基于VGS技術(shù)的虛擬校園設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

吳炳帥

[摘要]以濰坊學(xué)院虛擬校園的開發(fā)為例,將虛擬校園的規(guī)劃建設(shè)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。采用Google SketchUp建模,利用VGS技術(shù)建立多種技術(shù)相結(jié)合的虛擬校園導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)提供自主漫游、自動(dòng)漫游、語(yǔ)音解說(shuō)、文字介紹、鳥瞰圖、按建筑和教學(xué)系部查詢等功能。為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供有益的嘗試。

[關(guān)鍵詞]虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬校園VGSWebmax

中圖分類號(hào):TP3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)1210063-01

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality,簡(jiǎn)稱VR)是指利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境,并通過(guò)多種專用設(shè)備該環(huán)境使用戶“投入”到中,實(shí)現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進(jìn)行自然交互的技術(shù)[1]。參與者能夠在這個(gè)環(huán)境進(jìn)行中交互式的游覽、查詢等多種操作。VR技術(shù)具有“沉浸性(Immersion)”、“交互性(Interaction)”和“想像性(Imagination)”三大特性[2],全面超越傳統(tǒng)的二維圖像表現(xiàn)能力。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用稱為web虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。隨著web虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展,以及數(shù)字地球概念的提出和廣泛的實(shí)踐,大學(xué)校園數(shù)字化和虛擬化(虛擬校園)的研究與構(gòu)建也越來(lái)越多。

一、總體設(shè)計(jì)

濰坊學(xué)院坐落在世界著名的風(fēng)箏之都、中國(guó)優(yōu)秀旅游城市山東省濰坊市。校區(qū)占地1800余畝,校舍建筑面積75萬(wàn)平方米?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)沉浸性、交互性和想像性三大特點(diǎn),結(jié)合學(xué)院的自身特點(diǎn)對(duì)濰坊學(xué)院虛擬校園漫游系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)如下:

1.實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用,是虛擬校園通過(guò)網(wǎng)絡(luò)即可瀏覽。同時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)性能要求適合大多數(shù)計(jì)算機(jī)配置。

2.對(duì)主要景觀如教學(xué)樓、噴泉、人工湖等制作精致模型,做到盡量接近現(xiàn)實(shí)。

3.訪問(wèn)者可以通過(guò)自動(dòng)導(dǎo)覽在校園內(nèi)按固定路線游覽,也可以通過(guò)鍵盤鼠標(biāo)控制隨意游覽。

4.設(shè)置鳥瞰圖、旋轉(zhuǎn)圖、地圖導(dǎo)航最大化方便對(duì)校園的整體了解。

5.配備聲音解說(shuō)、及文字介紹。

6.設(shè)置多頁(yè)面導(dǎo)航、院系鏈接及常用信息服務(wù)。

二、數(shù)字模型的建立

(一)信息采集。信息采集是虛擬校園建立的基礎(chǔ),包括數(shù)據(jù)信息和圖像信息兩部分。通過(guò)學(xué)校建設(shè)平面圖和實(shí)際測(cè)量得到各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息。通過(guò)數(shù)碼相機(jī)拍照及專業(yè)素材庫(kù)收集整理各項(xiàng)貼圖材質(zhì)。在完成信息采集之后進(jìn)行學(xué)校三維模型的建模與渲染。

(二)建模渲染。虛擬校園的最終效果與三維模型的質(zhì)量息息相關(guān)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有建模軟件的調(diào)查分析,最終采用SketchUp進(jìn)行建模。SketchUp軟件是一款應(yīng)用于建筑領(lǐng)域的全新三維設(shè)計(jì)軟件。其建模簡(jiǎn)單明了,同時(shí)模型質(zhì)量符合虛擬校園的要求。模型建立完成之后導(dǎo)入3dmax中,設(shè)置材質(zhì)貼圖、陽(yáng)光、環(huán)境等。設(shè)置完成后進(jìn)行烘焙渲染。

三、虛擬設(shè)置

VGS(一種基于瀏覽器的三維網(wǎng)頁(yè)技術(shù))是Web3D領(lǐng)域中國(guó)唯一的專利技術(shù),相對(duì)國(guó)外同類技術(shù),運(yùn)算速度更快,并在三維場(chǎng)景數(shù)據(jù)壓縮上有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),WebMax就是基于VGS工具軟件。目前該軟件為免費(fèi)使用,無(wú)功能限制。

本項(xiàng)目從實(shí)際需求出發(fā)采用VGS技術(shù)為基礎(chǔ),將多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合。

在3dmax中針對(duì)虛擬校園的需要制作以下事項(xiàng):

(1)漫游動(dòng)畫路徑設(shè)置。(2)汽車行走等動(dòng)畫設(shè)置。(3)景點(diǎn)相機(jī)設(shè)置。(4)地面及建筑碰撞包圍盒。

制作完成之后通過(guò)導(dǎo)出插件導(dǎo)出以*.s3d的格式導(dǎo)入到webmax軟件進(jìn)行設(shè)置。在webmax中完成碰撞、相機(jī)、天空、導(dǎo)航圖等各種設(shè)置。

(一)優(yōu)化與發(fā)布。限于網(wǎng)絡(luò)發(fā)布及計(jì)算機(jī)性能的要求,所有樹木以單面片的方式模擬。貼圖使用兩層jpg格式圖片疊加生成透明效果。同時(shí)將其設(shè)置成設(shè)置成正對(duì)相機(jī)。

噴泉電子屏等動(dòng)態(tài)貼圖采用tga格式帶通道的序列圖片進(jìn)行模擬。

設(shè)置地面及碰撞物體并隱藏。

(二)導(dǎo)航界面制作。二維互動(dòng)界面采用html頁(yè)面編輯與webmax二維編輯結(jié)合的方式。

在html頁(yè)面中添加spry選項(xiàng)卡式面板,分別為導(dǎo)航一、導(dǎo)航二、院系鏈接、信息服務(wù)。在photoshop中編輯二維界面圖像,通過(guò)切片方式導(dǎo)入到html中。

導(dǎo)航圖制作使用在3dmax中讀取的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)在webmax中添加png格式導(dǎo)航圖,保留有效的導(dǎo)航區(qū)域。

在webmax二維編輯中添加幫助、音樂(lè)等圖標(biāo)及函數(shù)名。

(三)優(yōu)化及互動(dòng)。Webmax支持Javascript編程。在html中通過(guò)Java

Script的編寫完成互動(dòng)的操作。

基于二維導(dǎo)航界面,實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊圖片調(diào)用Javascript:

相機(jī)切換的命令實(shí)現(xiàn):

Function 函數(shù)名()

{

VGS2.SetCurrentCameraByName("相機(jī)名");

VGS2.SetWalkCtrl_ManualParam(0.5, 0.8, 0.7, 0.5, 180);

}

自動(dòng)導(dǎo)航的實(shí)現(xiàn):

function調(diào)用的函數(shù)名()

VGS2.PlayCameraKfr("相機(jī)名",-1);

VGS2.GotoFrame(0);

VGS2.PlayKeyFrame();

//VGS2.StopCameraKfr("相機(jī)名");

VGS2.CurCamGotoFrame(0);

VGS2.SetCurrentCameraByName("相機(jī)名");

}

太陽(yáng)光暈的實(shí)現(xiàn):

VGS2.CreateLensFlare(70000, 35000, -20000, 1);

幫助及音樂(lè)的實(shí)現(xiàn),查詢的實(shí)現(xiàn)同樣利用html中的Javascript的編寫。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)將多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的有效結(jié)合,創(chuàng)建了美觀、方便的濰坊學(xué)院虛擬校園導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有兩種顯示模式,具備自動(dòng)漫游、車載、航拍等多種游覽方式,選項(xiàng)卡式的導(dǎo)航條有效的解決了景點(diǎn)過(guò)多不好排列的問(wèn)題。對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)用化作了有益的嘗試。

參考文獻(xiàn):

[l]申蔚、夏立文,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[M].北京希望電子出版社,2002,09(1):4.

[2]黃秀常、全秋燕、葉春紅,基于VRML的虛擬校園漫游系統(tǒng)[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2005,35,097.