基于Unity3D的三维数字校园漫游系统

基于Unity3D的三维数字校园漫游系统

作者：宋姗姗

来源：《中国科技博览》2016年第21期

[摘要]在数字校园建设中应用虚拟现实技术，是进行校园规划和设计的新趋势。本文以某大学校园环境为虚拟空间，以Unity3D为开发平台，采用场景建模软件，结合使用编程语言进行交互，并与HTML进行整合，共同开发完成虚拟校园。

[关键词]Unity3D；三维；数字校园；漫游系统

中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0245-01

1 前言

虚拟现实技术可以利用计算机生成比较真实的模拟环境，用户仿佛置身于真实的环境中，用户通过接口与虚拟环境进行交互，具有用户渲染感、交互性以及实时性。虚拟现实技术是信息科学的一门新的技术，广泛应用于军事、娱乐、医学等各个领域。三维数字校园漫游系统具有强大的功能，可以直观地展现校园全景，用户产生置身于真实校园的感觉，对学校的规划和设计具有指导意义。现在很多高等院校都在利用不同的软件来进行数字校园建设。本文介绍了Unity3D游戏开发技术在三维数字校园漫游系统中的应用情况，校园漫游系统可以让用户对学校有更形象直观的了解。

2 系统简介

三维数字校园漫游系统是三维形式的校园系统，主要是将校园的信息进行三维形式的展示。该系统采用三维可视化技术和虚拟现实技术，并借助三维建模软件模拟现实环境，使系统实时可交互。Unity3D是实现校园漫游系统的游戏型软件，系统可以在网页上直接运行，用户的体验比较直观。

现在实现校园漫游的系统软件很多，最早的语言是VRML语言，以后又出现VRP，这是一款国内国内顶尖的虚拟漫游引擎，在设计虚拟产品方面Cult3D非常的便捷，在国内外享有盛誉的是Unity3D软件。

3 Unity3D平台介绍

Unity3D是一款跨平台游戏开发软件，可以直观的对游戏进行编辑。Unity3D由Unity？Technologies进行系统开发开发，可以轻松创建三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型的互动内容，是一个多平台的综合型游戏开发工具，可以进行全面的游戏引擎。其优势在

于性价比高，用户不用下载客户端，直接进行网页效果浏览进行体验。Unity3D支持各类脚本语言，兼容性较强。通过Unity简单的用户界面，可以轻松的完成任何工作，不但节省大量的时间，还可以进行综合编辑，同时具有高优化的图形渲染管道。

3.1 开发流程

在进行校园漫游系统的开发时，利用CAD平面图以及数据来确定虚拟校园的地理布置，用三维建模软件建立校园内的各个模型，模型经过转化成为Unity3D兼容的形式。构建场景之后进行系统的交互设计，交互设计包括漫游行走与界面菜单的交互、性能测试、生成文件。

校园漫游系统的开发流程如下：对原始数据进行三维矢量数据处理后，导入3Dmax系统进行数据的分析，然后建模，用PhotoShop进行贴图处理，对贴图效果进行检测，如果质量通过检查，如果质量未通过检查，进行贴图预处理后再进行贴图操作和质量检查，对建模进行优化，导出三维模型。

3.2 关键技术

一是场景建模技术，可以利用Unity3D的自带功能，也可以导入模型，一种方法是将模型文件导入项目文件夹，另一种是导出为fbx的格式。导入信息包括物体的空间位置、材质、动画等。

二是交互技术，交互性是虚拟校园漫游系统的主要特点，如果是简单的交互用JavaScript 语言实现，并且界面采用的是GUI设计，在校园漫游系统中用户可以进行选择是自动导航还是手动导航，选择后就进进入相应的漫游模式，并且可以跳转场景。

三是碰撞检测技术，可以对物体遇到障碍物时发生的物理反应进行模拟，碰撞检测是漫游系统的基本功能，Unity3D中可以通过脚本语言来实现。

4校园漫游系统的实现

4.1 总体规划

校园漫游系统具有三维浏览功能，用户可以直接获得校园信息，校园场景都是真实再现，用户可以对观察角度以及方向进行控制。系统的硬件设置包括数码相机、双核CPU、电脑和CAD平面图，用到的软件包括CAD、3Dmax、Photoshop和Unity3D。校园漫游系统的主要功能为：

一是网络浏览功能，二是真实的对实体校园进行缩小再现，三是GUI界面比较人性化，操作简单，四是提供用户浏览模式，五是设置了导航图，用户可以了解校园的布局，六是设置了背景音乐，七是设置了学校网站的链接导航。

4.2 构建虚拟场景

构建的虚拟场景包括建筑和环境两个方面，构建环境时借助于CAD规划平面图和从数据相机儿得的建筑数据，Unity3D使用系统自带的模型。

第一步是获取信息，获取的信息要通过软件进行处理，最终要得到系统所需的空间数据，获取信息时要得到相关部门的支持，可以帮助提供学校的CAD规划图，要仔细研究学校的沙盘，方便对信息进行收集，一些标示不清的地点要进行重新测量，对学校的全部建筑进行拍摄，用Photoshop获得材质，供模型贴图用。

第二步是构建模型，主要是构建学校里的地形、建筑物和环境，其中地形和建筑可以在获得高程数据后用3Dmax构建，环境可以用Unity3D的自带模型进行选择。在构建模型时要特别注意优化多边形模型的面数，优化后可以压缩网络文件，便于用户浏览。贴图要尽量真实，文件不宜过大以免影响系统运行。

第三步是进行交互性设计，人机交互是三维数字校园漫游系统的优势所在，利用计算机设备实现人和计算机的信息传递。人机交互技术包括GUI界面和漫游功能实现，用户可以找开漫游系统，可以自由选择漫游模式，如自动漫游、手动漫游、导航等。如果选择的是自动漫游，用户可以按照规定好的路线对校园进行参观，界面左上角的小地图上就会出现校园概况；如果选择手动漫游，用户可以通过按键来改变观测点，可以在小地图上选择想要看的区域，在大地图上进行局部观看。系统还具有碰撞检测功能，设置一些障碍物阻碍通过，具有场景的真实再现功能。

5 软件优化

校园漫游系统要在网页上进行浏览，对软件容量具有很高的要求，如果系统运行不畅会影响用户的体验效果，所以软件优化非常的重要，主要表现在物体建模和脚本两个方面。

三维模型越多，对其进行渲染时就会占用很多系统资源，如果将不看到的面线去掉，用同一种材质来表现合并物体，就会使渲染的速度加快。要对灯光进行优化，Unity3D设置了顶点灯光、像素灯光，其中顶点灯光可以实现在每一帧都渲染物体，像素灯光只能渲染被灯光照射到的物体，因此可以利用两种灯光的区别，用顶点灯来渲染整个漫游画面，这样如果计算机的配置不是很高，也可以对系统进行运行。

5.2 优化脚本

脚本编写时首先要保证逻辑正确，如果Unity3D支持静态变量，可以使运行效率更高。如果在Assets目录创建新的脚本，要将里面的Update方法删除。