基于quest3d实验室虚拟漫游系统设计和实现

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1、基于Quest3D实验室虚拟漫游系统设计和实现　　摘要：三维虚拟漫游是虚拟现实技术基本应用方向之一，具有重要研究意义和应用价值。以某重点实验室为对象，以3DSMax为建模工具，以Quest3D为平台制作了一套桌面式三维虚拟漫游演示系统，给出了系统开发的流程、要点和关键实现技术。在该系统中，用户可以自主漫游，与室内设备进行动态交互操作与学习，具有较强的沉浸感。试验结果表明，该系统在普通主流PC即可实现较好效果，对其它漫游演示系统具有一定的参考价值。关键词：虚拟现实；Quest3D；漫游系统中图分类号：TP317.4文献标识码：A文章编号：16

2、72-7800（2014）003-0144-030引言火控仿真实验室是某重点实验室的重要组成部分，经常有人要学习、观摩实验室。本文旨在利用虚拟现实技术制作一套交互友好、操作简便、运行流畅的桌面式虚拟三维漫游演示系统，不仅可以为用户提供直观的三维立体视野，还可以使用户通过内置音频自主地、有选择性地了解、学习所关注的设备，具有较强的交互性和沉浸性。9虚拟现实（VirtualReality，简称VR）也称为灵境技术，它用计算机及一些专用设备生成一种三维的、基于感知信息的模拟环境，用户在此环境中能够产生身临其境的感觉，从而以最自然的方式对虚拟世界进

3、行体验和交互。1基本概述1.1虚拟现实技术简介虚拟现实技术是对虚拟想象（三维可视化的）或真实、多感官三维虚拟世界的模拟，是一项汇集计算机图形学、人工智能、多媒体和人机交互等诸多技术的高新技术，具有三个突出特点：沉浸感（Immersion）、交互性（Interactivity）和想象性（Imagination）[1-2]。虚拟现实技术自20世纪80年代末被人们关注，目前发展极为迅速，近年来在军事、航天、医学、商业、娱乐和教育等领域有极大发展。美国一家杂志社在评选影响未来的十大科技时，虚拟现实技术仅列Internet之后，位居第二，更被权威人士

4、断言为21世纪信息技术的代表，由此可见其重要性。虚拟现实技术催生了众多高效易用的软件应用程序，Quest3D便是当中的佼佼者。Quest3D基于DirectX引擎，通过通道式程序创建方式，可以轻松创建效果绚丽的三维交互程序[3]。本文选用Quest3D作为虚拟实验室的主要开发软件。1.2系统开发流程9三维虚拟漫游演示系统的开发主要包括规划设计、资料收集、三维建模、纹理贴图、场景集成、功能实现、打包发布7个步骤。规划设计：规划设计系统最终要实现的功能及效果。资料收集：根据前期规划收集整理房间以及室内物品的尺寸比例数据，采集纹理图像。本系统主要

5、采用数码相机拍摄实物纹理，经Photoshop进行角度修正、色彩调整、边缘平滑等技术处理后，存入纹理库待用。三维建模：本系统主要采用3DSMax进行建模，以多边形建模为主。正确的UV。场景集成：将建好的各模型在3DSMax中合并，布置灯光，烘焙贴图后经Quest3DExtensions插件导出模型的CGR格式文件，最后导入到Quest3D中。功能实现：在Quest3D中实现漫游和交互等功能。打包发布：经过优化测试后打包CGR文件为可独立执行的exe文件或网页。2模型及场景构建2.1模型构建3DSMax是美国Autodesk公司旗下优秀的电脑

6、三维动画、模型和渲染软件，其功能强大、操作简单、容易上手。本文主要采用3DSMax为建模工具。3DS9Max建模一般有三种方式：NURBS建模、Patch/Surface（片面）建模、Polygon（多边形）建模。本文主要采用Polygon建模，因为Polygon建模通过点、线和面进行修改与创作，模型布线控制容易，可以随意在模型上添加，减少了修改。为避免模型导入到Quest3D后出现错误，建模时应遵循以下原则：①利用捕捉工具对齐“点”，避免出现模型面面相叠、交叉、微距；②谨慎使用布尔运算，即使是超级布尔运算；③模型以精简为主，配合贴图表现细

7、节，删除看不见的面；④导出模型前删除孤立的点、线，点、线在Quest3D中不可见；⑤模型命名规范，使用拼音或者英文命名模型，长度不得超过8个字节。2.2UVW展开贴图模型建好后，还要赋予其相应的贴图。由于模型内置贴图坐标往往不合适，这就需要给模型设置正确的贴图坐标，主要采用UVW展开修改器。具体方法如下：①给制作好的模型添加UVW展开修改器，选择面子层级，将贴图展平；②对展开的面进行“缝合”等整理操作后，渲染UV模板并导出；9③将导出的UV模板在Photoshop中进行绘制后，反贴回给模型，此贴图为模型的第一层纹理。2.3场景构建单个模型建

8、好后，在3DSMax中进行合并，按照真实的实验室内部物品摆设放置模型到相应位置，并利用捕捉工具对齐点、线、面。需要说明的是，实验室主机、显示器鼠标和键盘等重复放置的物体只需导入合