一、模拟导游系统虚拟仿真场景的实现

        虚拟现实平台开发的第一步是制作场景的三维模型，虚拟旅游景点架构的三维场景元素。由于此为模拟景区实景，三维场景务必要接近真实，以还原实景为场景设计与制作的目标。首先，根据景区实测数据、规划图、卫星图和拍摄照片等资料，绘制景区全景平面图。实现方法主要是在3Ds Max 软件中使用样条线绘制平面图形。

        景区地形地貌元素主要包括山坡、草地和花园等大块的地面模型。该模型的制作可以从高细分的平面开始，转化为可编辑多边形后，使用绘制笔刷刷出地形的高低起伏。对特殊要求的地形，可以使用等高线工具或置换贴图技术制作出与实际地形一致的地面模型。然后，对地面模型赋予草皮等贴图，并添加UV 贴图修改器，指定合适的UV 尺寸，使得贴图大小和真实比例一致。地面上的小路、路牙、绿篱等细条状模型，一般通过画样条线挤出高度的方法制作，并赋予合适的UV 和贴图。

        树木与花草的制作：为了节省模型面数，提高系统实时运行效率，VR 项目中的花草树木模型一般使用面片模型贴以镂空贴图的方法来表现。大片树木和花草的制作一般使用Max 的树木插件Forest Pro 来制作，瞬间可以产生千万棵面片型的植物。近景处的单面模型一般会由程序控制使其始终面朝摄像机。所以植物建模过程中最主要的是植物的种类、大小、分布情况和选用高质量的贴图。房屋建筑是场景中最重要的模型元素，也是制作中难度和工程量最大的部分。一般要根据楼宇亭台的对称结构，先制作出其中的1/4 或1/6 的模型，展开该部分的UV 坐标后，再对称复制出其余部分。编辑UV 坐标时，要将使用相同贴图的UV 面块叠放到一起，合理缩放，紧凑地分布到UV 框中，以提高贴图的利用率。将编辑好的UV 坐标信息以png或tag 图像格式输出给Photoshop 进行贴图的绘制和编辑，最终再将绘制好的贴图赋予建筑模型。场景小物件包括路灯、石凳、指示牌、垃圾桶、香炉、雕塑等模型，这些模型只需按要求制作好一个原始模型，然后依照景区实际摆放位置复制即可。

        以上模型元素制作完之后就可以对场景设置全局光照并进行贴图烘焙了。将烘焙后的场景使用VRP 的接口插件导入到VRP 软件中进行环境和特效的制作，主要是设置天球、阳光位置和环境雾等效果。

        二、交互实现的主要方法与关键技术

        三维虚拟实训平台涉及的人机交互技术主要包括三维场景游览与控制技术、媒体嵌入技术以及摄像机动画技术等。

        1 三维场景游览与控制技术

        虚拟现实软件和游戏引擎都会提供一套场景漫游的解决方案，开发者无需编程即可实现场景的漫游交互。比如在软件中，采用了通用的三维游戏操控模式：“W”、“A”、“S”、“D”或小键盘的“上下左右”箭头，操控玩家前进、后退和左右移动，“Q”、“E”控制玩家视线升降，“按下鼠标左键拖拽”旋转视角观看场景，“+”、“﹣”加快或减慢相机或人行速度，“空格键”跳起，“~”切换角色行走或跑步状态等。软件中还提供了行走相机、飞行相机、绕物旋转相机、角色控制相机和跟随相机等，可以实现以第一人称的视角游览场景、飞行方式纵览场景概貌、围绕建筑物环绕浏览、相机跟随虚拟角色移动等行为控制。在制作中，只需要创建相应的相机，并对其做具体的设置即可轻松实现对场景的漫游控制。

        2 媒体嵌入技术

        虚拟现实平台中，可以轻松实现对音视频、flash 和全景图的嵌入。

        音频嵌入技术。环境音效的添加可以通过选中发声的物体模型，在其属性中的3D 音效面板中为其添加声音文件并设置声源参数；背景音乐和解说语音都可以通过脚本实现，一般在UI 中的按钮属性上插入“音乐”组的脚本命令，使其在点击时播放、暂停或切换某一音乐或语音解说。
视频和Flash 媒体的嵌入，有内嵌和外部链接两种方式。内嵌是通过ATX 贴图、Flash 控件和渲染到贴图三种方式将视频或Flash 媒体加载到场景中的三维模型上或者UI 的界面元素上；外部链接是在模型或者按钮上添加“脚本文件”组中的“打开任意文件”的脚本，点击时使用外部程序（主要指媒体播放器）打开相应的媒体文件。一般使用外链方式，而“趣味小电视”则使用 了内嵌方式。

        全景图及其嵌入技术。360 度全景图也称为三维全景图，是一种运用数码相机对现有场景进行多角度环视拍摄之后，再利用计算机进行后期缝合，并加载播放程序来完成的一种三维虚拟展示技术，有三种风景型（圆柱型、立方体型、球型）和一种对象型（也称物体型）。全景图在虚拟景区中主要用来展示难以制作模型的室内真实画面，如大殿、展馆的内部结构和室内装饰等。可以在三维场景中设置某一热点触发区域，点击就可以进入全景照片，观察室内真实情况。全景图的缝合可以在拍摄后通过第三方软件完成，如PhotoshopCS5 和KolorAutoPano Giga 等。缝合后的全景照片可以使用专业软件将其生成flash 或者exe 格式文件，按照flash 嵌入的方法嵌入平台之中。

        3 摄像机动画技术

        摄像机动画的制作可以在前期三维软件中制作，也可以 后期在虚拟现实软件中制作。第一种方案是在3dsmax 中，选择合适的视角并创建摄像机，沿导游路线绘制相机运动路径，使用路径约束创建摄像机路径动画。一种方案是制作角色跟随动画：在建模软件中创建导游角 色，并在骨骼动画面板下为其设置行走动作。在创建“形状”面板中，创建折线路径，在路径属性面板中设置路径绑定的导游角色，并设置合适的位移速率，便可以让角色模型在约束路径上行走。

        系统中除了摄像机动画外还有一些刚体动画，如门窗的开关动画等。实现方法是，在3dsmax 中制作好大门或窗户开合的动画并以刚体动画方式导出。导入到系统 后，在门或窗的位置处制作一个触发模型，在该触发模型的动作属性中开启距离触发，设置合理的触发类型、触发距离以及进入和离开时播放刚体动画的脚本即可实现触发动画效果。