虚拟校园整体景观的实现与互动 第3页
3 理论依据和实现方法
3.1 理论依据
在建模方面可以选用的软件有：3DS MAX , MAYA , RHINOCEROS等软件。
在实现VR互动方面可以选用的软件有：CULT3D , VRPLATFORM , VIRTOOLS , QUEST3D等软件。
其他辅助软件：PHOTOSHOP ，AUTOCAD。
在建模方面本文选用的是3DS MAX。在这些建模软件中MAYA的强项在于制作角色动画和影视动画，它的建模方式不适合用来制作建筑建模。RHINOCEROS这个软件虽然建模功能强大，但是主要应用方面是工业建模，制作各种工业产品是它的强项，而且使用RHINOCEROS来做建筑建模有点小题大做。最后来看看3DS MAX，3DS MAX这个软件在全世界用户最多，在室外建筑建模和室内建模方面得到广泛的应用，它的建模方式有很多，其中有很多方式适合做建筑建模（在后面的章节将详细的讲明如何建模），选择3DS MAX还有一个重要原因就是我对这个软件非常熟悉。
在实现VR互动方面本文选用的是QUEST3D。在同类软件中CULT3D是一个比较老的软件，主要用来制作网页中的虚拟现实，它的设置比较直观简单，但是生成文件是 .CO文件，需要安装特殊的插件才能运行，而且它在材质，贴图，灯光方面的功能比较弱，效果一般。VRPLATFORM是一个国产软件，主要应用来制作建筑虚拟漫游，它采用全中文界面，设置很简单，灯光贴图方面功能不错，效果出众，生成的文件是.EXE文件可以在任何机器上运行不需要安装插件。但是这个软件目前这个软件只提供共享版和收费版本，收费版本很贵，共享版有水印而且功能不全。VIRTOOLS是一个出现不久的软件，主要用来制作游戏和各种虚拟场景，全英文界面，由于能够制作游戏，所以各种互动功能比较强大，材质灯光效果很出众，可以生成.EXE文件，相比较前面两种软件而言，VIRTOOLS上手比较困难（有中文教材）。最后是QUEST3D，QUEST3D这个软件可以用来制作游戏，虚拟场景，3D网页，功能十分强大。在灯光材质方面效果非常好，甚至可以实现实时的焦散效果（水的反射和折射）。生成的是.EXE文件，但是上手非常困难（没有任何中文教材，纯英文界面对各种参数设置与调试极为不便）。
3.2 实现方法
在实现西南林学院的数字化这个项目中有５个步骤。
1．前期的资料收集：前期需要对西南林学院整体进行拍照，需要把校园内的各个建筑的特点和地形结构都照下来，用相对比例的方法进行尺寸设定，这在以后建模过程中是很重要的。
2．对校园进行3D建模：使用3DS MAX，分别对校园中建筑，道路，景观，植物及各种设施进行3D建模。
3．对3D模型进行优化和合并：因为需要做能够互动的虚拟场景，就需要能够在一般配置的机器上做演示，所以合并调整整个场景后，还需进行优化，尽可能在不影响视觉前提下，减少模型面数，提高运行效率。
4．制作材质和贴图：有了模型还需要对模型进行贴图，这样才能更好的反映模型的属性，表现一些模型无法表现的细节，增加真实感。
5．实现场景的互动：使用VR软件将3D模型的场景制作成互动漫游场景。
4 系统的设计
4.1 建模
首先使用3DS MAX来对校园中建筑，道路，景观，植物及各种设施进行3D建模。模型需要按照一定的比例和尺寸建立，这样才会有真实的效果。
4.2 制作贴图
还需要制作模型表面的贴图，需要制作能够无缝连接的贴图，这样效果比较逼真。而且贴图分辨率不能太大。
4.3 实现互动
最后需要使用虚拟场景制作软件制作互动场景，需要有漫游功能。有灯光、太阳光晕、真实的纹理贴图等效果。
最理想的情况是烘焙出完美的贴图来表现高级灯光的效果，会使场景非常真实（高级灯光可以实现现实中的真实的光影效果）。
如果触发器的问题能解决就可以实现场景切换，比如走到一栋楼前面点一下门就可以进去，在教室里点一下投影仪就可以播放动画。还有可以切换黑夜和白天，可以切换天气效果比如刮风，下雨，晴天，阴天。可以切换季节一年四季春夏秋冬。如果解决数据库连接问题甚至可以走到教务处办公室查询自己的成绩。当然这需要解决很多技术上的问题，而目前我还没完全解决。
5 实现的关键技术
实现这个项目有以下一些关键技术：EDITABLEPOLY3D建模，模型优化，无缝贴图制作，烘焙，碰撞检测，触发器。
5.1 Editablepoly 3D建模
使用EDITABLEPOLY来建立3D模型，使模型成为一个整体，对使用不同材质的面指定不同的ID号。
5.2 模型优化
使用EDITABLEPOLY来优化模型，尽量减少模型面数提高运行速度。
5.3 无缝贴图制作
制作连续的无缝贴图，用来表现模型表面属性（瓷砖，水泥，玻璃，木材等）。
5.4 烘焙
用烘焙的方法来实现光影效果，可以使用光线跟踪的方式烘焙贴图，这样效果非常真实，能很好的表现物体的明暗关系和阴影。
5.5 碰撞检测
碰撞检测是虚拟场景关键技术，就是说摄像机走到墙边的时候就检测到那是墙壁不能穿透，还有地面的碰撞检测也很重要，要对摄像机设置地心引力就必须要进行碰撞检测，不然就会由于引力作用穿透地面而掉到下面去。
5.6 触发器
触发器是虚拟场景中另一个关键技术，用来实现鼠标点击事件触发或者键盘事件触发。
例如场景切换，黑夜和白天的切换，灯光开启和关闭，天气切换，季节切换等效
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