基于Virtools的虚拟校园漫游系统的研究和实现

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虚拟现实技术是最近几年发展起来的一项高新技术,它能够利用计算机的软硬件资源对现实世界进行仿真模拟,生成立体三维的虚拟环境。用户只需通过一定的外围设备(如鼠标、键盘、头盔显示器等),就可以在互联网上实现对虚拟环境的实时漫游,并使用户在听觉、视觉、触觉和嗅觉等方面产生如在真实世界里一样的沉浸感,达到如临其境的感受。在虚拟现实技术中,最重要的就是3D模型的设计,3D模型的逼真程度直接影响到了虚拟现实环境的真实感。为保证模型质量以及系统稳定性,必须采用恰当的建模方法,使得建立的模型不仅质量高,而且场景的复杂度低。作为一项新技术,虚拟现实技术如今已经被广泛应用在各个领域中,其中三维虚拟校园便是运用该技术而实现了校园的仿真漫游。校园漫游系统能够提供一个生动逼真的校园三维空间,并对学校的三维景观和环境进行数字化和虚拟化。由于它使用了虚拟现实技术,所以它也具有虚拟现实技术的两大特征——沉浸感和交互性,即使用者在电脑所创造的3D仿真校园中有如临其境的感觉,还能够对3D仿真校园里的对象进行浏览和互动。本文重点研究基于3DSMax和Virtools的虚拟校园的基本实现方法,以广西师范大学育才校区的建筑实体为虚拟场景,通过对各个教科楼、图书馆、大小田径场、寝室楼、校园大路、绿化带等室外场景进行拍摄,从而生成模拟场景图。主要进行了以下几个工作:模型的建立:建立模型之前,根据育才校区各建筑的空间关系,来确定要建立的场景模型的立体情况,通过3DS Max制作出整体模型的雏形,并采用删减多边形的方法达到对模型面数的精简。贴图的制作:对各个建筑局部形状进行拍摄采集,并通过Photoshop对采集到的照片进行详细处理,以达到更为逼真的效果,同时采用“柱形”的贴图方式解决制作天空时出现的拼接痕迹,以及采用“无缝贴图”的方法解决制作草地等大面积相同的空旷场景所出现的拼接痕迹问题。漫游的生成:将建好的校园模型以“NMO”的格式输出,并导入到虚拟交互制作软件——Virtools中,通过创建摄像机实现对虚拟场景的观察,同时使用"Grid"来实现角色与场景的碰撞检测。
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