1、中国虚拟现实、增强现实、3D 互联网领域 第一品牌 0基于虚拟现实平台 VRP 的数字校园系统具有动态性和实时交互性，主要包括视图操作、三维漫游及漫游控制等功能。基于 VRP 的数字校园建设一、平台选择 0（1）建模平台的选择 .0（2）开发平台的选择 .1二、三维模型创建 1（1）首先要尽量做简模 .1（2）模型的三角网格面尽量为等边三角形 .1（3）模型的数量不要太多 .1（4）合理分布模型的密度 .1三、纹理映射 1四、系统交互设计 2五、系统分析 2（1）模型个数优化 .2（2）模型面数优化 .2（3）场景贴图量优化 .3六、总结 3三维虚拟校园系统是数字校园的基础和平台，开展三维虚拟
2、校园系统及相关课题的研究适应了信息社会发展的趋势，具有重要的理论意义和现实意义。近年来，“数字城市“和“数字校园“ 开始涌现并逐步转变为现实。 随着数字化技术的进一步发展，实现学校管理数字化、智能化是新时期对学校发展提出的新要求。 中国虚拟现实、增强现实、3D 互联网领域 第一品牌 1数字校园系统结合三维可视化技术与虚拟现实技术，再现实际地理环境的真实情况，系统具有动态性和实时交互性的特点。三维虚拟校园系统设计的交互中，主要包括视图操作（平移、旋转、渲染、光照、雾化、视点变换） 、三维漫游（绕点漫游、沿路径漫游、自由漫游）及漫游控制等功能。 用户可以在系统中通过行走， 鸟瞰以及选择不同的摄像机
3、视图来多视角观看校园景观，以达到全方位认识校园的目的。 一、平台选择平台选择包括建模平台的选择和开发平台的选择。 （1）建模平台的选择目前三维建模的方法主要有： 直接利用传统 GIS 中的二维线划数据及其相应的高度属性进行三维建模，各建筑物表面可加上相应的纹理，但这种方法只限于平顶建筑物的三维建模。 使用 3D 软件，如 AutoCAD、3DMAX 可直接做出逼真的三维模型，特别是对于那些不规则的建筑物（如路灯、凉亭、塔型建筑物和树木等）效果较好。 利用数字摄影测量技术进行三维建模，但采用这种方法过程较复杂，成本高，逼真度不好。基于开发系统成本和条件的考虑，本文利用二维 CAD 数据、数码相机
4、实地拍摄的纹理数据、GoogleEarth 航拍地图基础，使用 3DMAX 对地物进行三维建模。 （2）开发平台的选择目前开发平台种类繁多，通过比较，本系统采用深圳中视典数字科技有限公司独立开发的一款三维虚拟现实平台-VR-Platform（简称 VRP）三维互动仿真平台。 该软件特点是可同时支持多个 max 版本的安装与使用，支持适时导航图显示、视角切换功能，能模拟高效高精度物理碰撞，支持自动漫游、手动漫游，可自定义漫游轨迹，可使用行走相机、飞行相机、绕物旋转相机等相机，可提供完善的 SDK 接口。该软件适用性强、操作简单、功能强大、高度可视化，真正做到了管理意义上的所见即所得。 二、三维模
5、型创建场景三维建模是虚拟三维校园漫游系统主要构成部分，也是工作最为繁重的部分。模型的好坏直接影响仿真的效果和相似度，所以构建的模型一定要遵循建筑物的实际形状。在建模过程中，把获取的原始工程 CAD 图纸导入到 3DMAX 中，根据 CAD 图纸建筑物的顶面图、立面图创建三维模型。在创建模型时，为方便后期导入到 VR-Platform 三维互动仿真平台，有几点需要恪守的建模准则。 （1）首先要尽量做简模虚拟现实中的运行画面每一帧都是靠显卡和 CPU 实时计算出来的，如果面数太多，会导致运行速度中国虚拟现实、增强现实、3D 互联网领域 第一品牌 2急剧降低，甚至无法运行；模型面数的过多，还会导致文
6、件容量增大，在网络上发布也会导致下载时间增加。 （2）模型的三角网格面尽量为等边三角形不要出现长条型，因为长条形的面不利于实时渲染，还会出现锯齿、纹理模糊等现象。 （3）模型的数量不要太多如果场景中的模型数量太多会给后面的工序带来很多麻烦，如会增加烘焙物体的数量和时间，降低运行速度等，因此，一个完整场景中的模型数量控制在 2000 个以内（根据个人机器配置） 。 （4）合理分布模型的密度在 VRP 中，所有模型的面与面之间的距离不要太近。推荐最小间距为当前场景最大尺度的二千分之一。在制作场景长（或宽）为 1km 的室外场景时，物体的面与面之间距离不要小于 20cm。如果物体的面与面之间贴得太近
7、，在运行该 VR 场景时，会出现两个面交替出现的闪烁现象。另外还需要注意在表现细长条的物体时，尽量不用模型而用贴图的方式表现；相同材质的模型，远距离的不要合并；保持模型面与面之间的距离；删除看不见的面；用面片表现复杂造型等准则。 三、纹理映射要生成具有真实感的校园三维景观，就需要在校园地形以及建筑物表面粘贴真实的纹理影像。地物纹理主要通过数码相机来获取的获取之后对纹理影像进行处理，使用的软件是 Photoshop CS2，处理工作包括倾斜度的调整、障碍物的擦除、颜色的调整等。对改正过的照片，再在 3DMAX 的环境下，调用“贴纹理“命令在相应的建筑物模型上贴上相应的纹理。 场景贴图完成后，要进
8、行烘焙，再导入 VR-Platform 平台中制作交互，这就要注意在 3DMAX 环境下正常的材质贴图，是否能在 VR-Platform 平台中正常显示。因此，在制作 VRP 场景时尽量使用 Advanced Lighting、Architecturd、Lightscape Mtl、Stan-dard 的材质类型。如果在 VRP 场景中使用了多维材质，需要更改为手动展 UV 的贴图方式，否则将不能正常显示。最好 VRP 场景中每一个模型都赋上相应的材质，如果模型有明确的纹理属性，可以根据纹理属性给模型赋上相应的贴图；如果模型没有纹理属性，就是一个颜色的，则需要制作一张色系贴图。如果没有给模型赋
9、上贴图，在对其进行烘焙完之后，导入到 VRP 编辑器中会发现该模型光感很平、过亮等效果。另外可以添加一些片面物体制作人物，体现场景的真实性。为了让 VR 场景的气氛表现的更好一些，在 VR 校园场景内的湖面上添加一个流水的 atx 动画用于模拟水波纹等。 四、系统交互设计当校园场景建模和烘焙完成后，通过 VRP-3DMAX 插件，导入到 VR-Platform 软件中制作交互动作。本系统采用的是 VRP12.0 版本，在场景设置了行走相机、旋转相机和飞行相机，用户可以自由漫游，绕中国虚拟现实、增强现实、3D 互联网领域 第一品牌 3点漫游以及从空中鸟瞰整个校园，实现虚拟数字校园。调整好 VRP
10、 场景之后，可以将该场景打包成单机版可执行 EXE 文件，便于在其他机器上演示。另外还可以输出为可网络发布的 VRPIE 文件，将发布后的文件地址提供给其他用户，其他用户就可以在 IE 中浏览发布的 VRP-DEMO。该数字校园系统设计为在 IE 中浏览。 五、系统分析系统现实了校园三维景观的可视化仿真，是基于现实校园的三维虚拟环境与传统的二维校园图形相比更加直观、生动、逼真。该系统可通过浏览器访问，操作方便，能选择不同的摄像机任意进行平移、视点变换、角度旋转等。同时实时渲染速度快，能迅速重建和还原地形、地貌，而且整个系统开发成本较低。 通过 VRP 平台建设数字校园，得出以下注意点： （1）
11、模型个数优化模型个数的多少直接影响到 VRP 演示 DEMO 启动时的速度，在制作 VRP 项目时尽可能的把同种材质的模型合并成一个物体（以达到减少模型个数目的） 。制作后地整个场景中的模型个数控制在 30005000 个以内（包括了全部模型） 。 （2）模型面数优化面数优化主要是把看不到和不需要的面删掉，只留看的到的面。为了在后期浏览顺畅，整个场景中的模型面数应控制在 300 万500 万面以内。 （3）场景贴图量优化贴图量的优化需要从一开始烘焙贴图时就要开始遵循一个优化原则：即重点建筑，其烘焙贴图尺寸可以为 10241024，相对于重点建筑小一些的模型，其烘焙贴图尺寸可以为 512512，比较小的模型，其烘焙贴图尺寸可以为 256256 或者 128128。另外尽可能的重复利用已有的贴图，以减少贴图量。 六、总结数字校园系统以 VRP 技术为平台，初步构建了一个具有漫游等功能的网络信息系统， 浏览者仅需计算机必备的外设（如鼠标、键盘）即可实现的虚拟现实效果。
