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摘要：三維虛擬校園現(xiàn)在得到越來越多的應(yīng)用，很多學(xué)校都在制作和使用虛擬校園，制作虛擬校園是一項(xiàng)專業(yè)性很強(qiáng)的項(xiàng)目，本文主要分析基于3dsMax和VRP制作三維虛擬校園需要用到的相關(guān)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：三維；虛擬校園；技術(shù)

近幾年隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，校園信息化建設(shè)也快速發(fā)展，而虛擬校園是校園信息化建設(shè)的重要組成部分。利用最新的計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，產(chǎn)生了最先進(jìn)的三維虛擬校園技術(shù)，三維比二維平面更直觀形象，更逼近校園的實(shí)景。本文主要分析基于3dsMax和VRP制作三維虛擬校園需要用到的相關(guān)技術(shù)。

1數(shù)據(jù)和資料的獲取

在虛擬校園的制作方面，首先就是要求得到建模的數(shù)據(jù)和資料。本文虛擬校園建模基于3dsMax平臺(tái)，在3dsMax建模時(shí)要以CAD平面圖為基礎(chǔ)，CAD平面圖可以制作人員自己繪制，也可以從學(xué)校的相關(guān)部門獲得，但是由于現(xiàn)在很多學(xué)校建設(shè)迅速快，因此，還需要對(duì)獲取的CAD圖根據(jù)校園場(chǎng)景的變化進(jìn)行處理后才能使用。建模時(shí)使用的貼圖圖片，大部分需要通過數(shù)碼相機(jī)實(shí)景拍攝取得，這些拍攝的照片也需要在Photoshop中處理后才能使用。另外，還可以通過從網(wǎng)上下載獲得部分建模時(shí)需要的貼圖。基于CAD創(chuàng)建三維虛擬校園模型，創(chuàng)建的模型比例和模型準(zhǔn)確度都非常高。使用數(shù)碼相機(jī)拍攝的紋理照片，在Photoshop中處理后形成的模型貼圖可以使虛擬場(chǎng)景達(dá)到非常逼真的效果。

2建模技術(shù)

3dsMax有很強(qiáng)的建模功能，建模方法眾多，通過這些方法可以創(chuàng)建出任意一個(gè)我們需要的三維模型。它主要的建模方法有編輯多變形、網(wǎng)格、NURBS、面片、修改器、復(fù)合對(duì)象、基本體等等。在制作三維虛擬校園場(chǎng)景時(shí)根據(jù)不同的建模需要將以上各種方法綜合應(yīng)用，其中最主要是應(yīng)用基本體建模、修改器建模和編輯多邊形三種建模方法。在建模過程中，必須做到以下幾點(diǎn)：（1）必須保證模型是多邊形物體。（2）既要保證模型的精度和質(zhì)量，又要減少不必要的模型面數(shù)。（3）模型布線要合理。（4）模型的點(diǎn)線面要對(duì)齊，重合的點(diǎn)要焊接。

3紋理映射技術(shù)

紋理映射就是把數(shù)碼相機(jī)拍的照片或者是在網(wǎng)上搜集的圖片等通過平面軟件進(jìn)行編輯，然后在三維軟件中賦予給場(chǎng)景模型，使三維模型具有真實(shí)的感官效果。紋理映射在三維圖形制作中，運(yùn)用非常廣泛，它可以制作出真實(shí)的場(chǎng)景效果而不需要過多的考慮物體的表面細(xì)節(jié)，同時(shí)使用紋理映射技術(shù)可以控制模型面數(shù)，減少運(yùn)算量，提高運(yùn)行速度。在制作三維虛擬校園模型時(shí)運(yùn)用紋理映射技術(shù)，既可以達(dá)到很好的制作效果，又可以節(jié)省大量的模型面數(shù)，提高三維虛擬校園的運(yùn)行速度。比如在場(chǎng)景中欄桿，門窗、樹木等三維模型可以使用圖片或者照片替代。

4碰撞檢測(cè)技術(shù)

在漫游系統(tǒng)中，為了使虛擬現(xiàn)實(shí)更加逼真，讓場(chǎng)景具有真實(shí)性，就應(yīng)該避免漫游時(shí)穿墻而過的情況發(fā)生，完成對(duì)任意復(fù)雜場(chǎng)景的高效碰撞檢測(cè)，碰撞檢測(cè)技術(shù)對(duì)建模基本沒有限制。使用碰撞檢測(cè)技術(shù)可以使體驗(yàn)者在漫游虛擬場(chǎng)景時(shí)，遇到墻體、欄桿等障礙物時(shí)能夠停止，而不會(huì)出現(xiàn)虛擬角色穿越墻體的“穿幫”情況發(fā)生。如果虛擬角色遇到樓梯等臺(tái)階物體時(shí)也能實(shí)現(xiàn)正常的爬樓梯效果。運(yùn)用了碰撞檢測(cè)技術(shù)，可以使虛擬校園場(chǎng)景更加真實(shí)，讓體驗(yàn)者瀏覽時(shí)能夠沉浸其中，猶如在真實(shí)校園中行走一樣。碰撞檢測(cè)在三維虛擬校園中起著非常重要的作用，因此需要對(duì)碰撞檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行深入的研究。由于碰撞檢測(cè)實(shí)時(shí)性要求很強(qiáng)，在碰撞檢測(cè)時(shí)模型復(fù)雜很多，因此有多種在不同情形下的碰撞檢測(cè)算法。目前在對(duì)于三維圖形的碰撞檢測(cè)應(yīng)用較多的是層次包圍盒方法和空間分割法。空間分割法是將物體劃分成多個(gè)的網(wǎng)格，然后進(jìn)行相交測(cè)試，空間分割法不但存儲(chǔ)量大而且靈活性也較差。包圍盒的原理使對(duì)物體周圍構(gòu)造包圍盒，只有模型外面的包圍盒相交時(shí)之后才計(jì)算物體間的相交，包圍盒法構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單使用的是相交測(cè)試。包圍盒方法主要包括：AABB包圍盒、包圍球、OBB層次包圍盒和k-DOPs。

5攝影機(jī)漫游技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)主要的功能之一就是交互性，用戶可以在虛擬場(chǎng)景中隨意瀏覽。在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中有多種瀏覽方式可供用戶選擇，包括自由模式瀏覽、自動(dòng)瀏覽、人物視角瀏覽等。在實(shí)現(xiàn)不同瀏覽模式時(shí)，除了研究碰撞檢測(cè)技術(shù)外，還要研究攝像機(jī)在虛擬現(xiàn)實(shí)中的使用。攝影機(jī)的左分量、上分量、觀察分量和位置分量確定它對(duì)于世界坐標(biāo)系的方位和方向。這些分量也給攝影機(jī)定義了一個(gè)局部坐標(biāo)系。

6多人在線技術(shù)

多人在線技術(shù)既可以實(shí)現(xiàn)聊天軟件的即時(shí)聊天功能，又可以實(shí)現(xiàn)像三維網(wǎng)游那樣在虛擬場(chǎng)景中活動(dòng)的功能，但是比這兩種都真實(shí)，是這兩種功能的結(jié)合。用戶通過在網(wǎng)絡(luò)上登錄三維虛擬校園系統(tǒng)，進(jìn)入三維虛擬社區(qū)，在這個(gè)社區(qū)里進(jìn)行工作、生活、學(xué)習(xí)等交流與合作，也可以在這個(gè)社區(qū)里進(jìn)行自我展示，認(rèn)識(shí)更多的朋友，進(jìn)行互動(dòng)娛樂等。

7導(dǎo)航地圖

VRP帶有導(dǎo)航圖功能，用戶在瀏覽虛擬場(chǎng)景時(shí)，可以通過查看導(dǎo)航圖了解自己在場(chǎng)景中的位置，可以輔助體驗(yàn)者更好的在虛擬場(chǎng)景中隨意漫游，不會(huì)迷失方向。體驗(yàn)者想要快速游覽某個(gè)地方，可以通過點(diǎn)擊導(dǎo)航圖上的位置將相機(jī)視角快速切換到想要游覽的位置。

8VRPIE三維網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)技術(shù)

VRPIE可以將VRP作品到網(wǎng)上，直接面對(duì)網(wǎng)絡(luò)用戶，讓用戶在聯(lián)網(wǎng)的情況下登錄并游覽三維虛擬場(chǎng)景，在聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下在三維虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行互動(dòng)交流。虛擬校園的制作是一項(xiàng)容量大，制作要求高，使用技術(shù)較多的工作，在制作過程中除了應(yīng)用到本文上面提到相關(guān)技術(shù)，可能還會(huì)需要用到其他一些相關(guān)的技術(shù)，這就需要我們制作人員既要有扎實(shí)的技術(shù)又要不斷的給自己充電掌握更多更好的三維虛擬校園制作技術(shù)，制作出較好的三維虛擬校園作品，更好的展示學(xué)校，服務(wù)學(xué)校里的師生。

參考文獻(xiàn)：

[1]李峻峰.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與虛擬校園的研究與實(shí)踐—以濰坊學(xué)院虛擬校園建設(shè)為例[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào),2011,(3):62-68.

[2]秦臻楠.基于VRP的虛擬校園的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)[J].科技信息,2011,11:480-481.

作者：黃志平 單位：徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院