基于Unity3D的校園全景展示系統(tǒng)制作與應(yīng)用研究

張婷

（寧夏職業(yè)技術(shù)學(xué)院軟件學(xué)院，寧夏 銀川 750001）

在傳統(tǒng)的表現(xiàn)方式中，展示手段無非是靜態(tài)的平面圖片和動(dòng)態(tài)的視頻。而基于VR的全景圖像效果是通過對(duì)專業(yè)相機(jī)捕捉整個(gè)場(chǎng)景的圖像信息，可以給觀賞者全方位的沉浸式視覺體驗(yàn)，既可以是全景照片式的，也可以是全景視頻式的，甚至如果拍攝條件允許，還可以是VR全景照片或者全景視頻式的。主要是使用軟件進(jìn)行圖片合拼，并在Unity3D軟件下進(jìn)行全景效果的設(shè)計(jì)和開發(fā)，即將平面照片及計(jì)算機(jī)圖片變?yōu)閂R全景景觀。目前，VR全景展示已經(jīng)在旅游、產(chǎn)品、裝修室內(nèi)效果設(shè)計(jì)等領(lǐng)域商業(yè)應(yīng)用，為商家展示產(chǎn)品提供了更好的方式。

1 系統(tǒng)制作

1.1 設(shè)計(jì)思路與流程圖

首先進(jìn)行該系統(tǒng)展示內(nèi)容的選擇，展示內(nèi)容的主體選擇寧夏職業(yè)技術(shù)學(xué)院，主要展示校園的重點(diǎn)且具有特色的地方，根據(jù)選擇的地點(diǎn)進(jìn)行瀏覽路徑邏輯設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行制作工具的選擇，選擇PTGUI全景圖片拼接軟件和Unity3D游戲引擎作為本系統(tǒng)的開發(fā)軟件，進(jìn)行系統(tǒng)功能開發(fā)，VR眼鏡SDK功能開發(fā)，開發(fā)完成后進(jìn)行測(cè)試、打包、發(fā)布。系統(tǒng)制作流程圖如圖1。

圖1 系統(tǒng)制作流程圖

1.2 制作流程

（1）展示內(nèi)容。本系統(tǒng)選擇學(xué)校作為展示的內(nèi)容，從學(xué)校選擇了學(xué)校西門、宿舍樓等共14個(gè)室外場(chǎng)景，加上教學(xué)樓中的VR實(shí)驗(yàn)室、智能家居實(shí)驗(yàn)室等6個(gè)室內(nèi)場(chǎng)景，總共20個(gè)展示場(chǎng)景，互相之間依照真實(shí)路徑邏輯進(jìn)行連接（如圖2）。

圖2 路徑連接圖

（2）開發(fā)工具。選定了Unity引擎作為開發(fā)工具，是因?yàn)閁nity3D的易用性與VR功能整合性。Unity引擎本身內(nèi)置了種類非常多的組件，采用csharp作為編輯語(yǔ)言，內(nèi)部整合了多個(gè)VR/AR/MR的SDK，原生支持VR開發(fā)內(nèi)容，這樣就減少了不必要的時(shí)間成本投入，將主要精力用于具體的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)。

全景圖合成工具使用PTGUI軟件，工作流程非常簡(jiǎn)便：①導(dǎo)入一組原始底片；②運(yùn)行自動(dòng)對(duì)齊控制點(diǎn)；③生成并保存全景圖片文件。軟件能自動(dòng)讀取底片的鏡頭參數(shù)，識(shí)別圖片重疊區(qū)域的像素特征，然后，以“控制點(diǎn)”的形式進(jìn)行自動(dòng)縫合，并進(jìn)行優(yōu)化融合。拼接后的圖像明暗度均一，基本上沒有明顯的拼接痕跡。

（3）開發(fā)過程。在具體的開發(fā)過程，程序部分先根據(jù)Unity3D引擎與適配的VR眼鏡SDK搭建虛擬現(xiàn)實(shí)的基本環(huán)境，在引擎設(shè)置上選擇開發(fā)VR內(nèi)容，引擎會(huì)自動(dòng)導(dǎo)入和VR開發(fā)相關(guān)的所有組件，再導(dǎo)入對(duì)應(yīng)的VR眼鏡專用SDK，搭建開發(fā)環(huán)境。

美術(shù)部分利用魚眼鏡頭相機(jī)和云臺(tái)在目的地按照順序橫向每30度拍攝一張照片，外加天和地各一張照片，總共14張為一組的廣角照片，導(dǎo)入PTGui全景照片拼接制作軟件制作成為單張全景照片。

在unity引擎場(chǎng)景中，首先，放置一個(gè)球形的三維模型，修改該模型材質(zhì)為雙面渲染，將導(dǎo)入引擎的全景照片賦予此球形材質(zhì)，使得球形的內(nèi)部與外部都可以渲染出照片。接著在球形的中心點(diǎn)放置VR相機(jī)組件，編輯VR眼鏡的SDK使得虛擬相機(jī)與實(shí)際VR眼鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)角度實(shí)時(shí)同步，將VR相機(jī)與unity相連，發(fā)布測(cè)試運(yùn)行程序，佩戴VR眼鏡做實(shí)際測(cè)試，確認(rèn)相機(jī)同步正常后，根據(jù)每張全景照片的位置信息，在三維場(chǎng)景中擺放切換按鈕，并編寫程序連接這些按鈕，保證按鈕響應(yīng)事件與對(duì)應(yīng)的全景照片連接無誤，導(dǎo)出發(fā)布到VR眼鏡中，實(shí)現(xiàn)VR虛擬現(xiàn)實(shí)全景照片觀看效果。

1.3 主要功能

（1）全景展示功能。用戶帶上VR眼鏡進(jìn)入本系統(tǒng)，使用陀螺儀感應(yīng)變化跟隨頭部轉(zhuǎn)動(dòng)720°全方位旋轉(zhuǎn)觀看場(chǎng)景，使觀看者有身臨其境的體驗(yàn)。

（2）場(chǎng)景切換功能。在每個(gè)場(chǎng)景中都具有下個(gè)地點(diǎn)或者返回上個(gè)地點(diǎn)的交互控件，只需要把VR眼鏡的凝視點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)控件兩秒，即可進(jìn)入該場(chǎng)景，使用者可以在虛擬校園全景照片場(chǎng)景快速移動(dòng)，無視角限制地參觀。

2 測(cè)試并發(fā)布

將系統(tǒng)進(jìn)行打包測(cè)試，安裝到VR眼鏡上做實(shí)際測(cè)試，確認(rèn)虛擬相機(jī)與實(shí)際VR眼鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)角度實(shí)時(shí)同步，對(duì)旋轉(zhuǎn)角度偏差進(jìn)行測(cè)試，以及交互按鈕功能進(jìn)行測(cè)試，確保每個(gè)交互按鈕正確，場(chǎng)景切換動(dòng)畫正確，在場(chǎng)景中進(jìn)行瀏覽觀看，確認(rèn)所有路徑邏輯都正確，場(chǎng)景顯示全部正確完整，系統(tǒng)功能完全實(shí)現(xiàn)。測(cè)試并修改完成后，將該系統(tǒng)打包發(fā)布到VR眼鏡上的應(yīng)用市場(chǎng)。

3 結(jié)語(yǔ)

系統(tǒng)基于Unity3D游戲引擎使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作開發(fā)的一款校園全景展示系統(tǒng)，本系統(tǒng)主要展示本校的重點(diǎn)場(chǎng)景，使瀏覽的人可以足不出戶逛校園，720°地了解該校園的全貌。本文介紹了如何使用Unity3D和PTGUI進(jìn)行全景展示系統(tǒng)的制作，希望促進(jìn)該技術(shù)在更多的行業(yè)發(fā)揮作用。