摘要
传统的小区楼盘展示一般采用沙盘的方式，用户只能大致地了解楼盘的外观，楼盘里面的建筑、各种设施及具体户型，因此很难让用户满意。本设计运用3ds Max软件构建虚拟小区楼盘建筑以及楼盘中各种户型的室内效果，使得楼盘更加真实细腻。作品还采用Unity软件将构建的模型导入其中，对楼盘进行再一次的加工，并添加天空、山水、花草树木等自然景观。用户可以通过控制鼠标在楼盘里漫游，细致的观察到小区的各种设施及建筑，有种身临其境的感觉。
关键词：3ds Max；虚拟；漫游
目录
摘要 I
Abstract II
目录 III
1绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 论文的研究内容 1
1.3 相关技术介绍 2
1.3.1 虚拟现实技术的定义及特点 2
1.3.2 虚拟现实技术的发展状态 3
1.4虚拟场景漫游技术 3
1.4.1 基于虚拟漫游技术的几何图形 3
1.4.2 虚拟的基于图像的绘制技术 4
1.4.3 混合的虚拟漫游技术 5
2漫游系统需求分析 6
2.1系统实现技术需求 6
2.1.1 平面图像 6
2.1.2 三维模型 6
2.1.3 图形驱动 6
3虚拟场景的设计 8
3.1 3ds Max的安装 8
3.2 场景架构设计 10
3.2.1 小区室外平面设计 10
3.2.2 小区主要建筑外形设计 11
3.3功能模块设计 12
3.3.1 小区建筑模块 12
3.3.2 室内设施模块 12
3.3.3 地面景观模块 13
4小区虚拟场景漫游系统的实现 14
4.1 Unity软件的介绍 14
4.2 Unity软件的安装 14
4.3 建模的实现 16
4.4 漫游的实现 16
4.4.1物体的添加 16
4.4.2人物的添加 17
4.4.3碰撞的实现 17
4.5小区虚拟漫游的实现 18
4.5.2 小区室内漫游 18
4.5.2 小区室外漫游 18
4.6 漫游实现总结 19
参考文献 20
结束语 21
致谢 22
1绪论
1.1 研究背景及意义
虚拟现实技术伴随着互联网时代的飞速发展，3D技术的普遍应用，其获得了巨大的成就。虚拟现实技术又被称为“灵境”技术，它不仅涵盖了计算机图形技术，而且包含了计算机仿真技术、显示技术等几种最新高科技的成果，可以让人“浸入”计算机生成的虚拟环境，从感官上体验周围环境，从而让人和计算机合二为一，给人一种“身临其境”的感觉。虚拟现实由于高效率的特点，有很大的市场前景。虚拟现实有两大显著特点，一是现实主义，二是亲临现场感。用户通过操纵场景中的对象用鼠标或键盘的方向和命令就可以进入虚拟环境。虚拟现实技术开辟了人类交往的新空间。虚拟现实技术不仅包含了一种360度全景环视技术，而且涵盖了三维立体成像技术，这种技术支持纹理映射，全景背景，雾，视频，音频，物体运动和碰撞检测的事情都已经建立了虚拟世界。虚拟现实是当今媒体技术应用的热点之一。在某些发达的国家，已经广泛使用虚拟现实技术，它能够创造出显著的经济效益和社会效益。在商业，教育，娱乐和虚拟社区这四种发展方向上，虚拟现实技术可以得到广泛引用。基于网络技术的发展和技术的多样性是虚拟现实技术可以实现的网络效果。一个能被媒体技术应用的热点，它所具有的显著的特点救是现实感和临场感。
虚拟现实技术开辟了人类交往的新领域。在一些发达国家，虚拟现实技术已广泛应用于各行各业，并产生了巨大的社会效益和经济效益。虚拟现实不仅可以模拟现实的世界，更主要的是它可以用计算机技术虚拟出我们梦幻中的场景世界。虚拟现实技术发展前景是非常乐观。在某些海外国家，几乎每天都有不同的虚拟现实新技术，同时也包含相关技术，并且被很多网站和部分媒体得到广泛应用。目前国外对于虚拟现实技术研究以及实际应用都将实现新的跨越。未来的虚拟现实技术将会成为更加实用，操作也会更简单，同时具有较强的功能效果，也给人更逼真，更快速的感觉。
1.2 论文的研究内容
虚拟现实技术目前已被广泛应用各行各业，本文研究的是基于虚拟现实的楼盘漫游系统，用户可以通过控制鼠标在楼盘里漫游，如同亲临现场一样。
本文须解决以下问题：
1）本文主要实现对小区的建模；
2）要求该虚拟场景具有一定的规模，并实现对小区各个角度的全景浏览；
3）要求实现客户可以在虚拟小区中全方位的漫游。
本文的实现主要运用了3ds Max软件对小区进行基础建模。在创建基础模型的过程中，主要运用3ds Max软件面板中的创建和修改功能。创建面板主要包括长方体、球体等，其几何体按钮主要用于创建一些三维实体模型，比如室外建筑、设施、室内各种家具等。而修改面板提供了各式各样的修改器，比如编辑样条线、编辑多边形、编辑网格，挤出、车削、倒角等。
在创建好的各类模型的基础上，为使创建的模型更加真实和贴近现实，则需要对各种模型进行材质的添加。最常用的是标准、建筑、混合材质。比如，小区室外环境的草、树、路灯，主要应用了镂空贴图；建筑窗户上的玻璃采用了玻璃材质；室内的壁纸运用了贴图。为了使小区全景及室内各种设施更加的贴近现实，运用灯光调节面板。灯光调节主要是利用了灯光按钮下的目标聚光灯、目标平行光、天光、泛光灯。渲染烘焙模块将当前场景中的材质与灯光信息渲染到纹理，然后重新赋给模型，使场景中具有真实的光照效果。
1.3 相关技术介绍
1.3.1 虚拟现实技术的定义及特点
近些年国内外专家学者纷纷在虚拟现实的领域开展研究，虚拟现实的概念在学术界尚未统一，而虚拟现实技术的设计者和体验者对于这种新兴事物有着自身的理解和诠释，这对不熟悉虚拟现实的人们的人来说，是无法想象的。因此，本文所研究的虚拟现实技术，是被专家学者们所普遍接受的概念。新韦氏国际通用大词典对于此概念的解释为在本质上或效果上存在，但在事实上却不存在。Reality(现实)的含义则更复杂，Webster的定义是具有真实的性质或处于真实的状态。独立于相关思想而存在的东西，由真实的或实际存在的东西组成，不同于那些仅具有表现的东西”。虚拟漫游技术近期在游戏、医学、航空航天等多种行业中快速发展并广泛运用，作为虚拟现实技术的重要分支，它除了具有虚拟现实的特征要素外，更具有三维空间感，远远超出其它漫游技术。此外，虚拟现实还具有四个重要特征：沉浸感、交互性、多感知性和自主性。这四个特征的技术核心是由 Burdea G在Electro International Conference 上所发表的“Virtual Reality System and Applications”一文中提出的：沉浸感。研究人员将体验角色的反馈作用于虚拟环境中，并输出二次反馈，例如听觉上的感知、触觉的变化，视觉上的冲击等等，目的是让用户在虚拟环境中体验更加真实的感觉。目前虚拟漫游技术进一步研究的重点是在虚拟环境中尝试能够时刻注意到人物角色的动作、语言等信息。交互性是指进入环境的角色对虚拟环境内场景物体的可支配程度和对虚拟场景控制得到进一步真实度体验的平滑度。比如当实时场景中角色想要改变物体的位置，试图通过手臂的移动使得被作用物体沿着角色力的方向进行移动，并感知角色的速度和角度等参数，且能使虚拟物体随人手的移动而移动。想象力则是指漫游的环境中的虚拟物体对角色的作用，角色通过视觉、听觉等感知后给出的信息反馈，例如物体相互撞击后的震动现象、鱼儿跃出水面带来的水纹波动等现象。以上所述的三大特点是虚拟现实技术开发工作的基础和中心，体现在该项技术研究的各个方面和阶段，也是其不同于多媒体、计算机可视化技术等相邻技术的关键所在。
1.3.2 虚拟现实技术的发展状态
虚拟现实是一门针对图形图像领域的处理工具和技术，之后成为一个研究领域之前。在过去的十几年中，人们对虚拟现实的研究随着需求的不断增加而变得越来越多，研究深度也更加复杂。对那些不直接研究该领域的人来说，虚拟现实的发展是一种不可思议的事情，其应用成果可以迷惑很多行外人们的眼睛，被更多的人看成是高科技的事情。而VR领域中软硬件的普及更是加速虚拟现实在人们日常生活中的应用。虚拟现实的发展阶段简述如下：处于起步阶段。1916年阿尔伯特基于潜望镜显示的专利制作了实时角度头盔，在美国，1968年，伊凡·萨瑟兰制作了较为完整的显示出头戴式，第一次附带了显示器，在那时，VR技术只是吸引了一小部分科学家们的兴趣，还没有引起大众的普遍关注。但在20世纪末，研究人员在美国航空航天局艾姆斯研究中心的北卡罗莱纳大学，通过不断的努力，终于激发起了大众的兴趣，在1989年，VPL开发出来了每个人都可以负担得起的硬件设备，从而降低了研究人员开发的门槛。过热的时期。虚拟现实在这个阶段发生在1992 和1995，在正常的学术会议，虚拟现实，新技术往往是在报纸上，让研究人员能迎来公众筹集到足够的资金，但经济过热的程度，它击中的文件这样的应用技术。时间：1992年SIGGRAPH'92举行的学术会议，致力于虚拟现实的方向，西雅图VRAIS'93和虚拟现实 IEEE 研讨会在圣何塞的研究前沿，1994在奥兰多的SIGGRAPH会议VROOM展览展示了运行在CAVE虚拟现实系统的40个应用实例。失败时期。当被问及VR的失败，可能是在1995-1998年之间。这期间，包括英国莱斯特的虚拟集团在内的众多知名公司的技术和应用的VR都失败了。攀升的时期。华特·迪士尼幻想工程于1998年通过迪士尼的任务家用游戏机，结合了当时较为复杂的标记恢复VR技术。
目前，从二十世纪末到现在，越来越多的公益领域都有虚拟现实技术的影子，以及新产品的发布，这将为VR技术带来全新的发展前景。
1.4 虚拟场景漫游技术
1.4.1 基于虚拟漫游技术的几何图形
对于几何的虚拟漫游技术，在本质上是一种基于几何模型的三维计算机图形技术基础设计的建模和图形渲染，也可以被称为是基于图形的建模和绘制。由于它是建立在场景中的几何模型，该方法也常通常被称作为建模方法。基于模型设计的渲染方法，三维模型的研究数据，通常使用CAD模型生成的，或者是从实际的环境数据中进行直接访问。第一个虚拟的真实场景，首先定义一个三维虚拟场景中的几何体模型曲线和曲面在数学意义上的三维变换，设置观察的位置，然后设置纹理映射，光处理，隐藏表面去除，画一个视觉画面需要进行实时渲染，最后输出到计算机设备上，从而完成整个虚拟场景的漫游。使用图形漫游系统实现大多数虚拟景观的几何模型和精确的对应方法，并使现场场景更精致，逼真的相互作用的虚拟对象在用户与虚拟场景，以及深度信息虚拟对象，同时允许直接访问等等。即使是在规划和设计，建筑图纸阶段，按照相应的比例，也可以完成场景的生成和导航，这是能够实现真正的虚拟对象。长时间的建模方法的应用，成熟的技术路线图，在国内和国外已经开发出了很多的建模工具和管控一体化软件，建模方法被广泛使用。然而，建模方法也有很多不足之处。首先，建立了现场，几何更大量的工作，花费了大量的人力，复杂的场景模式，计算量大的实时显示，完全现实的要求有时需要结合高质量的和实时交互式困难的图形环境场景；实时渲染的计算机硬件和软件条件要求颇高。电脑慢，内存不够大，不能及时显现真实的三维场景。
1.4.2 虚拟的基于图像的绘制技术
虚拟漫游技术在图像处理的基础上，已发展了十年，虚拟场景是基于图像方法的步骤包括：第一，使用相机或摄像机产生连续的视频全景，在二维图像空间中进行变换，剪切采集图像和处理一系列的视频图像拼接，全景图片合成，全景图像虚拟空间的组织，最终发行的虚拟全景重构和重新采样。在虚拟空间的用户，可结转落后，看过去，从远处看，四处寻找多种操作，实现全方位立体的三维场景漫游。其中最关键的一步是虚拟空间的生成。这主要取决于生成全景图像和空间的编辑。全景图像靠无缝的全景图像发生器产生。透视变换，图像拼接，图像失真，图像合成，和裁剪是虚拟空间的全景图像空间组织编辑的常用的图像处理方法。浏览器使用漫游虚拟现实空间的最终用户，在虚拟的全景发布。基于图片的方法是对影像进行真实的生产可以产生高品质的影像反映实际的现场环境，更真实的图形化的方法来生成对象，不需要几何建模，场景的实时漫游的计算机硬件，低端电脑要求不高的环境。图形渲染速度是有关图片的分辨率生成的图像基于图像的场景漫游系统，生产周期短，成本低。图像的方法特别适合复杂场景的生成和漫游，在旅游行业中使用较多。图像的不足之处主要表现在以下几个方面：在拍摄现场或照相之前，现场实际并不存在，或者是在规划和设计阶段，不能很好的产生一个虚拟现实世界的场景；另一方面，虚拟场景的目标是一个二维图像对象，因此，消费者与二维图像对象相互作用是有一定的困难的；此外，访问虚拟图像摄影技术对摄影摄像设备的要求是非常高的，得到的大量的图像文件也需要大量的储存空间，所以，这些方面哪一项不满足要求对整体的虚拟现实场景设置都是一个很大的限制。
1.4.3 混合的虚拟漫游技术
图形图像技术，主要用于有关的几何领域的混合建模，可以结合两种方法的优点，第一组，在软弱的应用。混合建模技术的基本思想：基于场景的虚拟环境的建设中，为了得到真实的视觉效果，用户虚拟环境中互动的对象建模方法，构建实体使用的图像的方法。也就是说，要掌握实际情况的运作实体的规模不是必需的，因为场景的背景或远处的物体，用图像来创建一个虚拟的环境中，实体需要使用实体建模，然后三嵌入式图像为基础的方法，建立虚拟环境中，形成的实际情况与虚拟场景的实时性和现实主义的三维模型。这不仅会增加场景的写实主义，但也确保了互动性和实时性，并提高消费者的沉浸感。混合建模具有很多种优势，但也带来了很多技术上的难题。首先，空间角度和关系相匹配。指的是一无论接近或离家出走的用户的实体在虚拟环境模型和图像的大小和角度，应建立一个虚拟的环境。二是运动的一致性。平移或者是旋转动作，在虚拟环境中物理模型的视角和规模，应建立一致的虚拟环境和静态图像。另一个是光学效应的一致性。光的效果，如高光，迎光面，背光面，明暗交界线投影，创建的图像虚拟环境应该与实体模型是一致的。因此，混合建模技术仍然处于积极探索研究的阶段，还没有得到广泛运用。
2漫游系统需求分析
虚拟现实系统的重要组成部分是虚拟场景技术，它主要解决虚拟现实系统的“视角”问题。本文对虚拟场景技术的应用作了简单的介绍，说明了它与传统的三维动画的具体区别，分析了它的重要性。对一般结构的虚拟场景漫游系统进行分析和描述，并从系统的观点，阐述了处理模块之间的关系来建立虚拟场景漫游系统。
