【正文】 ................ 6 設(shè)計(jì)思路 .............................................. 6 設(shè)計(jì)特點(diǎn) .............................................. 6 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制 作安排 .......................................... 6 系統(tǒng)的功能模塊 .............................................. 7 第四章 詳細(xì)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) .............................................. 9 素材的整理 .................................................. 9 素材的處理 .................................................. 9 三維場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn) ............................................. 10 模型的創(chuàng)建 ........................................... 10 模型的貼圖 ........................................... 16 模型的烘焙 ........................................... 18 VRP 交互的實(shí)現(xiàn) ............................................. 19 相機(jī)的創(chuàng)建 ........................................ 21 角色控制相機(jī)的實(shí)現(xiàn) ................................... 21 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 環(huán)境特效 ............................................. 22 全屏特效 ............................................. 22 問題與調(diào)整 ................................................. 22 第五章 運(yùn)行與維護(hù) ................................................. 25 結(jié)束語 ............................................................. 26 參考文獻(xiàn) ........................................................... 27 致謝 ............................................................... 28 1 第一章 概述 虛擬 花園系統(tǒng) 的背景 、內(nèi)容 及意義 背景 隨著時(shí)代不斷的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不斷成熟，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互的功能，使人有一種身臨其境的感覺 [1]。 這種技術(shù)的特點(diǎn)在于， 讓 計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一種人為虛擬的環(huán)境，這種 虛擬的環(huán)境是通過計(jì)算機(jī)圖形構(gòu)成的三維數(shù)字模型，編制到計(jì)算機(jī)中去產(chǎn)生逼真的 “ 虛擬環(huán)境 ”, 從而使得用戶在視覺上產(chǎn)生一種沉浸于虛擬環(huán)境的感覺 ,這就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的浸沒感或臨場(chǎng)參與感。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所營(yíng)造的是一個(gè)開放互動(dòng)的環(huán)境， 同時(shí) 在很多領(lǐng)域中 也 都利用到了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)， 它在教育培訓(xùn)、工程設(shè)計(jì)、軍事、醫(yī)學(xué)和娛樂等領(lǐng)域展現(xiàn)了其特有的功能和優(yōu)點(diǎn) 。 這種技術(shù)不但可以避免不少財(cái)產(chǎn)的損失和資源的浪費(fèi)， 而且隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展，必將有著出更加廣闊的應(yīng)用前景。因此，介紹虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的作用與發(fā)展前景。讓更多的人了解虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)， 對(duì)推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各行業(yè)的研究和應(yīng)用具有極為重要的意義。 在 如今 教育信息化的背景下， 不論是家長(zhǎng)、學(xué)生還有 教師 都 對(duì)教育的方式產(chǎn)生了新的需求。虛擬花園仿真系統(tǒng)不但能夠完整的把現(xiàn)實(shí)中的花園進(jìn)行真實(shí)的完美的展示出理想中的效果，而且可以節(jié)省時(shí)間和金錢的浪費(fèi)，可以在很大的程度上減小損失，從而 公眾可從任意角度，實(shí)時(shí)互動(dòng)真實(shí)地看到規(guī)劃效果 。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)完全打破時(shí)間、空間的限制，可以使學(xué)生隨時(shí)隨地的進(jìn)行學(xué)習(xí)。還可以讓現(xiàn)實(shí)中虛擬教學(xué)變得有趣好玩，在玩的樂趣中來進(jìn)行學(xué)習(xí)。這樣更能激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的熱情。 內(nèi)容 本課題是“ 基于 VRP 平臺(tái)的錦繡花園仿真系統(tǒng)的制作”，主要是基于 3Ds Max 和 VRP 平臺(tái)而制作的一個(gè)虛擬仿真的花園，里面包含走廊、電影院、健身器材、小屋子和游樂場(chǎng)的真實(shí)再現(xiàn)仿真系統(tǒng)。 在 3D 的 花園 環(huán)境中 不僅可以 直接 游玩花園 景點(diǎn)， 還可以 通過角色控制相機(jī) 身臨其境的查看擬真的 花園 信息， 以及 足不出戶的體驗(yàn)千姿百態(tài)的風(fēng)景 [2]。用戶 還可以 通過虛擬場(chǎng)景中的天氣變幻功能真實(shí)的體驗(yàn)到 場(chǎng)景中景色變換的效果 。也可以足不出戶就可以知道花園基本信息。這樣用戶 在未到真實(shí)景點(diǎn)之前就已經(jīng)掌握了很多的景點(diǎn)知識(shí)以及出行須知。 我們 也可以在線主動(dòng)推薦特色 花園 景點(diǎn)，更好的 實(shí)行 花園 景點(diǎn) 的建設(shè) 。 其虛擬功能基本可以模擬現(xiàn)實(shí)中的功能，并且在一定程度上，給模型和場(chǎng)景進(jìn)行了優(yōu)化和美化，達(dá)到了宣傳與美化的作用。 意義 在廣泛意義上來說，虛擬現(xiàn)實(shí) 技術(shù) 的運(yùn)用 可以 任 由用戶在三維場(chǎng)景中任意 2 漫游，人機(jī)交互，產(chǎn)生一種身臨其境的錯(cuò)覺。 由此可以運(yùn)用于花園的宣傳，也可以運(yùn)用于教學(xué)。使學(xué)生們從傳統(tǒng)的教學(xué)模式下釋放出來，發(fā)展虛擬教學(xué)課堂不再局限于有型的教室中，教學(xué)活動(dòng)的空間和時(shí)間得到了無限的擴(kuò)展，也使學(xué)生的思維發(fā)散。對(duì)于我們個(gè)人也是非常有意義的。 而且作為推廣花園景觀也是非常有意義的 一件事， 畢業(yè)設(shè)計(jì)不但可以實(shí)現(xiàn)個(gè)人從學(xué)生過渡到社會(huì)的階段，培養(yǎng)動(dòng)手協(xié)調(diào)能力，以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和考驗(yàn)自己大學(xué)生涯的學(xué)習(xí)過程。而且畢業(yè)設(shè)計(jì)的完美完成也給以后的學(xué)習(xí)生活帶來自信。 虛擬 花園系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)的技術(shù) 主要介紹的是 3Ds Max 技術(shù)、 VRP 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及 Photoshop 技術(shù)在系統(tǒng)中的運(yùn)用的簡(jiǎn)單介紹。 3Ds Max 技術(shù) 3Ds Max（簡(jiǎn)稱 max）軟件，它是集造型、渲染和制作動(dòng)畫于一身的三維制作軟件。當(dāng)前，它已逐步成為在個(gè)人 PC 機(jī)上最優(yōu)秀的三維動(dòng)畫制作軟件。所謂三維動(dòng)畫，就是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行動(dòng) 畫的設(shè)計(jì)與創(chuàng)作，產(chǎn)生真實(shí)的立體場(chǎng)景與動(dòng)畫 [3]。 （ 1）建模：模型是一切的基礎(chǔ)。好的模型不僅要求精細(xì)而且面要少，在建模中，需要的是細(xì)心以及踏實(shí)認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度。 （ 2）貼圖：不僅建模很重要而且 貼圖是 3d 表現(xiàn)材質(zhì)的非常重要的手段。配合參數(shù)控制，以及程序貼圖，能表現(xiàn)很多材質(zhì)來給模型展示真實(shí)感。處理貼圖主要用到的是 Photoshop 軟件。 （ 3）烘焙：在 3ds Max 中，烘焙是必不可少的一部分，只有烘焙后， 光影的效果才會(huì)出現(xiàn)，模型 導(dǎo)入 VRP 編輯器 中才能給人逼真的感覺。 VRP 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 從本質(zhì)上來說， 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種嶄新的人機(jī)交互界面，是物理現(xiàn)實(shí)的仿真。它的出現(xiàn)徹底改變了用戶和系統(tǒng)的交互方式，創(chuàng)造了一種完全的、令人身臨其境的 環(huán)境，人們不但可以進(jìn)入計(jì)算機(jī)所產(chǎn)生的虛擬世界，而且可以通過視覺、聽覺、觸覺，甚至嗅覺和味覺多維地與該世界溝通 [4]。這是 目前非常受歡迎的一種技術(shù) ，正在 蓬勃 的發(fā)展 仕途 之中。 它能使 場(chǎng)景很逼真、生動(dòng)。突出表現(xiàn)在 自我體驗(yàn)和互動(dòng) 性方面上 。 （ 1）腳本：在 VRP 中想要實(shí)現(xiàn)一些特效必不可少的是代碼的添加以及應(yīng)用，學(xué)習(xí)腳本也不是件難事，只要用心就一定可以制作出好的 VRP 腳本。 （ 2）材質(zhì)：在 VRP 中可以對(duì)烘焙過的材質(zhì)進(jìn)行再次修改， 調(diào)節(jié)材質(zhì)的亮度與對(duì)比度 從而使 VRP 中的效果更逼真。 （ 3）按鈕： VRP 中如果要實(shí)現(xiàn)好的效果就一定運(yùn)用得到按鈕，有了按鈕就 3 可以添加腳本，從而實(shí)現(xiàn)不同的特效，例如：天氣按鈕、相機(jī)按鈕、特效按鈕等。當(dāng)然可以選擇圖片按鈕以及普通按鈕，圖片按鈕 就 可以添加自己覺得好 png圖片 ，融入自己的特色在作品里面。 （ 4）相機(jī)：在 VRP 中相機(jī)相機(jī)可以實(shí)現(xiàn)不同角度的切換。以及特效的切換。還可以通過相機(jī)漫游整個(gè)錦繡花園場(chǎng)景。 技術(shù) Adobe 公司推出的 Photoshop 是 一款功能強(qiáng)大的圖形圖像處理軟件 ， 是當(dāng)今最流行、最優(yōu)秀、最專業(yè)的平面設(shè)計(jì)軟件之一 [5]。 Photoshop 主要處理以像素所構(gòu)成的數(shù)字圖像。使用其眾多的編修與繪圖工具，可以更有效的進(jìn)行圖片編輯工作。 對(duì)人們的工作和生活已經(jīng)產(chǎn)生了巨大的影響 。多數(shù)人對(duì)于 Photoshop的了解僅限于 “ 一個(gè)很好的圖像 編輯 軟件 ” ，并不知道它的諸多應(yīng)用方面，實(shí)際上， Photoshop 的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛的，在 圖像 、 圖形 、 文字 、 視頻 、 出 版 等各方面都有涉及。 4 第 二 章 可行性分析及需求分析 可行性分析 在制作錦繡花園這個(gè)項(xiàng)目之前，我們先要對(duì)進(jìn)行可行性分析?？尚行苑治龅哪康氖怯米钚〉拇鷥r(jià)在盡可能短的時(shí)間內(nèi)確定問題是否能夠解決 [6]。由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，應(yīng)用到各行各業(yè)也是非常普遍。所以將傳統(tǒng)教學(xué)模式轉(zhuǎn)化為虛擬仿真教學(xué) ，不僅使老師的教學(xué)更加生動(dòng)也使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，易于掌握難點(diǎn)，因此本系統(tǒng)是值得進(jìn)行開發(fā)的 。 技術(shù)可行性 錦繡花園虛擬仿真系統(tǒng)的制作，利用 3ds Max、 VRP、 PhotoShop 等軟件完全 可以在技術(shù)方面 將想要的效果給 制作出來。由于時(shí)間比較充裕，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，本系統(tǒng)完全可以開發(fā)完成。 社會(huì)可行性 法律方面的可行性： 新系統(tǒng)的研制和開發(fā)都選用正版軟件，將不會(huì)侵犯他人、集體和國(guó)家的利益，不會(huì)違反國(guó)家政策和法律。 使用方面的可行性： 可以應(yīng)用于教學(xué)，提高學(xué)生上課積極性。 打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式同時(shí)也可以應(yīng)用于花園的宣傳。 可行性分析結(jié)論 通過 對(duì) 技術(shù)、社會(huì)方面的可行性分析，錦繡花園系統(tǒng)完全可以制作。 應(yīng)該立即實(shí)行。 用戶需求分析 教 師可以通過虛擬花園項(xiàng)目展示給學(xué)生觀 看，讓初學(xué)者能夠熟練的了解什么是虛擬現(xiàn)實(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)的主要功能 以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有什么重要性 。 對(duì)以后開發(fā)和利用其技術(shù)具有很重要的作用。 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的沉浸感和互動(dòng)性不但能夠給用戶帶來強(qiáng)烈、逼真的感官?zèng)_擊，獲得身臨其境的體驗(yàn)， 突破了傳統(tǒng)教科書的限制，創(chuàng)造出一個(gè)虛擬的環(huán)境，使學(xué)習(xí)者在虛擬的環(huán)境中，學(xué)習(xí)和探索知識(shí)，大大提高了教學(xué)的效果和水平。 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的沉浸感和互動(dòng)性不但能夠讓用戶獲得身臨其境的體驗(yàn)，同時(shí)還能隨時(shí) 了解花園景點(diǎn)的信息 ，而且更可以導(dǎo)出視頻文件用來制作多媒體宣傳，進(jìn)一步提高 花園 的宣傳展示效果。靜態(tài)的圖片 、 文字化的敘述介紹 固然可以 宣傳花園的 形象，但未免單調(diào)、 陳舊 了一些， 無法吸引更多的目光。 通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)， 使 交流更加直觀化，客觀化 。用戶 不僅獲得身臨其境般的體驗(yàn)，更可 5 以 自主，隨意的進(jìn)行 花園景觀的 漫游觀看 。 可以把一個(gè) 真實(shí) 花園 展現(xiàn) 在用戶眼前，滿足了用戶的需求。 6 第 三 章 總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的基本思想 設(shè)計(jì)思路 錦繡花園虛擬仿真系統(tǒng)的基本思路是先整理有關(guān)系統(tǒng)的素材，然后進(jìn)行 3D建模，接著進(jìn)行 VRP 后期的制作，再以網(wǎng)站的形式進(jìn)行發(fā)布。 素材的采集主要應(yīng)用手機(jī)和數(shù)碼照相機(jī)，再應(yīng)用 PhotoShop 軟件 進(jìn)行貼圖材質(zhì)的處理。 3D 建模是最主要的環(huán)節(jié)，模型既要美觀也不能出現(xiàn)閃面，還要省面。 VRP的 后期 制作可以加入許多功能，是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。 網(wǎng)站的制作主要運(yùn)用到了 Dreamweaver 軟件，運(yùn)用 Dreamweaver 軟件可以實(shí)現(xiàn) EXE 的鏈接、留言板的留言、 圖片的瀏覽、 視頻的播放、網(wǎng)頁(yè)之間的鏈接等功能。 設(shè)計(jì)特點(diǎn) 錦繡花園虛擬仿真系統(tǒng)的特點(diǎn)：不拘束傳統(tǒng)的宣傳方式，突破了靜態(tài)方式。給人多元化，動(dòng)態(tài)化的實(shí)際感官體驗(yàn)。將三維立體的景色真實(shí)的傳達(dá)給人們，方便了人們的學(xué)習(xí)生活。溝通了學(xué)生和老師之間的交流， 不僅促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高了學(xué)生對(duì)這門課的興趣，由此也提高老師的教學(xué)質(zhì)量。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制作安排 錦繡花園虛擬仿真系統(tǒng)的制作安排體現(xiàn)了我在設(shè)計(jì)中的制作過程，分為三個(gè)部分：前期準(zhǔn)備、中期準(zhǔn)備和后期測(cè)試。 前期準(zhǔn)備：我們?cè)谥谱髂Ｐ椭跋纫肭宄覀兿胍谱鞒墒裁礃拥墓δ?，怎么樣才能?shí)現(xiàn)這個(gè)功能。用戶有什么樣的需求，為此我們必須先要進(jìn)行可行性和需求的分析說明。 中期準(zhǔn)備：既然已經(jīng)進(jìn)行了可行性和需求的分析接著我們必須要參照采集的圖像信息，來制作 3D 模型，由于 3D 模型是后期一切制作的基礎(chǔ)，所以必須要做到美 觀。模型做好了之后就是材質(zhì)貼圖了，我們必須要遵循材質(zhì)貼圖的要求進(jìn)行貼圖，烘焙模型也必須有幾方面需要注意。 3D 部分只做好了之后就是 VRP的后期制作了。 后期測(cè)試：在所有工作做好了之后就是測(cè)試項(xiàng)目是否存在問題，如果發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)該立即進(jìn)行整改。效果圖如圖 1 所示。 7 圖 1 系統(tǒng)框架圖 系統(tǒng)的功能模塊 在錦繡花園虛擬仿真系統(tǒng)中需要實(shí)現(xiàn)的功能是花園內(nèi)的各個(gè)景點(diǎn)的展示、漫游、介紹、天氣變化等等，結(jié)構(gòu)圖如圖 2 所示。 本圖為錦繡花園虛擬仿真系統(tǒng)的功能模塊，其中我主