基于3dsmax和VRP平台的虚拟校园漫游系统设计分析

郭露 杜鸿鹏

摘要：虚拟校园漫游系统设计，是以江西理工大学校园为蓝本，以动态的形式展现出来的一项科技系统。虚拟校园漫游系统设计既可以对校园文化起到宣传作用，又可以作为辅助工具对校园进行规划设计，同时也能帮助提高管理的科学化水平，加快校园数字化建设。

关键词：虚拟校园漫游系统；3DSMAX

“虚拟校园”是随着计算机技术、虚拟现实技术等数字科技发展而产生的，是三维景观与教学环境数字模拟结合的产物，它将获取的数字信息进行处理，用计算机与三维模型结合起来，建立动态数据模块，让使用者可以使用不同的视角来观看校园景观，让校园的展示更加人性化与科学化。2010年浙江大学率先提出了“智慧校园”的概念，随后推出的虚拟校园漫游系统，让其招生形象宣传的得到了极大地提升，这种技术革新带来的新奇引发了人们热议，在全国掀起了一股虚拟校园的建设浪潮。随后不久国内多个高校也相继构建了自己的虚拟校园，如北京航空大学、南京大学等。

一、系统设计

本文的三维虚拟校园漫游系统以江西理工大学红旗校区的校园布局、交通、景观、及教学楼等建筑物为蓝本，有漫游交互的建筑包括了主教学楼、食堂、学生宿舍、体育馆和运动场等。整个系统以3DSMAX和VRP平台为技术支撑，呈现的形式包括视图操作（平移、旋转、渲染、光照、雾化、视点变换）、三维漫游（绕点漫游、沿路径漫游、自由漫游）及漫游控制等功能。虚拟校园漫游系统设计制作的流程包括两个部分：（1）三维模型创建；（2）系统的交互设计与实现。

二、虚拟校园场景模型制作

（一）平面图制作

平面图是三维虚拟校园建模比例设置的重要依据，能够保证建模的准确性。实地调研并绘制校园平面图，具体做法是：结合AutoCAD“直线工具”等工具，细化校园建筑分布，并将大体的轮廓进行记录，用Google Earth卫星影像截图将校园内各部分区域等各个建筑的具体情况进行细化，然后以dwg格式进行保存，最后导入到3dsMax中，由此构建出校园的平面图。

（二）三维模型创建

江西理工大学红旗校区的三维模型创建可分为三大类，分别是：建筑群、景观和道路。（1）建筑群可按照功能区划分成是生活模块和学习模块，红旗校园内建筑群属于传统形态，可用几何体建模完成；（2）景观包括雕塑和树木两大类。在进行建模时，需注重建模所需时间、物体结构等。因此，会利用Billboard多边形，代替原本复杂的几何图，减少建模所需时间，但此种提高效率的方式，也会让质量有所损失，主要的缺点是整个模型缺乏生动性，可以用材质贴图和光影来弥补； （3）校园的主干道路建模采取环境反衬法，即利用原有构建的三维底图中空余的道路，加上草坪等建筑模型，减少道路建模的工作量。

（三）紋理贴图

纹理映射方面是真实感图像制作过程中重要环节，因为能在降低复杂度的同时让表现对象的细节得以体现。主教楼和各学院楼的外墙主要是以小磁砖覆盖，食堂及宿舍等生活区的外墙面主要是粉刷油漆，体育馆的墙面则是用金属色的漆面等，这些材质纹理都可以在3DSMAX的材质属性中表现出来。通过对材质的模糊度以及反光值等设置调整来进行塑造，另外也可以用拍摄来获取纹理素材。纹理照片以正方形排列为宜，一般像素为2n，如128×128、256×256等；需要注意的是如果纹理大小为982*618时，将它应用到400×400的物体上，3DSMAX中要是依照比例就会使纹理变形。所以需利用UVWMAP修改器等，使得整个贴图的操作水平提高，并且做到数据准确，让重复值、投影方式更为吻合。

三、虚拟校园VRP交互设计

（一）虚拟校园交互平台功能模块设计

交互平台设计是整个虚拟校园系统的核心，各功能模块之间的交互是相辅相成的，主要依靠Building Blocks脚本模块化合可视化流程图式脚本，通过创建按钮热区及对热区设置交互事件来实现。其各功能模块在虚拟校园系统中的功能主要体现在以下四个方面： （1）三维场景展示和导航；使用者可以利用计算机本身配备的鼠标等进行三维漫游，通过键盘控制漫游高度和漫游方向，同时可以选取任意角度进行浏览，还可以控制漫游的速度，从而让整个的观测体验良好。（2）数据管理和查询；在校园三维全景中会将校园内各个建筑都标注好其属性，利用超链接等，让用户点击的建筑物能反映出多方面的信息，具有双向查询功能。 （3）线路定制飞行；用户可以以第一视角方式，按照预设的固定参观路线和漫游时间在校园三维环境进行飞行观看。（4）属性查询；使用者能够对建筑信息进行快速检索等，系统能让访问者通过点击建筑物关联属性来了解学校的概况、发展历史、学科设置等情况，从而多方位了解校园的历史沿革发展。

（二）VRP虚拟漫游

在三维场景漫游中需对应好相机动画，在整个场景中需自带行走、旋转、飞行等相机，从而让用户能够自由、绕点的漫游，能够多视角的欣赏校园风景。另外，真实校园场景的虚拟十分的复杂，需综合考虑各种因素，这些可以通过添加天空盒、太阳光晕、背景音乐等让整个场景更逼真。最后通过VRP 平台的编辑器打包功能，保存设置编程成可执行的exe文件，生成虚拟漫游系统。

四、结语

伴随我国虚拟现实技术的持续发展和高校数字化校园建设的不断推进，虚拟校园建设逐渐成为研究热点。本文的虚拟校园漫游系统设计侧重于三维场景的构建，通过建立一个可视化的、有声有色的仿真校园景观，不仅有助于学校的对外形象宣传、而且可以成为校园规划的有力辅助工具。

（作者单位：江西理工大学文法学院）

参考文献

[1]余莉，王乘.基于虚拟现实技术的校园数字三维仿真系统[J].计算机仿真， 2014，21（4）：98-101.