大数据学院虚拟现实系统设计与开发

来源:用户上传      作者:孟庆轩，扬帆凌波，李侍奉

　　摘 要： 使用Unity3D开发了“大数据学院虚拟现实系统”，利用虚拟现实技术的交互功能对北京城市学院的大数据学院进行全方位的展示。对于大数据学院的教学环境，进行了全方位的数字化还原，对课程设置、师资力量进行全面介绍，为学生和家长了解大数据学院提供了一个很好的平台。
　　关键词： 虚拟现实技术; Unity3D; 交互功能; 数字化还原
　　中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1006-8228（2022）08-52-04
　　Design and development of virtual reality system of Big Data College
　　Meng Qingxuan， Yangfan Lingbo， Li Shifeng
　　（Beijing City University， Beijing 101300， China）
　　Abstract： "Virtual reality system of Big Data College" is developed with Unity3D， and the interactive function of virtual reality technology is used to display the Big Data College of Beijing City University in an all-round way. It provides a comprehensive digital restoration of the teaching environment， and a comprehensive introduction of the curriculum and faculty， which is a good platform for students and parents to understand Big Data College.
　　Key words： virtual reality technology; Unity3D; interactive function; digital restoration
　　0 引言
　　虚拟现实技术是综合应用多个学科知识的3D交互逻辑成像高新实用技术。它是一种有效地模拟生物在自然环境中视、听、动等行为的交互技术，其概念是发展的和变化的[1]。虚拟校园技术（Virtual campus technology）是指：在计算机中对现实校园中的景观以及教学设施、教学环境等通过数字化处理，有效再现虚拟校园的技术[2]。本系统采用3ds Max进行立体建模，使用Photoshop软件对于拍摄的大数据学院图片进行处理形成三维模型的贴图，最后将模型与贴图导入到Unity3D引擎中实现交互式功能。采用360度俯瞰的方式τ诖笫据学院的三号实训楼进行自由浏览，对于大数据学院内部采用第一人称的方式进行漫游，并对课程与专业信息、教学设备进行立体式的展示，以互动的方式为学生与家长提供有趣的虚拟大数据学院漫游，并最终发布为Web版本，为学生和家长熟悉大数据学院提供便利。
　　1 建模方法
　　三维建模技术是在软件中建立模型的技术手段。建模就是建立数字化虚拟模型的过程，又称模型化[3]。本系统的三维模型采用3ds Max进行制作，制作之前为了真实还原大数据学院楼体的外观与内部房间布局，并按照1：1的方式进行展示，需要对楼体外部与内部进行测量，并根据这些数据来进行建模。本系统是虚拟现实系统，需要给人们身临其境的漫游，模型的贴图需要通过相机拍摄并使用Photoshop软件进行处理的方式来得到。
　　1.1 数据与贴图的采集
　　楼体的外部在最终的系统中，是以360度环绕漫游的方式进行展示，只需要精确到米就可以。楼体内部的结构比较复杂，在最终完成的系统中是以第一人称方式进行漫游，需要精确到厘米，这样才能更好的展示楼体内部结构与对应的教学硬件。并且楼体内部的设备：桌椅、投影仪等，也需要进行测量，这样在模型制作的过程中才能做到楼体内部模型比例正确，给人一种真实的感觉。
　　模型的贴图需要使用相机拍摄来得到，拍摄时需要拍摄两套图片：一套图片用于查看楼体的外观与房间结构、教学设备，方便后期的建模使用，拍摄时可以让一张图片尽量放下楼体更多的内容，这样可以方便后期建模时比例的把握;另一套作为楼体外观与内部物体的贴图，拍摄时需要物体纹理清晰，一张照片最好存放一个物体的纹理情况，方便以后的贴图制作。
　　1.2 模型的制作
　　楼体的外部与内部分别进行模型制作，楼体外部的模型重点在于表现楼体的外观结构，需要将3ds Max的单位设置为“米”，这样在模型制作时方便按照所测量的数据进行建模。楼体外观制作好之后，需要使用Photoshop软件制作对应的贴图，整个楼体的贴图是一张，贴图长宽的大小要是2的n次方。楼体贴图上的树木可以保留，这样可以体现细节信息，并且也能给人以真实感。制作好的贴图需要使用3ds Max中的展UV工具赋予到楼体的每一个面上，最终才完成楼体外观模型的制作，完成的楼体外观模型与贴图如图1所示。
　　楼体的内部结构需要单独进行模型制作，制作之前需要将3ds Max的单位设置为厘米，对于楼体内部模型贴图的制作，需要按照材质的种类分别放在不同的贴图中，这样方面在Unity3D中的进行着色器设置，每一张贴图也需要把亮度调整一致，并且每一张贴图的长宽大小也要是2的n次方。做好的贴图需要赋予给楼体内部模型，最终才完成楼体内部模型的制作，完成的楼体内部模型与贴图如图2所示。

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