無代碼引擎對虛擬校園現(xiàn)實的應(yīng)用研究

趙正偉

摘 要：目前，虛擬現(xiàn)實在技術(shù)上越來越成熟，同時國家也在大力推動智慧城市等虛擬現(xiàn)實的現(xiàn)實運用。虛擬現(xiàn)實在當(dāng)前還主要體現(xiàn)在技術(shù)上的進(jìn)步，內(nèi)容上還是相當(dāng)匱乏的，虛擬校園作為虛擬現(xiàn)實的內(nèi)容之一，目前在高校運用還不算太多。一方面是技術(shù)上有難度，另外一方面是實用性上還未真正體現(xiàn)出來。本文以創(chuàng)建虛擬校園為研究對象，通過對比目前虛擬校園的實現(xiàn)方法，提出了以無代碼引擎的優(yōu)勢來實現(xiàn)虛擬校園建設(shè)的可能。

關(guān)鍵詞：游戲引擎；虛擬校園；無代碼

中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1005-5312（2017）30-0275-01

目前，網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布的虛擬校園系統(tǒng)主要分為兩大類。一種是攝像機漫游動畫，運用三維軟件在電腦上制作出校園的虛擬場景和視覺效果，然后按照固定的路線設(shè)置攝像機路徑，渲染出漫游動畫。這類實際上并不算真正的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，它無法控制攝像機角度，用戶也不能全方位觀看校園場景，相當(dāng)于是觀看動畫短片。另一種是依靠專業(yè)平臺軟件，以天津外國語大學(xué)虛擬校園為例，當(dāng)用戶在虛擬場景中移動時，計算機同時進(jìn)行復(fù)雜的運算和即時渲染，讓用戶在虛擬場景中看到的三維世界有種身臨其境的感覺。

PAWS3D跨平臺引擎唯樂屋（北京）軟件有限公司自主研發(fā)的PAWS3D跨平臺引擎核心技術(shù)及動漫游開發(fā)工具鏈， 是為動漫游戲制作類、藝術(shù)設(shè)計類、影視動畫類、數(shù)字媒體類、文化創(chuàng)意類專業(yè)學(xué)生及相關(guān)領(lǐng)域工作者量身定制動漫游學(xué)習(xí)及開發(fā)平臺。其高度插件化降低了開發(fā)周期和開發(fā)難度，采用數(shù)據(jù)驅(qū)動的大型軟件架構(gòu)設(shè)計和獨立的高度可視化工具鏈。同時，它還支持多平臺開發(fā)及協(xié)同開發(fā)，技術(shù)支持移動平臺，PC平臺，游戲機平臺及VR/AR平臺的特性在開發(fā)虛擬校園上是其他游戲引擎無可比擬的。

無代碼游戲引擎并不是真正沒有代碼，而是將代碼集合成工具的模式，用戶通過工具來實現(xiàn)自己的目的。游戲引擎是一款游戲的靈魂，它的世界格局決定了游戲的世界格局，它本身就為游戲世界構(gòu)建了一個完整的虛擬世界。同時，現(xiàn)在的游戲引擎已經(jīng)發(fā)展比較成熟，以目前市場上比較好的無代碼引擎PAWS3D為例，Paws3D所提出開發(fā)沙盒的概念，就是把所有驅(qū)動游戲的模塊全都設(shè)計制作到沙盒編輯器中。也就是說，工程師把開發(fā)者需要用代碼實現(xiàn)的所有游戲模塊，通過創(chuàng)新突破的架構(gòu)設(shè)計，打包到沙盒當(dāng)中去。當(dāng)各位開發(fā)者在開發(fā)游戲的時候，并不是在游戲引擎上的XYZ三維空間開發(fā)，也不是打開一個腳本編輯器編寫邏輯代碼開發(fā)，而是在一個已經(jīng)搭好的游戲場景里來開發(fā)。換句話說，Paws3D提供給了游戲開發(fā)者所有基礎(chǔ)的布景，道具和邏輯腳本，而游戲開發(fā)者只需要把自己的美術(shù)設(shè)計、創(chuàng)意劇本以及思維邏輯導(dǎo)入到沙盒中，就像在沙灘上堆城堡一樣，堆砌出來即可。

虛擬校園的建設(shè)的開發(fā)環(huán)節(jié)和制作內(nèi)容如圖1所示，基本分為三維場景制作，虛擬環(huán)境搭建，人機交互邏輯編寫，最后是系統(tǒng)測試與發(fā)布。

三維場景即三維模型來搭建的，目前廣泛實用的幾種建模方式有：（1）幾何建模：它是建模技術(shù)中最基礎(chǔ)的技術(shù)，可以建立對象的外觀，但無法表達(dá)對象的物理特征也不能表達(dá)對象的行為。在幾何建模中根據(jù)幾何信息和拓?fù)湫畔⒌拿枋黾靶畔⒋鎯Ψ椒?，可以將幾何建模技術(shù)分為線框建模、表面建模和實體建模三種主要類型。（2）運動建模：一般稱之為動畫建模，它是幾何模型的運動和行為的描述。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)中，需要考慮到虛擬環(huán)境中物體的位置、碰撞、大小變化和表面變形等因素，運動建模就是賦予幾何模型物體屬性和行為與反應(yīng)能力，并符合一定的客觀規(guī)律。（3）軟體建模：比較常見的有特效制作、碰撞檢測等，軟體建模比較復(fù)雜，它涉及到物理學(xué)和計算機圖形學(xué)的融合。

通常建模使用的軟件工具都是3Dmax和Maya兩種。模型制作完成后導(dǎo)出為FBX的格式，再將其導(dǎo)入引擎中。

在PAWS3D中，工具包里集成了地形、水域、天空盒等應(yīng)用工具，將制作完成的模型導(dǎo)入到引擎里，這里是實時顯示的，也就是我們所說所見即所得，用戶操作是比較方便的。目前大多數(shù)虛擬場景的開發(fā)，采用的是路徑設(shè)置固定的行走路線，或者設(shè)置每一個對應(yīng)資源的包圍盒開關(guān)。前者限制了用戶使用體驗，自主性較差，后者對于開發(fā)者而言相當(dāng)耗費時間，同時也占用了電腦資源，降低了運行效率。PAWS3D采用空氣墻的設(shè)置，阻擋用戶走出超過限定的區(qū)域，同時在給予的區(qū)域內(nèi)可以實現(xiàn)自主行走，極大的給予了用戶自由的體驗，也能更好的展示校園風(fēng)光。

在一般的虛擬校園系統(tǒng)中，都是固定的視角與路徑，在交互事上沒有做或者做的的很少。隨著現(xiàn)在用戶對游戲玩法的熟悉，將游戲中的模式融入到虛擬校園中來，能更快更容易獲得用戶的認(rèn)可。虛擬校園開發(fā)的目的一方面是滿足一般的校園虛擬環(huán)境展示，更希望有針對性的對用戶展示特定場景的功能。

在該引擎中，人機交互集成在“超級觸發(fā)器”中，事件觸發(fā)是人機交互的重要一環(huán)。在人機互動中，所有需要觸發(fā)的時間均是由“球狀事件觸發(fā)器”進(jìn)行的，觸發(fā)器集成了“單個觸發(fā)器”、“多個觸發(fā)器”以及“多條屬性觸發(fā)器”，然后在“數(shù)據(jù)庫編輯器”中進(jìn)行邏輯的編寫。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展快速，可應(yīng)用領(lǐng)域也越來越多，前景十分廣闊，長期因?qū)I(yè)技術(shù)的難度過大，沒有很好地得到推廣和應(yīng)用。應(yīng)用所見即所得和無代碼的特性，能很好的降低專業(yè)技術(shù)難度，在構(gòu)建虛擬校園環(huán)境、任務(wù)發(fā)布等方面，運用游戲引擎是一個很好的解決方案。endprint