基于虚拟现实的动物展区的设计与制作＊

李 放，徐 惠，宋金玲

（大连东软信息学院，辽宁 大连116023）

目前，受到环境因素、人为因素等影响，动物园里的动物越来越少，当小朋友们想通过齐声呼喊来叫醒斑马、羚羊时，却发现动物们的眼神空洞；当小朋友们想通过挥手召唤来目睹狮子、老虎时，却发现得不到动物的回应；当人们满心期待地去寻找心仪的动物时，却发现铁笼空空如也，动物园能够为人们提供的良好体验越来越少。如今，虚拟现实技术发展的如火如荼，电影院、游乐场等场所越来越多的使用这一技术，从而带给玩家以全新体验。因此，如何将动物园与虚拟现实技术进行有效结合，成为了新的课题。

1 虚拟现实技术

虚拟现实技术可以有效模拟生物在自然环境中的交互行为，例如，视觉、听觉、触觉等。与此同时，虚拟现实技术利用计算机生成了一种虚拟环境，用户通过相关设备，沉浸到该环境中，以达到“场景重现”的目的。虚拟现实技术是计算机仿真的一个重要方向，其集合了计算机图形学、数字图像处理、人机交互技术、传感技术等多种技术，是一门极其复杂的交叉技术，同时，也是一门前沿技术。因此，世界各国都在投入大量的人力、物力和财力，以达到领先的目的。美国从20世纪80年代的几千美金到目前的数亿美金的投入，由此可见其重要性。当前的虚拟现实项目多集中在利用HTCVive、Oculus等设备的处理上，用户通过穿戴其头盔，利用手柄和定位器，就可以与虚拟环境中的模型进行交互。本文也将采用HTCVive的设备进行项目的设计与制作。

2 动物园区的特点

动物园在建立之初，是用来拉近人与自然的距离，以达到寓教于乐的目的，它给城市带来了生机与活力，同时也提供了一种放松的方式。但是，现在的动物园，不仅卫生条件无法保证，动物居住的环境恶劣，而且最重要的人们的安全也无法保证。因此，我们时而会从新闻中听见动物伤人事件。这些，都是影响人们体验动物园乐趣的重要因素。

通过虚拟现实技术，玩家可以身处非洲草原，或在太空飞翔，这些都是传统动物园无法比拟的。甚至，随着动物模型的增多，玩家可以体验到已经灭绝的恐龙或是其他生物，将教育与娱乐真正地融合在一起。

3 虚拟园区的设计与制作

虚拟动物园通常由高仿真动物展示平台、虚拟现实模式学习平台等构成。其中高仿真动物展示平台，利用3dsmax技术进行动物园场景的搭建，以及动物模型的建立。其次采用HTCVive虚拟现实技术并结合Unity3D开发完成交互模式。体验者头戴虚拟式头盔，在头盔中体验者可以看到360°的全景展示，并且能够运用手柄进行前进的操作以及与动物的交互。这种方式突破了传统人们只能远观动物的局限性，可以近距离观察动物的行为，拓展了动物园的展示教育功能。

3.1 HTCVive虚拟场景漫游

利用Unity3D开发工具将场景以及模型导入到资源库中。编写代码并且在Unity3D官网中下载HTCVive虚拟现实插件。具体如下：①3dsmas中利用平面+贴图的方式，创建部分简单模型与地形；②将做好的模型导出fbx格式；③创建Unity3D与HTCVive虚拟现实的连接；④通过编写C#代码完成场景交互；⑤通过封装一个模拟人物移动的代码组合，来实现人物在场景中的行走。

3.2 项目部分效果展示

首先是项目的开始界面，玩家通过手柄点击开始按钮，进入场景，如图1所示。

图1 开始界面

然后是进入到虚拟园区内，可以看到多种动物，例如，黑猩猩、老虎等，如图2～4所示。

图2 园区场景

图3 黑猩猩

图4 老虎

在园区内，利用手柄控制人物行走的方向，同时通过手柄的扳机来识别各种动物，如图5所示。

图5 手柄控制行走

4 结论

基于虚拟现实技术的动物园区展示可以突破人们以往认知动物的界线，即“笼子”的常规模式。将玩家彻底从安全问题中解放出来，同时也打破了在动物园游玩时的时间局限问题，给玩家以真正的放松。将虚拟现实技术与动物园区有效地结合在一起，不仅可以带给玩家全新的体验，而且也能给动物园的发展提供一种思路，可以说，其发展前景广阔。