高校3D巡游展示平台设计与实现方法

吴琦　童宜洁

摘 要 3D巡游动画是计算机技术发展到一定阶段的产物，是计算机通过计算和处理，将物体通过三维模型的建立，赋予物体较为真实的材质和质感，运用动画的形式模拟出虚拟的空间形态和物体的运动轨迹。三维动画经过多年的发展，已逐渐趋向成熟，从最初物体简单的造型，发展到Vary渲染，再发展到如今虚拟仿真效果的真实再现，在技术层面上都为高校巡游展示平台的搭建提供了坚实的技术支持。因此我们选择了建造武汉东湖学院3D巡游展示平台，把静态的校园场景用动态的动画方式呈现出来，让受众更真实、更清晰的了解校园文化特色。

关键词 3D巡游 展示平台 实现方法

随着计算机软件技术、数字CG动画的不断进步，数字技术为高校3D虚拟巡游的智能化设计制作提供了技术上的有力支持。无论从艺术角度还是从学院建设的角度方面出发，高校3D巡游动画展示平台的搭建都有着非常重要的意义。我们通过3D强大的仿真效果来模拟校园的场景，突破传统图片的局限丰富观者的视觉感官，拓展多维的运动空间轨迹，实现真实场景的模拟再现，继承传统的美学思想并提升原有的审美倾向，同时为校园文化的传播、展现校园风貌提供了更为广阔平台。其次，随着计算机技术的迅猛发展，图形处理功能也日趋完善，通过对高校3D巡游动画展示平台的设计，在实现虚拟场景的创建或后期处理时，不仅能加快对校园的文化推广，也能为计算机仿真系统的改进或完善起到积极的作用。校园3D巡游动画设计中借助3DSMAX软件技术，使绘制校园外观造型、模型设计、场景再现的时间明显缩短，通过3DSMAX软件中摄影机工具的特性改变观者的视角、视距、视野以及景深，将校园更为逼真的再现，增强可视性和虚拟现实化。因此，利用3DSMAX软件技术来构建校园建筑效果模型，以及利用虚拟现实技术设计一个虚拟场景巡游系统，解决高校校园效果内容与形式在艺术层面上的完美统一。

1高校虚拟巡游系统的设计

1.1系统的总体设计目标

基于虚拟现实的特点和校园巡游的设计要求，系统的设计目标如下：

（1）高校3D巡游主要突出视觉、听觉的刺激感，运用最专业的手法做出新鲜感，其主要目的是要吸引更多年轻人和广大家长了解高校的发展状况。

（2）观者可以在建好的场景中选择某个自己感兴趣的虚拟环境进行巡游，并通过鼠标或在手机上安装APP，改变自己行走路径或情境的再现。

（3）做到快捷、有效。终端系统允许多个用户在多台设备中同时进入系统，并能在同一个或不同的虚拟场景中切换或巡游

（4）强大的图形化编辑功能，多种格式模型的导入和实时获取，快速搭建场景，编辑场景。并可在场景中添加天气系统，材质编辑，地形绘制，动态植被，动态水体等，提高设计效果。

（5）支持不同软件模型的导入或抓取并对其进行数据整合。三维模型在展示平台中可进行实时协同工作，使设计研究更准确、直观、高效。

（6）沉浸式多通道立体展示和交互，支持三维图形及数据在虚拟现实环境中1：1沉浸式立体显示与交互操作。

1.2高校巡游设计总体实现步骤

（1）首先，根据规划中要求进行脚本的设计

（2）使用3DSMAX软件技术的建模方法，完成场景中的教学楼、道路、地形、湖面等基础场景的模型建立。

（3）基础模型完成后，对模型进行优化，然后使用材质贴图对场景中的物体赋予不同的材质，同时对场景中物体的灯光、摄影机进行设置，为校园巡游场景渲染做前期准备。

（4）校园巡游场景输出后进行后期特效处理，整个主场景的光源效果主要来源于对自然天光的模拟，可以使用3D软件中的插件Vary渲染器来实现对校园虚拟光源的再现。

（5）校园巡游特效的制作主要是使用PS图象处理软件来合成场景中环境变化后的效果，并使用Premiere非线性编辑软件来完成后期的视频剪辑和音效效果的制作。

（6）巡游技術通过仿真的方法创建一个虚拟校园群体环境，通过后期特效的干预与制作，实现一个可以将虚拟场景导入到系统中三维模型的效果。

2高校巡游展示平台的确立和实现

高校巡游展示平台是一个能实现将三维场景导入到移动终端的巡游系统，用户通过手机、网络等终端系统了解校园建筑楼体和建筑外场景的环境，为了使用户在使用过程中无障碍性的完成整个场景的巡游，还需为用户提供更为便捷的展示方式。

2.1场景运动轨迹的制定

虚拟校园场景的再现和路径的制定，为用户提供行走的运动路径，用户在行走过程中可观赏两边的场景，完成较为复杂的位移运动。

2.2校园巡游的后期合成及实现

通过后期软件的综合技术方法，将高校校园巡游在移动终端中提升到一个集视觉、听觉、触觉为一体的全新展示的高度，完美的呈现出校园文化的视觉效果。后期合成能保证视频的高质量输出，并能保证校园场景在移动的过程中持续平滑的运动状态，实现场景柔和光影特效的制做。

使用非线性编辑软件，编辑原始动态图像，添加相应的视频巡游效果，将校园场景的巡游更真实逼真的呈现在用户面前。

3校园巡游系统需要解决的问题

由于3DSMAX建完三维模型后，将以VRML文件格式输出，但由于场景中所建模型过多，复杂程度可想而知，当场景完成后上传到internet时，会因为场景的复杂度导致客户端的上传延缓，增长客户机端的展示时间，场景的物体很难达到平滑的运行效果。因此在建模初期，应适当减少物体总平面数，同时减少场景中物体的多边形数目，使物体的夹角在不影响模型视觉效果的前提下适当减少，优化画面效果，但应注意的如果夹角过大，又会导致模型的效果失真，因此在不影响模型最终效果展示的情况下，建模的时候应尽可能多的使用直线、直面代替过多的曲线、曲面，降低终极渲染文件的复杂程度，在权衡存储数据和外形美观的条件下，做到“精而简”。