基于虛擬現(xiàn)實的動物展區(qū)的設(shè)計與制作＊

李 放，徐 惠，宋金玲

（大連東軟信息學院，遼寧 大連116023）

目前，受到環(huán)境因素、人為因素等影響，動物園里的動物越來越少，當小朋友們想通過齊聲呼喊來叫醒斑馬、羚羊時，卻發(fā)現(xiàn)動物們的眼神空洞；當小朋友們想通過揮手召喚來目睹獅子、老虎時，卻發(fā)現(xiàn)得不到動物的回應(yīng)；當人們滿心期待地去尋找心儀的動物時，卻發(fā)現(xiàn)鐵籠空空如也，動物園能夠為人們提供的良好體驗越來越少。如今，虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展的如火如荼，電影院、游樂場等場所越來越多的使用這一技術(shù)，從而帶給玩家以全新體驗。因此，如何將動物園與虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行有效結(jié)合，成為了新的課題。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以有效模擬生物在自然環(huán)境中的交互行為，例如，視覺、聽覺、觸覺等。與此同時，虛擬現(xiàn)實技術(shù)利用計算機生成了一種虛擬環(huán)境，用戶通過相關(guān)設(shè)備，沉浸到該環(huán)境中，以達到“場景重現(xiàn)”的目的。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是計算機仿真的一個重要方向，其集合了計算機圖形學、數(shù)字圖像處理、人機交互技術(shù)、傳感技術(shù)等多種技術(shù)，是一門極其復雜的交叉技術(shù)，同時，也是一門前沿技術(shù)。因此，世界各國都在投入大量的人力、物力和財力，以達到領(lǐng)先的目的。美國從20世紀80年代的幾千美金到目前的數(shù)億美金的投入，由此可見其重要性。當前的虛擬現(xiàn)實項目多集中在利用HTCVive、Oculus等設(shè)備的處理上，用戶通過穿戴其頭盔，利用手柄和定位器，就可以與虛擬環(huán)境中的模型進行交互。本文也將采用HTCVive的設(shè)備進行項目的設(shè)計與制作。

2 動物園區(qū)的特點

動物園在建立之初，是用來拉近人與自然的距離，以達到寓教于樂的目的，它給城市帶來了生機與活力，同時也提供了一種放松的方式。但是，現(xiàn)在的動物園，不僅衛(wèi)生條件無法保證，動物居住的環(huán)境惡劣，而且最重要的人們的安全也無法保證。因此，我們時而會從新聞中聽見動物傷人事件。這些，都是影響人們體驗動物園樂趣的重要因素。

通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，玩家可以身處非洲草原，或在太空飛翔，這些都是傳統(tǒng)動物園無法比擬的。甚至，隨著動物模型的增多，玩家可以體驗到已經(jīng)滅絕的恐龍或是其他生物，將教育與娛樂真正地融合在一起。

3 虛擬園區(qū)的設(shè)計與制作

虛擬動物園通常由高仿真動物展示平臺、虛擬現(xiàn)實模式學習平臺等構(gòu)成。其中高仿真動物展示平臺，利用3dsmax技術(shù)進行動物園場景的搭建，以及動物模型的建立。其次采用HTCVive虛擬現(xiàn)實技術(shù)并結(jié)合Unity3D開發(fā)完成交互模式。體驗者頭戴虛擬式頭盔，在頭盔中體驗者可以看到360°的全景展示，并且能夠運用手柄進行前進的操作以及與動物的交互。這種方式突破了傳統(tǒng)人們只能遠觀動物的局限性，可以近距離觀察動物的行為，拓展了動物園的展示教育功能。

3.1 HTCVive虛擬場景漫游

利用Unity3D開發(fā)工具將場景以及模型導入到資源庫中。編寫代碼并且在Unity3D官網(wǎng)中下載HTCVive虛擬現(xiàn)實插件。具體如下：①3dsmas中利用平面+貼圖的方式，創(chuàng)建部分簡單模型與地形；②將做好的模型導出fbx格式；③創(chuàng)建Unity3D與HTCVive虛擬現(xiàn)實的連接；④通過編寫C#代碼完成場景交互；⑤通過封裝一個模擬人物移動的代碼組合，來實現(xiàn)人物在場景中的行走。

3.2 項目部分效果展示

首先是項目的開始界面，玩家通過手柄點擊開始按鈕，進入場景，如圖1所示。

圖1 開始界面

然后是進入到虛擬園區(qū)內(nèi)，可以看到多種動物，例如，黑猩猩、老虎等，如圖2～4所示。

圖2 園區(qū)場景

圖3 黑猩猩

圖4 老虎

在園區(qū)內(nèi)，利用手柄控制人物行走的方向，同時通過手柄的扳機來識別各種動物，如圖5所示。

圖5 手柄控制行走

4 結(jié)論

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的動物園區(qū)展示可以突破人們以往認知動物的界線，即“籠子”的常規(guī)模式。將玩家徹底從安全問題中解放出來，同時也打破了在動物園游玩時的時間局限問題，給玩家以真正的放松。將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與動物園區(qū)有效地結(jié)合在一起，不僅可以帶給玩家全新的體驗，而且也能給動物園的發(fā)展提供一種思路，可以說，其發(fā)展前景廣闊。