基于虚拟现实抗联红色文化展演设计的实现

李宇奇 蒲 鑫* 刘辉礼 张 杰 谢文举

（长春工程学院，吉林 长春130012）

1 概述

本次基于杨靖宇纪念馆北抗联红色文化VR 漫游设计主要有以下几个功能：杨靖宇虚拟纪念馆中三维地形和天空的构建，建筑，石碑及围墙等模型的构建。用户可以通过使用鼠标和键盘对虚拟场景进行控制，同时可实现碰撞检测，达到在虚拟场景中漫游的效果。随着用户对鼠标和键盘的操作，用户可以看到纪念馆中的各个地方的景色及石碑上的碑刻。虚拟纪念馆漫游系统应该真实的展示纪念馆中的古建筑，碑刻等各种三维物体的特征。系统还要求逼真的展现各种三维物体在光照下的材料质感和外形结构，从而达到使用户在使用过程中可以产生处在真实环境中的效果。本系统最终希望达到的目标包括以下几个方面：

（1）系统具备固定路径漫游的功能，在运行时可以自动绕设置好的路径进行漫游。

（2）整个漫游场景应该尽量简单，系统运行时场景加载较快，用户在漫游时，可以观察到清晰的碑刻图片。

（3）在进行场景建模时，模型和真实的物体应该尽可能的相似，使杨靖宇纪念馆的景观在电脑上真实的展现出来，从而使用户可以看到一个真实的杨靖宇纪念馆。

（4）界面简单，一目了然，用户可以从界面上清楚的看到系统的功能及操作方法，尽量做到不同层次的用户都可以在虚拟场景中漫游。

图1 虚拟现实技术与抗联红色文化的结合

图2 跟随相机的设置界面

（5）系统具备交互漫游的功能，用户可以从各个方向和角度观察虚拟的场景，并通过鼠标和键盘改变视点，对杨靖宇虚拟纪念馆进行漫游，同时可以实现碰撞检测和小地图导航。

2 VR 漫游具体设计

虚拟现实技术的应用需要从两方面去说，一方面，用户们去通过触觉、视觉等感官在传统的界面中进入到虚拟世界来进行交互；另一方面，用户们佩戴相关的传感器在利用计算机构建的虚拟世界中去感知。根据虚拟现实技术的特点，分为四类：桌面式虚拟现实技术、沉浸式虚拟现实技术、增强现实式虚拟现实技术、分布式虚拟现实技术。

2.1 VRP 文件的导入

在3DS MAX 中经过渲染和烘焙之后，就需要通过VRP 三维互动平台来进行后续的工作。导入到软件里之后，这时我们可以看到我们设计的场景中包含的模型总数、模型名称等相关信息，接着我们可以在这个场景中对我们构建的模型进行改变，例如模型的位置和删除某模型等操作。

2.2 VRP 三维互动平台创建相机

为了人们可以更好的体验到真实感，在场景中身临其境，以第一人称的行走相机对场景内的景物进行仔细观察，由于景物都是经过处理的，与实物有着高相似度；能运用跟随相机来模拟导游给你讲解的过程，根据预设的路线来了解杨靖宇博物馆；通过绕物旋转相机可以对自己感兴趣的景物进行全方位的观察；可以通过动画相机来浏览某个位置的场景动画，为了让用户更有真实的感觉。

导入场景文件之后，在界面中会有创建对象这一选项框，单击后选择相机，选择跟随相机，会弹出对话框，命名此相机使用，填写完，我们会进入到设置跟随相机的参数界面（图2），可以设置水平视角、远近裁剪面、相机的移动速度、相机的跟踪物体以及跟踪物体的视点高度等参数，设置完成后可通过F5 键运行，根据效果调整参数，这样跟随相机就摄制完成了。

2.3 创建骨骼动画和设置漫游路径

在创建跟随相机中，我们需要设置一个骨骼动画人物来进行跟随。

同样是在“创建对象”的菜单里面，选择“骨骼动画”后选择“角色库”，系统中将会有六种人物模型，我们选择“亚洲职业装男士2”，之后双击鼠标左键，再点击确定，骨骼动画就会插入到我们的场景当中。在骨骼动画插入后，我们需要进行预设动作，因为当人物在按我们路径漫游时会出现平移的现象，所以我们双击添加的骨骼动画进入设置界面，单击“动作”选择“动作库”，这里的动作都是与角色库中的人物相匹配，我们双击“原地行走”，单击确定后这个动作就加入到了人物身上。但是，还需要将这个动作设为默认动作，这样就可以达到在预设的路径上行走。为了达到真实的感觉，再按照上面的步骤添加一个“站立交谈”的动作，由于想要把这个动作插入到行进的过程中，所以需要创建一个脚本，进行设置定时器去完成骨骼动作的切换，就是让默认动作停止，去播放“站立交谈”这一骨骼动画，之后继续播放默认动作。

为了让用户以第三人称视角来浏览杨靖宇纪念馆，骨骼动画设置完成后，需要设置漫游路径，让骨骼动画按我们预设的路径来行进。同样在“创建对象”的界面中，选择“形状”后，单击“折线- 路径”进行创建锚点、删除锚点和添加锚点，这些锚点都有指定的坐标，随着的移动锚点，其坐标也会随之改变，并且可以在锚点设置脚本，让其到达制定的锚点做我们想要做的动作。由于手动添加的锚点比较曲折，在运行时骨骼动画在行走时显得不自然，所以需要调整路径平滑指数，调整后骨骼动画的行走就比较真实。之后要选择绑定物体，点击选择，找到插入的骨骼动画进行绑定，这样的骨骼就会按照路径来行走，而且为了美观，可以点击名称前面的折线，把路线图进行隐藏，让场景更加真实。

图3 创建按钮

2.4 开启碰撞检测

三维虚拟场景中的模型，由于这些模型都是虚拟的，所以当设置的骨骼在场景中会出现直接穿过模型等在现实世界中不会出现的情况。为了用户的体验感，这样的现象就不能存在。所以需要用到VRP 三维互动平台中的碰撞检测。

VRP 三维互动平台中的碰撞检测是比较人性化的。在创建行走相机的时候，在设置界面中有一项是形状、碰撞，在这里点击行走模式，这里系统默认开启碰撞检测，所以说在这个软件中的碰撞检测的开启时非常容易的。

2.5 添加背景音乐

VRP 三维互动平台中，为了让用户在通过第三人称视角浏览场景时不显得无聊，可以插入音乐来丰富我们的感知，有更强的代入感，而且还可以插入人物的讲解，让用户更加了解住段历史。

首先需要准备一段背景音乐和一段人物简介的讲解。进入到软件的操作界面，打开脚本编辑器，先编写一个系统函数，目的是方便引用这段音乐；之后在锚点到达的脚本中可以添加这段音乐并设置关闭其他声道的音乐。由于需要插入一段人物简介的音乐，所以之前设置的定时器脚本中让其播放这段简介，这段简介要换一个声道，并且需要关闭背景音乐的声道。这段简介的时间需要与之前的插入的“站立交谈”时间大致相同，这样使用户的体验更真实。

2.6 创建按钮

VRP 三维互动平台中创建按钮（图3）是在“初级界面”，在“初级界面”点击“创建新面板”后选择“按钮”，会进入到它的设置界面，对其位置、贴图、标注、透明以及鼠标事件等。在按钮的控件属性中对其进行命名，按钮的位置、大小可以随意改变，但是要根据布局来调整；刚创建的按钮底色是白色，可以通过贴图功能来美化按钮，看起来更加美观；标注是将想要赋予这个按钮的功能来注明；鼠标事件就是来让的按钮“活起来”，可以设置按钮右键单击、左键单击、右键双击、左键双击等操作后会产生什么样的结果。可以利用这个技术将上文创建的相机进行切换、音乐的播放与暂停等功能。

3 结论

主要对杨靖宇红色文化纪念馆VR 漫游进行了设计，在VR漫游设计的过程中，首先根据杨靖宇纪念馆的图片信息数据，对杨靖宇纪念馆进行了基础三维建模，并设计了相应的杨靖宇纪念馆固定漫游设计，根据需要用不同的方法完成了纹理贴图的工作，使整个虚拟场景显得比较逼真，便于提高用户的体验感。为了使整个VR 漫游系统具有交互性，对杨靖宇纪念馆的交互漫游模块以及场景优化进行了设计。