【導讀】使用三維場景模型來展示全校園場景，實現自由瀏覽、自動漫游。內的物體擺放的相對位置及相對大小符合實際情況；要解決陰影的鋸齒現象，并以賞心悅目的軟陰影來提升場景的可視效果；要優(yōu)化模型減小模型冗余。1)針對性的查閱、收集資料和研究并了解國內已實現的虛擬場景；2)利用軟件工程的流程，進行系統的設計與開發(fā)；3)明確小組分工及工程模塊劃分；4)在過程中提高紋理圖像的處理能力；5)完成主要功能，測試，不斷完善系統。領域都具有非常廣泛的應用前景。虛擬現實技術在建筑、旅游、航空航天、虛擬校園可以展示三維虛擬環(huán)境，可以支持現實校園的資源管理、環(huán)。觀了解，達到身臨其境的感覺?？梢哉f，虛擬校園是校園數字信息化的一個。Unity3D引擎構建了Web版燕山大學西校區(qū)虛擬校園系統。然后利用Unity3D引擎完成模型的整合，實現了燕山大學西校區(qū)的三維

　　

【正文】 ipt 的主要設計原則源自 Self 和 Scheme。JavaScript 與 Java 名稱上的近似，是當時網景為了營銷考慮與 Sun 公司達成協議的結果。為了取得技術優(yōu)勢，微軟推出了 JScript 腳本語言。 Ecma 國際（前身為歐洲計算機制造商協會）創(chuàng)建了 ECMA262 標準（ ECMAScript）。現在兩者都屬于 ECMAScript 的實現。盡管 JavaScript 作為給非程序人 員的腳本語言，而非是作為給程序人員的編程語言來推廣和宣傳，但是 JavaScript具有非常豐富的特性。 Javascript 與 Unity3D 在 Unity3D 中，腳本是用來界定用戶在游戲中的行為或規(guī)則。 在使用Unity3D 進行游戲開發(fā)或者互動項目制作的時候，有 三 種編輯語言可供使用 ， 包括 Javascript， C和 Boo。不過用的最多的應該是 Javascript 和 C兩種語言 。而對于剛入門，初學者來說， Javascript 是最容易上手的。 第一個也是最容易區(qū)分的一點就是聲明變量和方法。在 JavaScript 編程中，不用像C中一樣，必須聲明變量或方法類型，因為 JavaScript 是一種弱類型語言，在編譯時他會選擇最合適的類型給予定義。但是 C完全不同，它屬于強類型語言，變量或方法一定要在之前定義好。 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 16 Photoshop Adobe Photoshop，簡稱“ PS”，是一個由 Adobe Systems 開發(fā)和發(fā)行的圖像處理軟件。 Photoshop 主要處理以像素所構成的數字圖像。使用其眾多的編修與繪圖工具，可以更有效的進行圖片編輯工作。 2021 年， Adobe 將Adobe Photoshop 8 更名為 Adobe Photoshop CS。因此，最新版本 Adobe Photoshop CS6 是 Adobe Photoshop 中的第 13 個主要版本。 Photoshop 制圖工具中有大量的工具方便我們制圖，例如魔術棒，選區(qū)，通道等等，為我們 處理圖像 提供了大量的便利條件。在這里我主要是運用 Photoshop 工具進行紋理圖片的處理與加工。 本章小結 本章主要介紹了本系統的開發(fā)工具。首先介紹了 SketchUp 建模工具，三維場景的實現是以三維模型為基礎的。其次介紹了 Unity3D 游戲 引擎， 該三維場景的導入以及三維場景 漫游的簡單實現都是通過 Unity3D 實現的。然后又介紹了 JavaScript 腳本語言，程序中大部分的腳本編寫都是使用的JavaScript。 最后介紹了 Photoshop CS6 圖像處理軟件，大部分的紋理圖片是通過 Photoshop CS6 加工處理后 的。 第 3章 需求分析 17 第 3 章 需求分析 系統功能需求分析 傳統的校園介紹對校園信息在整體上沒有一個立體化、形象化的展示，僅僅是通過基礎的文字性的網頁，加上幾張 照片，就算是對學校的一個整體展示，這樣的介紹是不直觀的，而且 不 能使 新生和家長對校園環(huán)境有一個快速的全面的 認識了解，已經越來越滿足不了新時代的要求。全國眾多高校為了展示自身風采 ,越來越重視校園風景和文化的宣傳 ,所以更需要一種更為直接的方式宣傳自己。 虛擬校園的優(yōu)勢在于，可以通過瀏覽器和鼠標鍵盤的簡單操作就可以直觀的了解到校園的各個區(qū)域。對于入學新生，入學前他們就能了解到燕山大學校園的校園布局和眾多公共設施信息，可以更快的適應學習生活 ， 即使本校師生想了解其他學院，這也是一個很好的窗口。對于學校的招生宣傳，網絡宣傳現已成為非常有效的手段，率先建立三維虛擬校園，有助于提高學校的形象，對大學的全國范圍招生有極大的幫助。 本系統以燕山大學西校區(qū)作為虛擬環(huán)境，使用 SketchUp 作為建模工具，將設計一個第一人稱視角的三維虛擬校園場景，系統需要實現以下幾個方面功能： 1) 應該建立一個盡可能真實的虛擬校園模型，使用戶能夠產生身臨其境的感覺，同時能夠直觀的得到校園的基本信息情況 ，明確標注 場景中的 各個建筑物 ； 2) 三維多視角功能。用戶可以以鳥瞰方式，從上空較高的視點看到燕山大學西校區(qū)的 整體建筑布局，也可以對建筑以任何距離，任意角度來觀察 ，還要包括一條固定路徑的校園展示 ； 3) 為了達到任意角度瀏覽，所以要有飛行與正常行走狀態(tài)的切換 ，同時要顯示出當前所處的狀態(tài)； 4) 為了方便導航，顯示瀏覽者現處的位置， 要加入導航小地圖。導航小地圖會占用部分屏幕，所以要根據用戶喜好，可以控制小地圖的顯示和隱藏 ； 5) 用戶界面要有清晰明了的操作說明 。 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 18 系統性能需求分析 本系統通過運用 SketchUp 軟件建模技術將一個逼真的 燕山大學 三維虛擬場景呈現在用戶面前，讓用戶通過計算機 網絡就能感覺到 一個真實的燕山大學校園 ，因此，本三維虛擬 校園 系統應該滿足以下需求： 1) 校園 場景 要具有真實性，而且 必須是三維的，這樣用戶才能夠從不同的角度和位置來觀看整個 建筑、場景 ，產生 視覺 上 不一樣的效果，讓用戶能夠 實現 向前后左右以及上下等多個方向去感受 整個校園 場景中的建筑的視角效果，能夠做到 使瀏覽者 沉浸其中 ； 2) 在 不對 場景 的真實感造成 影響的基礎上，保證 整個校園 場景渲染流暢 ； 3) 整個 校園 場景的材質、紋理、光照的設置 要貼近 自然、真實 ； 4) 具有一定的實時交互性。 要使瀏覽用戶 能真實地融入到這一虛擬 校園 場景中， 保證瀏覽者操作上的自由性 ； 5) 系統 應該具有良好的開放性和 擴展性，兼容多種操作系統 。 系統開發(fā)原則 系統要能表現較好的空間立體感，在形態(tài)、光照、質感等方 面都十分逼真，使參與者能在構筑的栩栩如生的虛擬建筑場景中觀察 、 體驗。為了達到這一要求，在總體設計時必須遵守以下原則： 1) 沉浸性原則 。 指用戶在虛擬環(huán)境中的感覺就像在真實世界中一樣，用戶能夠以任意 方式，任意角度觀察和體會三維虛擬場景的真實性，使得用戶沉浸其中 ； 2) 交互性原則 。 使用戶能真實地融入到這一虛擬場景中，比如，用戶希望移動、旋轉 改變速度和位置 等 ； 3) 高效性原則 。 虛擬校園系統要充分滿足交互性、沉浸性和構想性三條基本的原則，但是同時也要對盡可能優(yōu)化圖像顯示的速度，保證渲染的流暢 ； 4) 可擴展原則 。 由于校園建設正在飛速發(fā)展，對于虛擬校園漫游系統的功能需求也將不斷加深，所以系統如果不具有一定的靈活性，就很難根據今第 3章 需求分析 19 后開發(fā)的需求變化進行調整。 系統設計過程中，必須在硬件、軟件的設計方案上充分考慮到未來發(fā)展的需求變化 。 本章小結 本章 首先 對系統進行了功能需求分析 ，簡單介紹了本系統最終將實現的更重功能；然后進行了系統性能需求分析，闡述了 對虛擬校園場景的性能上的一些要求；最后 闡述一下系統的開發(fā)原則，系統的設計也要考慮用戶的使用效果和 軟硬件的要求。 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 20 第 4 章 系統設計 系統設 計階段是系統制作的基礎。在該階段要對 整個開發(fā)流程做出合理的安排 ，羅列系統中重要的、必要實現的功能 ，進行功能模塊的劃分，以免工作中無處下手做很多無用功。 系統開發(fā)環(huán)境 由于 3D 程序對 CPU 和顯卡的浮點處理能力均要求較高，所以，在條件允許的情況下，盡量考慮整機性能稍高一點的配置，此次本系統開發(fā)的硬件平臺配置如下： CPU： Intel(R) Core(TM) i73770 CPU @ 內存： 顯卡： NVIDIA GeForce GTX 580 顯示器： HP 2311f 操作系統 ： Windows 7 64 位 系統 設計 流程圖 圖 41 系統設計流程圖 數據采集 衛(wèi)星影像處理 SketchUp 建模 Photoshop 處理 整體功能實現 輸出結果 第 4章 系統設計 21 數據采集階段：是系統開發(fā)的基礎，包括衛(wèi)星影像的獲取，建筑實景照片的拍攝，校園建筑信息的收集。 衛(wèi)星影像處理階段：將得到的衛(wèi)星影像進行整理，分層導出校園平面圖，建筑輪廓圖，校園道路圖，植被分布圖。 Photoshop 處理階段：將拍得的建筑物圖片進行處理，制作模型的貼圖、紋理材質，以及進行系統界面的設計。 SketchUp 建模階段：運用整理后的衛(wèi)星影像圖進行建模，包括地形模型，建筑模型 ，環(huán)境模型，裝飾物的建造。 整體 功能 實現階段：系統的最后階段，主要是將建造的模型經過紋理貼圖后進行系統功能和界面的制作。實現的功能主要有：自由瀏覽，自動漫游，小地圖 ，建筑信息顯示等。 系統組成模塊 根據上面的系統需求分析 ，可以總結出系統 要實現 的 三 部分主要功能。其一， 完成 三維場景 并 在三維場景中漫游 。其二，實現三維場景中建筑信息的現實。 其三，制作出簡單清晰的用戶界面。 三維虛擬校園場景的漫游功能實現， 首先 在于 模型的導入，模型導入成功后， 使系統能夠響應鍵盤和鼠標事件，控制攝像機的 移動，視點的改變 和其他 例如 狀態(tài)切換 功能上的響應。 使用游戲引擎的一個好處就是很多功能都是 現成的， Character 腳本就是自帶的控制攝像機移動的腳本， 視角的控制我們只需要改動 MouseLook腳本中的一些參數。 飛行狀態(tài)時要 調用 Character腳本 ，在自定義腳本中改變其中的參數來實現飛行操作。 自動漫游使用第三方插件實現。 在三維場景中顯示信息 功能的實現。主要就是各個主體建筑的 名稱的可視化，當鼠標指針指向某一棟建筑時，顯示該建筑的名稱。 這個功能的實現利用了 碰撞檢測和 射線檢測， 以鼠標指針所在位置為起點發(fā)射一條射線，射線與 建筑相交時，讀取建 筑信息，并以標簽形式在鼠標指針下顯示出來。該功能需要自寫腳本。 用戶界面的實現。 該功能 是利用一類被稱為 OnGUI()的函數 實現的。 我 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 22 們要寫自定義腳本，在其中繪制我們的用戶界面。只要在該 腳本激活的狀態(tài)下， OnGUI()函數可以在每幀調用 ，實現 Label 顯示和 Button 的對應功能。此處要注意其中的邏輯關系 。 圖 42 為組成該系統的各模塊及它們之間的組織關系： 圖 42 系統結構圖 本章小結 本章首先說明了系統的開發(fā)環(huán)境， 然后介紹了本系統最終將要實現的各種功能 ，以及介紹了系統實現的設計思路，闡述了如何實現三維場景的漫游控制，信息顯示和 界面顯示。 虛擬校園系統 漫游 顯示信息 界面 手動漫游 自動漫游 狀態(tài)顯示 幫助說明 導航小圖 行走 飛行 顯示 隱藏 第 5章 系統實現與測試 23 第 5 章 系統實現與測試 燕山大學 虛擬校園 是 按照真實比例 建造的一個規(guī)模較大的三維場景，系統的主要目的是通過基于 Web 的虛擬校園來展示 校園的風貌，用戶可以“進入”校園中，觀賞校園的環(huán)境，了解校園的 一些信息，身臨其境般的感受校園的校園氛圍，在“游覽”中更好的了解燕山大學。 為了比較真實的反映校園 的真實 風貌和 方便游覽，通過以下四個方面來展示這個虛擬環(huán)境。第一，校園模型的建立 是整個系統的基 礎，所以，首先就要根據燕山大學的實際自然風貌對校園內的各個對象進行建模 。這些對象主要包括樓群建筑、道路、運動場、湖、亭子等 ，通過對這些對象的建模搭建出燕大虛擬校園的基礎框架。第二， 加入一些花草樹木等模型來加強 真實感，通過文字、圖片等輔助性的介紹燕山大學 。第三，為了方便用戶和達到虛擬校園的最終目的，做好漫游功能，包括第一視角的自主漫游和 固定路徑的自動漫游。第四，為了瀏覽者能順利的漫游虛擬校園并了解真實的燕山大學校園，系統必須實現每棟建筑的 名稱顯示功能。 本章主要介紹如何使用 SketchUp 建模工具建立三維校園模 型 ，如何將模型導入 Unity3D 并實現 上述的全部功能 。 虛擬校園建筑模型的建立 實現 三維場景的虛擬校園的先決條件是建立起三維模型。本節(jié)將介紹如何運用 SketchUp 建模工具建立三維校園模型 ，以及一些重點問題及其解決辦法。 建模工具 SketchUp 的安裝 及配置 1） 到 SketchUp 官方網站 其 最新版本 ； 2） 下載完成后 解壓，點擊 進行安裝 ； 3） 安裝完成后，運行應用程序進行設置。首先是選擇模板 ，對于建筑建模一般是選擇毫米單位，如 圖 51。 點擊 Start Using SketchUp 進入設計面板。首先進入 WindowStyles 設置樣式，為了建模過程中清晰，勾選掉輪廓（ Profiles），深度暗示 （ Depth Cue），延長（ Extension）