基于Unity3D技术实现管廊内的场景漫游交互

DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.34.103基于Unity3D的场景交互漫游研究与实践①徐金芳(东营市技师学院 山东东营 257091)摘 要：虚拟现实(Virtual Reality, VR)技术在企业宣传、建筑施工、楼盘销售、矿产开采等领域已展示了强大的功能，尤其在场景交互漫游方面。

按照场景交互漫游系统开发步骤，详细介绍了基于图像建模技术的实施过程及注意事项，将真实场景用三维建模工具建模，并通过VR技术实现用户与环境的交互功能，就基于Unity3D的场景交互漫游技术进行研究和实现，指出目前系统存在问题及以后的研究方向。

关键词：虚拟现实 三维建模 交互式 Unity3D 3D Max 中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)12(a)-0103-02①作者简介：徐金芳（1982—），女，汉族，山东东营人，研究生，讲师，研究方向：计算机安全及应用。

虚拟现实系统不仅能够使人们感受到客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，让人们感受到真实世界中无法亲身经历的体验。

一般在场景中漫游以第三人称视角开始，对整个地形俯视，2~3s后视图切换到第一人称视角，在场景的入口准备漫游开始，并使用Unity3D软件技术编程实现动态交互。

现将整个场景漫游交互系统从场景设计、三维建模、交互制作三个模块分别阐述。

1 VR场景设计广义上的场景包括地形模型、建筑模型、地物模型，而狭义上场景设计包括在确保场景中地形及各物体间比例协调的基础上的地形的编辑、场景中物体的摆放及光影的设置等。

可分为通过图像建模和通过图形建模两种场景构建方法。

2 基于图像构建的虚拟现实场景2.1 设计流程基于图像构建的虚拟现实场景需要计算机具备大内存，但具备强烈的景观真实感。

必要时需结合三维建模技术，构建工作流程如下[1]：（1）通过技术去掉场景中无关的对象基础上，在某一固定点每隔一定角度采集一张图片，采集足够的图片做准备。

开题报告-基于Unity3D的虚拟商场漫游系统的设计与实现1. 研究背景和意义虚拟商场漫游系统是近年来虚拟现实技术与电子商务的结合产物，通过利用虚拟现实技术，将商场的真实场景和商品呈现在用户眼前，使用户能够在虚拟环境中体验购物的乐趣。

虚拟商场漫游系统可以大大提升用户的购物体验，同时也为商家提供了一种新的销售渠道。

基于Unity3D的虚拟商场漫游系统的设计与实现对于虚拟现实技术的进一步拓展和商场电子化的发展具有重要意义。

2. 目标和内容本项目主要目标是设计并实现一个基于Unity3D的虚拟商场漫游系统，具体内容包括以下几个方面： - 商场场景的建模和渲染：通过使用Unity3D引擎，设计并实现一个真实的商场场景，包括商店、走廊、电梯等元素。

- 商品展示和选购功能：在商场场景中展示各类商品，并实现用户的选购功能，用户可以通过交互的方式查看商品详情、放入购物车等操作。

- 虚拟导购服务：通过虚拟现实技术，为用户提供虚拟导购服务，引导用户浏览商场、了解商品信息、推荐热门商品等。

- 虚拟支付和物流系统：实现用户的虚拟支付和虚拟物流系统，用户可以在虚拟商场中完成购物并支付，商家可以提供虚拟物流服务，将商品送至用户家中。

3. 研究方法和步骤本项目的研究方法主要包括文献研究、需求分析、系统设计和系统实现等步骤。

具体步骤如下： 1. 文献研究：对虚拟商场漫游系统的相关技术和实现方法进行深入研究，了解虚拟现实技术、Unity3D引擎等相关知识。

2. 需求分析：与用户沟通，明确虚拟商场漫游系统的功能和性能需求，编写需求文档。

3. 系统设计：根据需求文档，设计系统的整体架构和各个模块的功能和交互方式，绘制系统设计图。

4. 系统实现：基于Unity3D引擎，按照系统设计图，逐步实现虚拟商场漫游系统的各个功能模块。

5. 测试和优化：对系统进行全面测试，发现并修复可能存在的问题，优化系统的性能和用户体验。

6. 编写开题报告：总结研究背景、目标、内容、方法和步骤等，撰写开题报告。

基于Unity的VR虚拟漫游应用开发虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术是近年来备受关注的新兴技术之一，它可以为用户提供身临其境的沉浸式体验。

结合Unity引擎的强大功能，开发者可以轻松地创建出各种令人惊叹的虚拟现实应用程序，其中包括虚拟漫游应用。

本文将介绍如何基于Unity 引擎开发VR虚拟漫游应用，让用户可以在虚拟世界中自由探索、互动和体验。

1. 准备工作在开始开发基于Unity的VR虚拟漫游应用之前，首先需要准备好相应的硬件设备和软件环境。

硬件方面，需要一台性能较好的电脑或笔记本电脑、支持VR的头显设备（如Oculus Rift、HTC Vive等）以及手柄等交互设备。

软件方面，则需要安装Unity引擎和相应的VR 开发工具包（如Oculus Integration、SteamVR Plugin等）。

2. 创建新项目在Unity中创建一个新项目，并选择3D模板。

在项目设置中，确保选择了支持VR的平台（如Oculus Rift、HTC Vive等）。

接着导入所需的VR开发工具包，并配置好相关设置，以确保项目可以正常在VR设备上运行。

3. 场景设计设计虚拟漫游应用的场景是非常重要的一步。

通过Unity的场景编辑器，可以创建出逼真的虚拟环境，包括地形、建筑、植被等元素。

可以利用Unity Asset Store中丰富的资源库，快速获取所需的模型、纹理和音效等资源，节省开发时间。

4. 用户交互在虚拟漫游应用中，用户交互是至关重要的。

通过Unity引擎提供的交互组件和脚本编写，可以实现用户在虚拟环境中的移动、触发事件、抓取物体等操作。

同时，还可以添加UI界面、指示箭头等元素，引导用户进行探索和互动。

5. VR优化为了确保虚拟漫游应用在VR设备上流畅运行，需要进行一些性能优化工作。

例如减少三角面数、合并网格、使用LOD技术等来降低渲染负载；优化光照和阴影设置；调整摄像机参数以适配VR设备等。

基于Unity的虚拟实景漫游系统设计与实现一、引言随着虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的不断发展，虚拟实景漫游系统在教育、旅游、房地产等领域得到了广泛的应用。

本文将介绍基于Unity引擎的虚拟实景漫游系统的设计与实现过程，包括系统架构设计、场景建模、交互设计、性能优化等方面。

二、系统架构设计在设计虚拟实景漫游系统时，首先需要考虑系统的整体架构。

基于Unity引擎的虚拟实景漫游系统通常包括客户端和服务器端两部分。

客户端负责渲染场景、处理用户输入等，而服务器端则负责存储场景数据、处理网络通信等。

在系统架构设计中，需要考虑客户端和服务器端之间的通信协议、数据传输格式等。

三、场景建模场景建模是虚拟实景漫游系统中至关重要的一环。

通过Unity引擎提供的建模工具，开发人员可以快速构建逼真的虚拟场景。

在场景建模过程中，需要考虑地形、建筑物、植被等元素的建模与布置，以及光照、材质等效果的调整，以营造出真实感强烈的虚拟环境。

四、交互设计良好的交互设计可以提升用户体验，使用户更加沉浸在虚拟环境中。

在虚拟实景漫游系统中，交互设计包括用户输入响应、界面设计、导航方式等方面。

通过Unity引擎提供的UI工具和交互脚本编写，开发人员可以实现各种交互功能，如点击触发事件、手势识别等。

五、性能优化为了确保虚拟实景漫游系统的流畅运行，需要进行性能优化工作。

通过减少渲染负载、合理管理资源、优化代码逻辑等手段，可以提高系统的性能表现。

在Unity引擎中，开发人员可以利用Profiler工具对系统性能进行监测和优化，以达到更好的用户体验。

六、未来展望随着技术的不断进步和应用场景的不断扩展，基于Unity的虚拟实景漫游系统将会有更广阔的发展空间。

未来，我们可以进一步探索深度学习在虚拟环境生成中的应用、增强现实与虚拟现实的融合等方向，为用户带来更加真实与沉浸的体验。

通过本文对基于Unity的虚拟实景漫游系统设计与实现过程的介绍，相信读者对该领域有了更深入的了解。

基于Unity平台的漫游交互系统的设计作者：董健来源：《软件工程师》2014年第11期摘要：随着网络及计算机技术的发展，3D实景虚拟漫游已经作为一种全新的展示在房产销售中普遍运用。

本系统运用了3Dmax、Photoshop、Unity3D软件，参考现实广场小区，创建虚拟场景。

为达到预期效果，通过骨骼动画及JavaScript语言实现控制角色移动转向等动作，用户可以对场景自主漫游、浏览，让用户真正沉浸在虚拟交互环境当中，实现用户与虚拟环境直接交互。

关键词：UV贴图；Unity3D；交互漫游中图分类号：TP391.9 文献标识码：A1 引言（Introduction）虚拟环境系统都是以真实场景为蓝图，可以实现访问者自动漫游虚拟漫游系统是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[1]，将真实地理空间信息和其属性信息相结合，构建一个逼真的、具有视觉、听觉、触觉的虚拟景观，用户可以利用计算机网络远程访问这个全新的虚拟景观，通过终端计算机在虚拟景观中漫游。

漫游系统在目前遇到的最大的困难就是在设计和使用中，因为计算机性能的限制，无法做到模型的精细程度和漫游画面的实时性做到完美的统一。

要求我们能够针对系统设计的要求进行取舍[2]。

2 场景漫游的实现方法（Method for realizing thescene roaming）要实现漫游主要有三个要素，首先是一个完整的虚拟场景，其次是带有行走动画的角色，最后是操控角色的代码控制[3]。

其中实现漫游的关键就是在Unity3D中通过JavaScript语言控制绑定人物骨骼动画的角色在虚拟场景中按照用户的意图实现自主交互式漫游。

在这里我们采用的是Unity3D来构建我们的漫游系统，Unity3D是目前比较流行的用于三维动画场景模拟、游戏设计等全面的综合设计引擎。

3 场景漫游系统的总体设计（The overall design ofscene walkthrough system）3.1 系统的技术平台架构本系统基于Unity3D实现漫游交互，在系统当中用户控制角色漫游，通过角色视角的变化让用户了解该场景，主要的架构如图1所示。

Unity3d场景漫游---iTween实现接触U3D以来,我做过的场景漫游实现⽅式⼀般有以下⼏种: Unity3d中的Animation组件,通过设置摄像机的关键点实现场景漫游第⼀⼈称或第三⼈称控制器编写摄像机控制脚本iTweeniTween实现相对来说⽐较简单,⽽且动画效果⾮常好,因此是我做场景漫游的⾸选,下⾯我来总结⼀下iTween做场景漫游的具体实现简单做了个⼩demo如图:我在场景中建了4个空物体作为路径点,摄像机从⼀个路径点到下⼀个路径点循环往复,当按下空格键后,漫游会暂停,松开后继续,代码符合我⼀贯的风格,注释很详细,我就不多解释了.涉及到的代码绑在摄像机上⾯,如下:using UnityEngine;using System.Collections;public class TweenRoam : MonoBehaviour{public Transform[] paths; //路径寻路中的所有的关键点使⽤空物体路径点//public Vector3[] paths; //也可以使⽤这句代码直接给路径点的位置赋值public Hashtable args; //设置路径键值对public float m_speed = 10f; //漫游的速度public bool isMove = true; //是否漫游void Start(){args = new Hashtable();args.Add("path", paths); //设置路径的点args.Add("easeType", iTween.EaseType.linear); //设置类型为线性，线性效果会好⼀些。

args.Add("speed", m_speed); //设置寻路的速度args.Add("movetopath", false); //是否先从原始位置⾛到路径中第⼀个点的位置args.Add("orienttopath", true);//是否让模型始终⾯朝当⾯⽬标的⽅向，拐弯的地⽅会⾃动旋转模型,如果你发现你的模型在寻路的时候始终都是⼀个⽅向那么⼀定要打开这个 args.Add("looktarget", Vector3.zero); //移动过程中⾯朝⼀个点args.Add("loopType", "loop"); //三个循环类型 none loop pingpong(⼀般循环来回)args.Add("NamedValueColor", "_SpecColor"); //这个是处理颜⾊的。

基于Unity3D的虚拟漫游系统基于Unity3D的虚拟漫游系统近年来，虚拟现实技术不断发展，为人们提供了更加沉浸式、真实的体验。

其中，基于Unity3D的虚拟漫游系统成为了一个备受关注的领域。

本文将介绍Unity3D的基本概念和特点，以及如何利用该引擎开发一个虚拟漫游系统。

Unity3D是一款强大的多平台游戏开发引擎，被广泛应用于游戏开发、虚拟现实、增强现实等领域。

其以其强大的功能、易用性和跨平台支持而倍受好评。

虚拟漫游系统是指通过虚拟现实技术，在计算机生成的虚拟环境中进行漫游。

用户可以通过头盔、手柄等设备，沉浸于虚拟世界中，自由行走、探索。

基于Unity3D的虚拟漫游系统可以提供更加真实的视觉和听觉体验。

首先，Unity3D提供了强大的图形渲染功能，可以创建高度逼真的虚拟世界。

这包括逼真的光影效果、高质量的纹理以及细腻的模型。

其次，Unity3D可以与物理引擎结合，使得虚拟环境中的物体具有真实的运动和交互性。

最后，Unity3D支持立体声音效，使得用户能够根据声音的定位感受到环境的真实性。

在开发一个基于Unity3D的虚拟漫游系统时，我们首先需要确定漫游的场景。

可以选择现实世界中存在的地点，如一座城市、一家博物馆，或是虚构的场景，如幻想世界、未来城市等。

在确定了场景后，我们需要进行建模工作。

使用Unity3D的建模工具，我们可以创建出场景中的各个元素，如房屋、树木、道路等。

这些元素可以使用预制件，也可以通过脚本进行生成。

建模完成后，我们需要为虚拟漫游系统添加交互性。

通过Unity3D的脚本编写，我们可以为用户提供虚拟环境中的各种操作。

例如，用户可以通过手柄控制自己在虚拟世界中的行走，还可以与虚拟环境中的物体进行交互。

这样，用户在漫游中就能够具有更加自由、真实的体验。

此外，我们还可以通过脚本编写虚拟人物的行为，使得虚拟环境中的人物具备更加智能化的表现。

此外，为了增加虚拟漫游系统的真实感，我们可以利用虚拟现实设备，如头盔、手柄等。

Unity3d中场景漫游的制作，非常方便！！！1. 首先在3d软件中准备好模型，我找了个m aya制作的房子。

注意：我这里用的是真实世界的比例，旁边测量工具测量的是1000cm,10米高.2. 导出fbx格式文件。

注意：勾选光滑组输出，设置单位为厘米，Y轴朝上。

3. 新建一个unity项目：勾选你将来要用到的引擎自带的几个资源包例如：Character Controller.unityPackage（这个里面有一个第一人称控制，一个第三人称控制。

）Particles.unityPackageSkyboxes.unityPack age天空盒Terrain Assets.unityPack age地形素材包或者先新建一个空的项目，再open打开Program Files\Unity\Editor\StandardPackages目录下的这些. unityPackage文件，效果是一样的。

4. 把fbx文件和贴图用鼠标拖进这里，表给我说你连用鼠标拖拽都不会。

我的fbx文件名是Building01,贴图放textures目录里了。

这直接把texutres目录拖进来。

5. 把Building01拖进Hierarchy栏或者直接拖进编辑窗口，区别是一个自动放在0点位置，一个在你松鼠标的位置。

6. 创建一个地形：Terrain->Create Terrain创建，Terrain->SetResolution设置地形参数，宽高长红线画的。

7. 点选地形，选择绘制地形贴图笔刷，点击Edi t Tex tures,从项目栏选张贴图拖到4的位置，然后点Add.然后刷吧！！！树和草也是用相同的流程建立的，草也是拖张贴图上去，树则是拖一个实现做好的prefab,你可以从Unity官网上下一个地形资源包里面有树，草，石头，地形贴图免费的！！！Unity还有个类似Speedtree的内置工具，你可以用它做自己需要的树并方便的调整造型什么的，有兴趣可以自己研究下。

DESIGN AND IMPLEMENTATION OFPANORAMIC VIRTIAL REALITY ROAMING SYSTEMBASED ON UNITY3DABSTRACTA fully mechanized working face is the most important part of coal production,its safe and smooth running ability will directly affect the whole process of production of coal mining,improve the present situation of the fully mechanized working face of safety education training and real-time monitor control problem,which will improve the miner's life safety and quality, improve the safety management of coal enterprise,it has important practical significance and broad application prospects.For the coal mine production safety education and technical training on traditional teaching way is boring,while miners cannot make actual operation, the lack of fit experience problems.This paper,by using the advanced virtual reality roaming technology,with Unity3D game engine as the system development platform,through modeling software and so on3dmax,UG,C#, JS development language,views for integrated development environment, completed the establishment of a fully mechanized working face,the mechanical device simulation of the movement and miners roaming,etc.,and based on the interaction theory to realize the coal winning machine interactive experience.The main work is reflected in the following aspects:First,based on the model construction theory,put forward two different modeling using production software3dmax and UG software interactionmodel of solution,make different models to meet the needs of different, cosmetic requirements high but low requirements for motor performance with production software3Dmax modeling,and movement function requirements of high operation using UG modeling,fully and effectively meet the needs of the user's visual and interactive operation.Second,based on the theory of motion simulation technology,the use of Unity3D development platform,we has realized the simulation of the fully mechanized compressors in practical work of single movement and compressors coordinated movement,for virtual reality of fully mechanized working face of roaming virtual operating experience and strong environmental foundation;Third,based on the overall roaming behavior path design and set theory, implement the key machine and an introduction to the area and roaming,and apply this theory respectively complete automatic navigation route and autonomous navigation route of the miners,safety education and technical training for the enterprise planning,to improve the training efficiency;Fourth,based on the interaction theory in the design of service combined with the emotional needs of the user survey and analysis,completed the coal winning machine automatic control in the process of roaming the UI design of the interface,realize the virtual operation of coal winning machine.Roamed in order to make the effect more realistic and carried out,including sound effects and particle effects and movement effects the simulation effects of the related simulation,we realize the virtual reality roaming the immersive experience;Fifth,based on the software development of testing theory,the roaming system of PC and web release was tested,and solved the system runs in a different environment to produce the problem such as browsing,operation, ensure the stable operation of the system.Eventually setting up virtual panoramic virtual reality system of fullymechanized working face,we can realize the miners in the virtual environment of simulation training,greatly reduce the errors of the future operation in the real environment,so as to improve the safety level of technical operations and ability to cope with safety incident emergency handling,a substantial increase in productivity,create huge potential economic value.KEY WORDS:fully mechanized working face,Unity3D,virtual reality,scene roaming,sports simulation,interaction design目录第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2研究背景、目的与意义 (2)1.2.1研究背景 (2)1.2.2研究目的 (3)1.2.3研究意义 (3)1.3国内外研究动态 (4)1.3.1国外虚拟现实研究动态 (4)1.3.2国内虚拟现实研究动态 (6)1.3.3目前研究存在问题及不足 (7)1.4主要研究内容 (8)1.4.1虚拟现实平台的建立 (8)1.4.2虚拟漫游和虚拟操作 (9)1.5小结 (10)第二章综采工作面全景虚拟现实漫游系统总体设计 (11)2.1引言 (11)2.2系统设计目标 (11)2.3用户需求与用户心理分析 (12)2.3.1用户需求分析 (12)2.3.2用户心理分析 (13)2.4开发平台及环境的选择 (13)2.5系统结构设计 (15)2.5.1系统开发流程 (15)2.5.2系统体系结构 (16)2.5.3系统功能结构 (17)2.6小结 (18)第三章综采工作面场景的构建 (19)3.1引言 (19)3.2综采工作面场景的创建 (19)3.2.1工作面场景分析 (19)3.2.2设备UG、3Dmax三维建模 (20)3.2.3设备UVW贴图 (22)3.2.4设备模型的导出 (24)3.3Unity3D中综采工作面场景的导入及周围环境的创建 (24)3.3.1导入场景资源 (24)3.3.2创建周围环境 (25)3.3.3设置灯光 (25)3.4小结 (27)第四章全景虚拟现实漫游关键技术 (29)4.1引言 (29)4.2运动仿真 (29)4.2.1单机运动仿真 (29)4.2.2三机运动仿真 (32)4.3矿工漫游 (32)4.3.1设置摄像机 (33)4.3.2行为路径 (33)4.3.3漫游方式 (34)4.4小结 (35)第五章全景虚拟现实交互关键技术 (37)5.1引言 (37)5.2交互设计理论 (37)5.2.1交互设计概述 (37)5.2.2交互设计组成 (37)5.2.3交互设计目的 (39)5.3UI界面设计 (39)5.3.1登录界面 (40)5.3.2设备信息提示 (41)5.3.3设备信息介绍 (41)5.3.4采煤机操作系统界面 (41)5.4虚拟现实仿真特效 (43)5.4.1声音特效 (43)5.4.2粒子特效 (45)5.4.3动画特效 (46)5.5小结 (48)第六章系统发布、测试与应用 (49)6.1引言 (49)6.2系统发布 (49)6.2.1PC端发布 (49)6.2.2Web端发布 (50)6.3系统测试 (50)6.3.1测试原则 (50)6.3.2测试流程 (51)6.4测试结果分析 (53)6.5系统应用 (54)6.5.1企业应用 (54)6.5.2高校应用 (54)6.6小结 (55)第七章结论与展望 (57)7.1工作总结 (57)7.2主要结论 (57)7.3工作展望 (58)参考文献 (59)附录 (63)致谢 (71)攻读学位期间发表的学术论文目录 (73)。