基于Unity3D和3Ds Max的虚拟漫游系统设计

王晓颖　 吕雨恒　李梓辰　卢元培　卢宇玲　张子康

摘  要：度假村水上楼阁系统是依据桂林当地旅游文化所打造的虚拟漫游系统，帮助社会群众更好的了解少数民族文化。水上楼阁系统主要以桂林的建筑物和地形地貌作为参考，通过对图片的参考，使用Autodesk 3DsMax软件创建具有民族风格的三维模型并进行了复杂的材质贴图渲染后导入到Unity3D软件中完成模型的整合和场景的搭建，人物的移动依靠Visual Studio开发工具编写脚本控制键盘，最后打包发布创建运行程序。通过人物的移动和视距的调整使用户能够身临其境的参观度假村水上楼阁。

关键词：虚拟漫游技术;Unity3D;3DsMax

虚拟现实技术能够逼真的展示出真实世界的建筑景色，本文以虚拟现实技术作为依托呈现出三维的水上乐园为体验者提供足不出户便能享受到的文化盛宴。

0.1虚拟漫游技术在文化旅游方面的发展

随著疫情的出现，国外的旅游已经变得不再炙手可热，而是更多的转向国内的旅游文化，国内的本土文化越来越受到人们的重视。文创产品、虚拟现实、体验交互已经渐渐出现在大众的视野。近年来，许多行业开始尝试虚拟漫游技术在各方面的应用，文化旅游应用漫游技术的例子也并不少，这项技术的应用也更好的带动了产业的发展。文物古迹、博物馆展览，风俗文化和漫游技术的融合具有非常大的发展前景，推动虚拟技术联合传统文化可以大大增强互动性。

虚拟现实技术在各个领域取得的成就和带来的经济效益让各个国家加大了对这项技术的投入。迄今为止，虚拟漫游技术已经应用于虚拟的旅游、娱乐、制造、建筑。然而我国的虚拟漫游技术的发展还处于开拓阶段，在十四五规划中，国家提出要建设文旅产业提高国家文化软实力。本项目对于响应国家政策是积极的，并且结合虚拟现实技术提供了一个新的角度提升了体验者了解本项目的效率变得更加直观降低了成本。

1虚拟现实技术

虚拟漫游技术是虚拟现实技术的一个重要分支，[1]随着虚拟漫游技术的发展，其应用已经普及到了建筑、游戏、旅游、航空航天、医学等众多领域。虚拟现实技术是计算机仿真的一个重要的方向应用多种数字图像以及图形学等技术。因此可以通过这项技术结合桂林丰富的地域文化开发出一个虚拟水上乐园系统，模拟出在水上乐园游览的情况。用户可以通过计算机设备，沉浸到虚拟的环境中，让用户有真实的游览感受。

虚拟的水上乐园度假村系统，可以让用户放松自己的心态全身心地投入到对环境的游览不会有其他旅客的打扰，也不会有拥挤的道路。相较于传统的纸媒传播和视频的科普，虚拟漫游技术突破了两者的局限真正做到了让不同的用户群体“足不出户”就可以领略漫游技术和建筑自然融合在一起的全新体验。

1.1虚拟漫游技术在传统文化中的作用

虚拟漫游技术的出现让体验者脱离了地域的局限，在线上展示具有桂林特色民族文化的建筑和物品可以带给用户强烈的参与感，充分发挥漫游技术的线上功能。现在很多景区和博物馆、游乐场已经具备了很多漫游的设备，用户可以自由的浏览自己想要探索的区域，比线下体验更加详细清晰，并且能够了解到文化历史内涵。有些现实中我们无法到的地方通过本项目的建模以及图片，可以给用户带来更深层次的体验。本系统旨在让用户了解桂林山水和桂林的少数民族文化，通过相关信息的介绍打造一个全方位的水上乐园给用户带来更为周到的环境体验。

1.2虚拟漫游技术在文化方面的创新

虚拟漫游技术在文化旅游方面不管是作为一个旅游设施还是传播传统文化的途径，它都是一次创新性的发展，可以使我们想要看到的场景毫无保留地呈现在我们面前，可以全方位的再现场景。虚拟漫游技术的参与节约了大量的人工成本和资源并且可以留存很长时间。虚拟漫游技术场景的搭建需要通过创建模型的方式来整合出需要的场景而且可以让体验者自由的穿梭于各个场景随意浏览。虚拟漫游技术与互联网的结合使这个项目能够被更多人知晓提高浏览量和知名度。

2虚拟漫游系统的设计

本项目将虚拟漫游技术应用到度假村中，使用3Ds Max制作模型，选用Unity3D实现度假村的虚拟漫游，可以使用户群体进入度假村，水上乐园用更强的交互性带来更新颖的游览方式全新的视觉体验。

2.1建立三维模型

本项目通过对桂林本地文化的查测，查看桂林当地的古建筑和文化古物，获取了当地古建筑的比例和建筑特征。场景模型的建立主要依靠了Autodesk 3Ds Max软件制作[2]。

2.2模型贴图

虚拟漫游系统场景中的模型需要大量的贴图以实现对建筑物的还原来达到逼真的程度，使用模型贴图可以提升场景的观感，是打造模型不可或缺的一部分。

水上乐园的建筑结构复杂，主要运用了材质贴图和UVW展开贴图，分别对模型中不同的面，进行UVW展开添加精简材质球贴图，以达到模型贴图的精确。

2.3场景的搭建

水上乐园项目采用了Unity3D来整合模型、搭建场景并添加脚本和碰撞箱来实现人物以第一人称视角在建筑和地面上的移动并且不会穿过模型[3]。

3  3Ds Max建模和模型贴图

3.1模型创建

3.1.1房屋的建模

房屋的建模主要使用了3DsMax中默认的圆柱体作为房屋的柱子，使用了长方体作为栏杆。房屋的屋顶是使用平面转换为可编辑多边形后在修改器界面中选择挤出并挤出到合适长度，制作出前檐然后复制模型旋转移动到合适位置就可以得到后檐。

3.1.2桥梁的建模

桥梁建模的阶梯主要采用了3DsMax中的楼梯几何体来创建的。桥梁中间的桥洞使用长方体和圆柱体布尔得到的，然后将复合体转换为可编辑多边形选择挤出命令制作桥墩。

3.1.3其他模型的创建

其他模型的建模基本上都是使用了软件中的基本几何体转换为可编辑多边形进行挤出命令制作出复杂的面。

3.2模型的贴图

目前使用的贴图方式有精简材质球贴图和对模型添加UVW展开修改器两种方式为模型添加贴图。其中，精简材质球适用于模型较为简单、面数较少的情况，比如别墅的栏杆和柱子的贴图。

当模型较为复杂面数较多、材质变化多的时候就需要使用修改器为模型添加修改器。选择模型，为模型添加UVW展开修改器，选择多边形级别或者边级别，在视图中选择要贴图的面进行操作。打开材质编辑器导入已经处理好的材质贴图，在编辑UV下拉面板中选择打开UV编辑器可以看到选择的面的形状，在“剥”面板中选择剥的方式或者在投影面板中选择需要的貼图模式点击就可以在编辑器中看到选择的面将要贴哪一部分的贴图。

3.3模型导出

模型是通过菜单栏导出-导出为.FBX格式。导出模型后需要在相应的Unity3D场景中把模型的材质贴图放入工程文件中，以防贴图文件的丢失。

3.3.1将模型导入Unity3D软件中

打开Unity3D将3DsMax软件中导出的模型（.FBX类型）添加到场景所在的文件夹中然后将模型拖入到场景中改变模型的位置大小使模型能够以一个合适的比例呈现在场景中。

4 Unity3D中实现场景的漫游

4.1模型导入

将模型导入到unity之后按照场景布局把模型整合堆砌到场景中，然后给模型添加碰撞器让人物移动时不会穿模。

4.2创建地形

通过Unity3D中的地形工具依据桂林的地形地貌在场景中绘制出相似的地形，打开Inspector面板找到地形工具中的材质笔刷为地形刷上材质呈现绿色的山脉和规划出的道路。然后打开种树工具和地表细节绘制工具为地形绘制树木和花草。其中位于道路两侧的树木是通过树木模型单独在道路上排列。

4.3人物的移动

用户打开程序进入场景之后可以按住键盘的W键向前移动、S键向后移动、A键向左移动、D键向右移动、按住ctrl键可以跑步，按住shift键时可以改变视距让体验者的视野变得更远。体验者可以通过对键盘的控制在地面上移动、走过桥梁进入建筑物内。

4.4可视距离

借助Unity3D软件中自带的雾气工具，来改变可视距离。场景中的渲染距离和雾气搭配使用，雾气的设置距离比渲染距离要更近一些，减少了场景加载的突兀感同时场景的渲染距离的设置是为了限制同时加载的建筑物面数防止运行时程序的卡顿。

4.5灯光

场景中的灯光使用了天光来进行场景的照明。场景中还添加了天空盒来展现出现实生活中的天空给用户带来更身临其境的体验。

4.6打包发布

经过多次调试，修改运行的BUG以及穿模的问题，实现了场景的正常运行，最终打包发布创建运行程序。

5总结

本文通过3DsMax软件和Unity3D实现度假村水上乐园的漫游，体验者可以突破时间和空间的距离做到足不出户就可以感受桂林的旅游文化，这对桂林的少数民族文化起到了很好的宣传和保护作用。在疫情期间，人们的出行变得很困难，线上旅游程序的发布，丰富了人们的业余生活提供了良好的旅游体验。

参考文献

[1]邵俊翔.探讨全景漫游技术在文旅产业中的应用策略[J].参花（下），2022，（01）：58-60.

[2]马浩浩，侯晨阳，程璐璐，金龙.基于UE4的邓宝珊将军纪念馆虚拟漫游系统的设计与实现[J].软件，2021，42（02）：35-37.

[3]胡泽川.基于3DsMax和Unity 3D的城市虚拟漫游系统的设计与实现[J].江西电力职业技术学院学报，2021，34（07）：16-17.

作者简介：王晓颖（2001-），女，汉族，河北石家庄人，本科在读。研究方向：数字媒体技术。

基金项目：2021年大学生创新创业训练项目“基于虚拟漫游技术的桂林水上楼阁度假村设计”（202113638034）