基于Unity3D和3Ds Max的虛擬漫游系統(tǒng)設(shè)計

王曉穎　 呂雨恒　李梓辰　盧元培　盧宇玲　張子康

摘? 要：度假村水上樓閣系統(tǒng)是依據(jù)桂林當(dāng)?shù)芈糜挝幕蛟斓奶摂M漫游系統(tǒng)，幫助社會群眾更好的了解少數(shù)民族文化。水上樓閣系統(tǒng)主要以桂林的建筑物和地形地貌作為參考，通過對圖片的參考，使用Autodesk 3DsMax軟件創(chuàng)建具有民族風(fēng)格的三維模型并進行了復(fù)雜的材質(zhì)貼圖渲染后導(dǎo)入到Unity3D軟件中完成模型的整合和場景的搭建，人物的移動依靠Visual Studio開發(fā)工具編寫腳本控制鍵盤，最后打包發(fā)布創(chuàng)建運行程序。通過人物的移動和視距的調(diào)整使用戶能夠身臨其境的參觀度假村水上樓閣。

關(guān)鍵詞：虛擬漫游技術(shù);Unity3D;3DsMax

虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠逼真的展示出真實世界的建筑景色，本文以虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為依托呈現(xiàn)出三維的水上樂園為體驗者提供足不出戶便能享受到的文化盛宴。

0.1虛擬漫游技術(shù)在文化旅游方面的發(fā)展

隨著疫情的出現(xiàn)，國外的旅游已經(jīng)變得不再炙手可熱，而是更多的轉(zhuǎn)向國內(nèi)的旅游文化，國內(nèi)的本土文化越來越受到人們的重視。文創(chuàng)產(chǎn)品、虛擬現(xiàn)實、體驗交互已經(jīng)漸漸出現(xiàn)在大眾的視野。近年來，許多行業(yè)開始嘗試虛擬漫游技術(shù)在各方面的應(yīng)用，文化旅游應(yīng)用漫游技術(shù)的例子也并不少，這項技術(shù)的應(yīng)用也更好的帶動了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。文物古跡、博物館展覽，風(fēng)俗文化和漫游技術(shù)的融合具有非常大的發(fā)展前景，推動虛擬技術(shù)聯(lián)合傳統(tǒng)文化可以大大增強互動性。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在各個領(lǐng)域取得的成就和帶來的經(jīng)濟效益讓各個國家加大了對這項技術(shù)的投入。迄今為止，虛擬漫游技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于虛擬的旅游、娛樂、制造、建筑。然而我國的虛擬漫游技術(shù)的發(fā)展還處于開拓階段，在十四五規(guī)劃中，國家提出要建設(shè)文旅產(chǎn)業(yè)提高國家文化軟實力。本項目對于響應(yīng)國家政策是積極的，并且結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供了一個新的角度提升了體驗者了解本項目的效率變得更加直觀降低了成本。

1虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬漫游技術(shù)是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的一個重要分支，[1]隨著虛擬漫游技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用已經(jīng)普及到了建筑、游戲、旅游、航空航天、醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是計算機仿真的一個重要的方向應(yīng)用多種數(shù)字圖像以及圖形學(xué)等技術(shù)。因此可以通過這項技術(shù)結(jié)合桂林豐富的地域文化開發(fā)出一個虛擬水上樂園系統(tǒng)，模擬出在水上樂園游覽的情況。用戶可以通過計算機設(shè)備，沉浸到虛擬的環(huán)境中，讓用戶有真實的游覽感受。

虛擬的水上樂園度假村系統(tǒng)，可以讓用戶放松自己的心態(tài)全身心地投入到對環(huán)境的游覽不會有其他旅客的打擾，也不會有擁擠的道路。相較于傳統(tǒng)的紙媒傳播和視頻的科普，虛擬漫游技術(shù)突破了兩者的局限真正做到了讓不同的用戶群體“足不出戶”就可以領(lǐng)略漫游技術(shù)和建筑自然融合在一起的全新體驗。

1.1虛擬漫游技術(shù)在傳統(tǒng)文化中的作用

虛擬漫游技術(shù)的出現(xiàn)讓體驗者脫離了地域的局限，在線上展示具有桂林特色民族文化的建筑和物品可以帶給用戶強烈的參與感，充分發(fā)揮漫游技術(shù)的線上功能。現(xiàn)在很多景區(qū)和博物館、游樂場已經(jīng)具備了很多漫游的設(shè)備，用戶可以自由的瀏覽自己想要探索的區(qū)域，比線下體驗更加詳細清晰，并且能夠了解到文化歷史內(nèi)涵。有些現(xiàn)實中我們無法到的地方通過本項目的建模以及圖片，可以給用戶帶來更深層次的體驗。本系統(tǒng)旨在讓用戶了解桂林山水和桂林的少數(shù)民族文化，通過相關(guān)信息的介紹打造一個全方位的水上樂園給用戶帶來更為周到的環(huán)境體驗。

1.2虛擬漫游技術(shù)在文化方面的創(chuàng)新

虛擬漫游技術(shù)在文化旅游方面不管是作為一個旅游設(shè)施還是傳播傳統(tǒng)文化的途徑，它都是一次創(chuàng)新性的發(fā)展，可以使我們想要看到的場景毫無保留地呈現(xiàn)在我們面前，可以全方位的再現(xiàn)場景。虛擬漫游技術(shù)的參與節(jié)約了大量的人工成本和資源并且可以留存很長時間。虛擬漫游技術(shù)場景的搭建需要通過創(chuàng)建模型的方式來整合出需要的場景而且可以讓體驗者自由的穿梭于各個場景隨意瀏覽。虛擬漫游技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合使這個項目能夠被更多人知曉提高瀏覽量和知名度。

2虛擬漫游系統(tǒng)的設(shè)計

本項目將虛擬漫游技術(shù)應(yīng)用到度假村中，使用3Ds Max制作模型，選用Unity3D實現(xiàn)度假村的虛擬漫游，可以使用戶群體進入度假村，水上樂園用更強的交互性帶來更新穎的游覽方式全新的視覺體驗。

2.1建立三維模型

本項目通過對桂林本地文化的查測，查看桂林當(dāng)?shù)氐墓沤ㄖ臀幕盼?，獲取了當(dāng)?shù)毓沤ㄖ谋壤徒ㄖ卣?。場景模型的建立主要依靠了Autodesk 3Ds Max軟件制作[2]。

2.2模型貼圖

虛擬漫游系統(tǒng)場景中的模型需要大量的貼圖以實現(xiàn)對建筑物的還原來達到逼真的程度，使用模型貼圖可以提升場景的觀感，是打造模型不可或缺的一部分。

水上樂園的建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要運用了材質(zhì)貼圖和UVW展開貼圖，分別對模型中不同的面，進行UVW展開添加精簡材質(zhì)球貼圖，以達到模型貼圖的精確。

2.3場景的搭建

水上樂園項目采用了Unity3D來整合模型、搭建場景并添加腳本和碰撞箱來實現(xiàn)人物以第一人稱視角在建筑和地面上的移動并且不會穿過模型[3]。

3? 3Ds Max建模和模型貼圖

3.1模型創(chuàng)建

3.1.1房屋的建模

房屋的建模主要使用了3DsMax中默認(rèn)的圓柱體作為房屋的柱子，使用了長方體作為欄桿。房屋的屋頂是使用平面轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形后在修改器界面中選擇擠出并擠出到合適長度，制作出前檐然后復(fù)制模型旋轉(zhuǎn)移動到合適位置就可以得到后檐。

3.1.2橋梁的建模

橋梁建模的階梯主要采用了3DsMax中的樓梯幾何體來創(chuàng)建的。橋梁中間的橋洞使用長方體和圓柱體布爾得到的，然后將復(fù)合體轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形選擇擠出命令制作橋墩。

3.1.3其他模型的創(chuàng)建

其他模型的建?；旧隙际鞘褂昧塑浖械幕編缀误w轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形進行擠出命令制作出復(fù)雜的面。

3.2模型的貼圖

目前使用的貼圖方式有精簡材質(zhì)球貼圖和對模型添加UVW展開修改器兩種方式為模型添加貼圖。其中，精簡材質(zhì)球適用于模型較為簡單、面數(shù)較少的情況，比如別墅的欄桿和柱子的貼圖。

當(dāng)模型較為復(fù)雜面數(shù)較多、材質(zhì)變化多的時候就需要使用修改器為模型添加修改器。選擇模型，為模型添加UVW展開修改器，選擇多邊形級別或者邊級別，在視圖中選擇要貼圖的面進行操作。打開材質(zhì)編輯器導(dǎo)入已經(jīng)處理好的材質(zhì)貼圖，在編輯UV下拉面板中選擇打開UV編輯器可以看到選擇的面的形狀，在“剝”面板中選擇剝的方式或者在投影面板中選擇需要的貼圖模式點擊就可以在編輯器中看到選擇的面將要貼哪一部分的貼圖。

3.3模型導(dǎo)出

模型是通過菜單欄導(dǎo)出-導(dǎo)出為.FBX格式。導(dǎo)出模型后需要在相應(yīng)的Unity3D場景中把模型的材質(zhì)貼圖放入工程文件中，以防貼圖文件的丟失。

3.3.1將模型導(dǎo)入Unity3D軟件中

打開Unity3D將3DsMax軟件中導(dǎo)出的模型（.FBX類型）添加到場景所在的文件夾中然后將模型拖入到場景中改變模型的位置大小使模型能夠以一個合適的比例呈現(xiàn)在場景中。

4 Unity3D中實現(xiàn)場景的漫游

4.1模型導(dǎo)入

將模型導(dǎo)入到unity之后按照場景布局把模型整合堆砌到場景中，然后給模型添加碰撞器讓人物移動時不會穿模。

4.2創(chuàng)建地形

通過Unity3D中的地形工具依據(jù)桂林的地形地貌在場景中繪制出相似的地形，打開Inspector面板找到地形工具中的材質(zhì)筆刷為地形刷上材質(zhì)呈現(xiàn)綠色的山脈和規(guī)劃出的道路。然后打開種樹工具和地表細節(jié)繪制工具為地形繪制樹木和花草。其中位于道路兩側(cè)的樹木是通過樹木模型單獨在道路上排列。

4.3人物的移動

用戶打開程序進入場景之后可以按住鍵盤的W鍵向前移動、S鍵向后移動、A鍵向左移動、D鍵向右移動、按住ctrl鍵可以跑步，按住shift鍵時可以改變視距讓體驗者的視野變得更遠。體驗者可以通過對鍵盤的控制在地面上移動、走過橋梁進入建筑物內(nèi)。

4.4可視距離

借助Unity3D軟件中自帶的霧氣工具，來改變可視距離。場景中的渲染距離和霧氣搭配使用，霧氣的設(shè)置距離比渲染距離要更近一些，減少了場景加載的突兀感同時場景的渲染距離的設(shè)置是為了限制同時加載的建筑物面數(shù)防止運行時程序的卡頓。

4.5燈光

場景中的燈光使用了天光來進行場景的照明。場景中還添加了天空盒來展現(xiàn)出現(xiàn)實生活中的天空給用戶帶來更身臨其境的體驗。

4.6打包發(fā)布

經(jīng)過多次調(diào)試，修改運行的BUG以及穿模的問題，實現(xiàn)了場景的正常運行，最終打包發(fā)布創(chuàng)建運行程序。

5總結(jié)

本文通過3DsMax軟件和Unity3D實現(xiàn)度假村水上樂園的漫游，體驗者可以突破時間和空間的距離做到足不出戶就可以感受桂林的旅游文化，這對桂林的少數(shù)民族文化起到了很好的宣傳和保護作用。在疫情期間，人們的出行變得很困難，線上旅游程序的發(fā)布，豐富了人們的業(yè)余生活提供了良好的旅游體驗。

參考文獻

[1]邵俊翔.探討全景漫游技術(shù)在文旅產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用策略[J].參花（下），2022，（01）：58-60.

[2]馬浩浩，侯晨陽，程璐璐，金龍.基于UE4的鄧寶珊將軍紀(jì)念館虛擬漫游系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].軟件，2021，42（02）：35-37.

[3]胡澤川.基于3DsMax和Unity 3D的城市虛擬漫游系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2021，34（07）：16-17.

作者簡介：王曉穎（2001-），女，漢族，河北石家莊人，本科在讀。研究方向：數(shù)字媒體技術(shù)。

基金項目：2021年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目“基于虛擬漫游技術(shù)的桂林水上樓閣度假村設(shè)計”（202113638034）