的虚拟校园漫游系统，将采用AutoCAD绘图软件。AutoCAD软件是由美国欧特克有限公司（Autodesk）出品的一款自动计算机辅助设计软件，可以用于绘制二维制图和基本三维设计，通过它无需懂得编程，即可自动制图，因此它在全球广泛使用，可以用于土木建筑，装饰装潢，工业制图，工程制图等多方面领域。同时，选用3DS Max软件作为建模工具，该软件是目前世界上应用最广泛的三维动画渲染和制作软件，它具有丰富的建模功能和灵活的插件架构，经常被视频游戏开发者，电视电影工作室和建筑可视化工作室使用。此外，利用开发工具——Unity 3D软件来完成人机交互，从而实现网络环境下虚拟校园的漫游。

1.2设计思路与制作流程

基于Unity 3D的校园全景漫游系统的实现

虚拟现实技术是当今计算机科学研究的一个热点，将虚拟现实技术引入“智慧校园”的研究，可以提升智慧校园的体验，并为学校规划和合理应用“智慧校园”提供一种新的支持手段。本项目构建的虚拟校园漫游系统，具有校园的三维立体展示功能，并通过交互式查询和信息延伸展示、校园导航、校园信息管理等，提升了信息交互体验，是学校信息资产三维可视化的一个重要实践。

标签：全景漫游; 智慧校园; Unity 3d

0.引言

VR/AR技术是继计算机、互联网与移动互联网之后的又一个信息产业领域的潮流，是在技术突破后的又一个新应用场景，VR/AR技术融合了计算机仿真技术、计算机3D图形技术、显示技术等多种新技术手段，在三维信息空间上创建一个虚拟信息环境，使用户具有身临其境的沉浸感受，虚拟现实（增强现实）技术在2019年获得爆发式发展，特别是在当前疫情状况下，很多传统项目都移植到网上，各种VR/AR软件工程师需求量暴涨1400%以上，而随着5G技术的发展，阻碍虚拟现实技术发展的网络瓶颈得到突破，各种虚拟场景漫游项目找到现实应用场景，在此基础上，开发校园全景漫游系统，就具有了现实意义。

Unity 3D是虚拟现实和增强现实（VR/AR）开发重要的一种开发引擎，它具有完善的技术和丰富的个性化功能，具有跨平台的部署能力，能兼顾在PC端、苹果端、网页端、手机端和VR眼镜等平台进行项目发布和部署，从而降低了项目开发人员的要求，可以是一次开发多端使用。

Unity具有丰富的插件，例如地形插件Gaia可以快速完成高精度地形外貌制作，Playmaker插件可以提供无代码开发等功能，通过成熟插件进行开发，能加快项目开发进度，提升项目开发质量。

本项目以校园全景漫游为研究对象，在完成部分DEMO案例项目的基础上，实现了基于Unity的校园3D全境漫游，并获江苏省大学生创新创业项目省级立项。

1.项目背景

基于Unity3D的虚拟漫游系统

朱惠娟

【期刊名称】《计算机系统应用》

【年(卷),期】2012(021)010

【摘 要】针对校园虚拟漫游系统在高校信息化发展战略中的重要意义,基于Unity3D平台,采用3Dmax等为场景建模工具,结合javascript和C#语言实现交互,通过与Html的整合集成,完成虚拟校园的开发.实践的研究结果表明,unity3d具有很好的网络三维展示和交互功能,是虚拟平台设计开发的一个有力工具.%The

campus virtual roaming system is the important content of the university

information system development strategy, the virtual roaming system is

applied in every field of our lives. Take a college as virtual space, the

system based on Unity3D platform is constructed by using 3Dmax to build

the scene, taking JavaScript and C# as the programming tool to implement

the function of interaction. Through the integration with html, the virtual

campus is established. This system has three-dimensional navigation

function and good interactive experience. It is convenient for consumers to

require information about the college. Through this experiment, it is

一７０一科学技术创新２０１８．１４　基于Ｕｎｉｔｙ的３Ｄ虚拟校园漫游系统的研究　李靓靓程乃伟施盛文　（沈阳航空航天大学，辽宁沈阳１１０１３６）　摘要：虚拟校园漫游系统以虚拟现实技术为基础。借助计算机创建出一个仿真的虚拟环境，让用户足不出户就可以真实感　受校园环境。本文选用基于三维立体几何模型漫游技术进行大学虚拟校园漫游系统的制作。并采用新兴的Ｕｎｉｔｙ游戏引擎作为平　台进行系统开发，结合使用Ａｕｔｏｄｅｓｋ　Ｍａｙａ软件实现场景的三维建模。　关键词：虚拟校园漫　；Ｕｎｉｔｙ；三维建模　中图分类号：ＴＰ３９３　文献标识码：Ａ　文章编号：２０９６—４３９０｛２０１８）１４—００７０—０２　科学技术的发展带来了越来越多的便利，其中的虚拟现实　技术也被应用到了方方面面，以虚拟现实为基础的校园漫游系　统开始得到了很多大学的认可，让越来越多的学子可以不需要　长途奔波，足不出户就可以亲身体验想要了解的大学的校园环　境。虚拟校园漫游系统是基于宽带网络技术、多媒体技术、虚拟　现实技术、地理信息系统技术、计算机图形学等高新技术，实现　用户在虚拟仿真校园中漫游功能的计算机系统。　１虚拟漫游技术　虚拟校园漫游系统，立足于真实的校园整体（校园布局设　计、交通、景观、教学与生活环境、建筑内外、人性化）。这个系统　可以将校园里的全部环境都虚拟化，实现自动漫游、访客，并改　变观看的角度，使用该系统的人甚至可以在虚拟系统中做出和　现实生活中一样的行为。新生可以在入校之前就全面的了解了　学校的布局情况，以及校园的所有基本信息，为尽快的适应学习　生活提供了很大的方便；虚拟校园漫游系统（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｃａｍｐｕｓ）基　于地理信息系统技术，虚拟现实技术，宽带网络技术，多媒体技　术，计算机图形学等高新技术。结合了校园的地理信息和属性　信息，在景观方面构建了一个具有视觉，听觉和触感的虚拟现实　校园。虚拟校园漫游系统是数字校园建设的基础。其研究和创　新对未来数字化校园建设具有重要意义。它是一个三维可视化　和仿真的丰富多彩的校园景观，在为学校树立了良好的校园形　象的基础的同时更是提高了学校的知名度可谓是一举两得，还　可以促进校园文化的发展，也可以作为校园规划、校内建筑、道　路、辅助建筑规划的辅助工具。　２　Ｕｎｉｔｙ游戏引擎开发平台　Ｕｎｉｔｙ是由Ｕｎｉｔｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ公司开发的专业跨平台游戏　开发及虚拟现实引擎，其打造了一个完美的跨平台程序开发生　态链，用户可以通过它轻松完成各种游戏创意和三维互动开发，　创作出精彩的游戏和虚拟仿真内容。用户也可以通过Ｕｎｉｔｙ的　资源商店分享和下载各种资源。作为一款国际领先的专业引　擎，Ｕｎｉｔｙ精简、直观的工作流程，功能强大的工具集，使得游戏　开发周期大幅度的缩短。通过３Ｄ模型、图像、视频、声音等相关　资源的导入，借助Ｕｎｉｔｙ相关场景构建模块，用户可以轻松实现　对复杂虚拟世界的创建。Ｕｎｉｔｙ的界面可以自定义窗口的排列格　局，经常使用的包括：场景视图，游戏视图，网格层次面板，工程　面板，检视面板。　３系统开发流程（如图１）　４建立３Ｄ模型　将需要建立模型的建筑的照片，包括主视图、俯视图、侧视　图导入到Ａｕｔｏｄｅｓｋ　Ｍａｙａ三视图之中，建立出建筑的大体模型，　然后进行纹理贴图，也就是将模型的所有面都平铺在一个二维　导入Ｕｎｉｔｙ系统　发　图１　的界面上，然后将模型的纹理图片导人软件，并合理的映射到建　筑物的每一个面上。最后将创建好的模型以ＦＢＸ文件的形式导　人Ｕｎｉｔｙ系统中。　４．１地形的创建　通常校园的地形是一个平面满足不了的，需要高低起伏的　山丘或者是湖泊，ｕｎｉｔｙ为我们提供了非常好的地形编辑器。打　开ｕｎｉｔｙ软件，依次选择菜单栏中的ＧａｍｅＯｂｊｅｃｔ－＋３Ｄ　ｏｂｊｅｃｔ—　Ｔｅｒｒａｉｎ命令，创建一个地形，在Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ视图中可以设置地形　的高度、长度和宽度。在Ｔｅｒｒａｉｎ的Ｉｎｓｐｅｃｔｏｒ视图中，单击　按　钮，选择Ｂｒｕｓｈ下的不同笔刷样式，在ｓｃｅｎｅ视图中单击或者按　住鼠标左键拖动绘制出不同的山脉和细节。然后开始绘制纹　理。　４．２树木草地的创建　在Ｉｎｓｐｅｃｔｏｒ视图中，单击　按钮，然后单击Ｅｄｉｔ　Ｆｒｅｅ按　钮，在弹出的对话框中浓，选择树木，选择添加。同样道理。添加　草坪的话，选择蕊按钮。然后单击Ｅｄｉｔ　Ｄｅｔａｉｌｓ，选择Ａｄｄ　Ｇｒａｓｓ　Ｔｅｘｔｕｒｅ选项，在弹出的对话框中，单击Ｄｅｔａｉｌ　Ｔｅｘｔｕｒｅ右　侧的按钮，在弹出的Ｓｅｌｅｃｔ　Ｔｅｘｔｕｒｅ２Ｄ对话框中选择一种你需要　的草木添加。在Ｔｅｒｒａｉｎ的Ｉｎｓｐｅｃｔｏｒ视图中，进行种草。　４Ｉ３天空盒的添加需要导入天空盒资源包，依次选择菜单栏　中的Ａｓｓｅｔｓ－－ｑｍｐｏｒｔ　Ｐａｃｋａｇｅ－－－￣Ｃｕｓｔｏｍ　Ｐａｃｋａｇｅ命令，在弹出的　对话框中，选择天空盒然后Ｉｍｐｏｒｔ导入。将资源导入（转下页）