基于Unity 3D的旅游景點(diǎn)漫游設(shè)計(jì)

李深森

（山東華宇工學(xué)院 設(shè)計(jì)與藝術(shù)學(xué)院，山東 德州 253034）

0 引 言

國(guó)務(wù)院印發(fā)的《“十四五”旅游業(yè)發(fā)展規(guī)劃》推斷我國(guó)將進(jìn)入大眾旅游全面發(fā)展的新階段，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為特征的智慧旅游將得到進(jìn)一步的發(fā)展。受新冠肺炎疫情的影響，實(shí)地旅游經(jīng)歷了前所未有的蕭條，尤其是出境旅游，幾乎完全停滯。除此之外，很多旅游景點(diǎn)被夸大奇談，游客滿心歡喜地到達(dá)目的地之后結(jié)果發(fā)現(xiàn)此地根本就不值得一游。所以虛擬旅游景點(diǎn)的漫游設(shè)計(jì)可以讓用戶提前體驗(yàn)旅游景點(diǎn)的美好風(fēng)光，獲得視覺(jué)感受之后再?zèng)Q定是否前往。目前有很多VR技術(shù)與旅游相結(jié)合的體驗(yàn)平臺(tái)，但大多數(shù)是無(wú)人機(jī)拍攝后再生成VR全景視頻。本文著重介紹3ds Max軟件三維模型創(chuàng)建與Unity 3D軟件的結(jié)合，以及常用Unity 3D UGUI系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

1 項(xiàng)目制作流程

將旅游景點(diǎn)以漫游交互的方式呈現(xiàn)給用戶，項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中涉及的場(chǎng)景模型和貼圖材質(zhì)等皆來(lái)源于真實(shí)的旅游場(chǎng)景，首先通過(guò)全景拍攝裝備、無(wú)人機(jī)等進(jìn)行實(shí)景拍攝，采集材質(zhì)紋理貼圖和現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的平面設(shè)計(jì)圖，通過(guò)Photoshop軟件處理材質(zhì)貼圖和紋理效果，并將其應(yīng)用于虛擬場(chǎng)景的模型中，最終在Unity 3D軟件中搭建平臺(tái)，導(dǎo)入三維模型并添加攝像機(jī)、音效、頁(yè)面控件、燈光等效果，最終完成渲染發(fā)布。具體流程圖如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目工作流程

2 創(chuàng)建三維模型

旅游景點(diǎn)的場(chǎng)景主要是通過(guò)3ds Max軟件創(chuàng)建并導(dǎo)出fbx文件，某旅游景點(diǎn)的效果圖如圖2所示。Autodesk 3D Studio Max簡(jiǎn)稱3ds Max，是一款功能全面的三維建模工具軟件。三維模型的創(chuàng)建通過(guò)多邊形建模來(lái)實(shí)現(xiàn)，輔助樣條線建模和基本幾何體搭建。創(chuàng)建模型需事先了解場(chǎng)景的整體布局、建筑結(jié)構(gòu)、建筑風(fēng)格，然后再通過(guò)3ds Max軟件進(jìn)行創(chuàng)建。下面介紹三維模型（以3ds Max創(chuàng)建模型為例）具體的創(chuàng)建規(guī)范：

圖2 旅游景點(diǎn)俯瞰圖

單位設(shè)置。在創(chuàng)建模型之前先設(shè)置好單位，同一個(gè)場(chǎng)景中所涉場(chǎng)景模型的單位要統(tǒng)一，模型與模型之間的比例要準(zhǔn)確，與Unity 3D中的單位設(shè)置要保持一致，真實(shí)場(chǎng)景的創(chuàng)建單位一般為米。

面數(shù)控制。由于本模型用于虛擬體驗(yàn)，并不需要?jiǎng)?chuàng)建過(guò)于精細(xì)的模型，換言之就是在創(chuàng)建模型的過(guò)程中使模型的面數(shù)最少，為了與Unity 3D軟件相結(jié)合，多邊形建模的面最好是三邊面或四邊面，最好不要出現(xiàn)多邊面，從而避免模型在Unity 3D軟件中運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)穿插。

模型文件。模型創(chuàng)建完成后要?dú)w整模型文件，看不到的面（如房子的底部）可以刪除，實(shí)現(xiàn)最大限度的優(yōu)化。為方便后續(xù)的UVW展開(kāi)，需要將模型中斷開(kāi)的點(diǎn)予以合并，將多余而孤立的點(diǎn)移除，這里強(qiáng)調(diào)一下是移除而不是直接刪除，刪除容易影響到面，所以一定要通過(guò)backspace快捷鍵來(lái)移除多余而孤立的點(diǎn)。模型命名要規(guī)范，不要使用中文來(lái)命名，命名不要重復(fù)，并且貼圖的命名要合理。

建模技巧。通過(guò)3ds Max軟件創(chuàng)建模型時(shí)，最好是通過(guò)可編輯多邊形來(lái)創(chuàng)建模型，通過(guò)調(diào)整點(diǎn)、線、面來(lái)調(diào)整模型，最好不要通過(guò)可編輯網(wǎng)格來(lái)創(chuàng)建模型，因?yàn)榭删庉嬀W(wǎng)格最終烘焙時(shí)容易出現(xiàn)三邊面（又稱三角面）。創(chuàng)建模型時(shí)容易出現(xiàn)分層創(chuàng)建，但是創(chuàng)建完成后要塌陷成一個(gè)完整的模型，最好是用一個(gè)完整的建筑物塌陷成一個(gè)完整的模型。塌陷時(shí)可以按建筑或區(qū)域（比如居民樓、廣場(chǎng)、超市等）來(lái)塌陷，不要跨區(qū)域塌陷。

以旅游景點(diǎn)中的一個(gè)單體建筑為例，具體分析其模型創(chuàng)建的過(guò)程和技巧，如圖3所示。

圖3 場(chǎng)景單體建筑設(shè)計(jì)

首先是單位設(shè)置，將場(chǎng)景中所有模型的單位統(tǒng)一設(shè)置為米。開(kāi)始制作車(chē)站模型，從下往上建造模型。首先通過(guò)樣條線中的矩形樣條線來(lái)創(chuàng)建合適大小的矩形，更改角半徑參數(shù)，使其符合模型的比例和結(jié)構(gòu)，將X軸、Y軸、Z軸的坐標(biāo)值置零，使模型位于視圖中心，便于后續(xù)的UVW展開(kāi)和UVW貼圖。

將修改后的矩形樣條線轉(zhuǎn)化為可編輯多邊形，可以通過(guò)擠出或輪廓命令來(lái)調(diào)節(jié)模型的結(jié)構(gòu)，但是對(duì)于比較規(guī)則的模型，可以將視圖切換至前視圖或左視圖，選擇邊界線，通過(guò)移動(dòng)工具和縮放工具同時(shí)結(jié)合使用shift鍵，完成整體模型的創(chuàng)建，如圖4、圖5所示。

圖4 單體建筑模型前視圖

圖5 單體建筑模型效果圖

為便于UVW展開(kāi)和UVW貼圖，將模型拆分為4個(gè)部分，如圖6所示，最后通過(guò)修改器面板的兩次對(duì)稱完成完整的模型創(chuàng)建。

圖6 模型拆分圖

將模型導(dǎo)出為obj格式的文件，將UVW展開(kāi)的貼圖保存為JPG格式的文件，并通過(guò)Photoshop繪制貼圖文件。Unity 3D引擎對(duì)模型的材質(zhì)有一定的要求，Unity 3D僅支持3ds Max文件中的標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)和多維子對(duì)象材質(zhì)，而且還要求多維子對(duì)象的子材質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)。

3 搭建場(chǎng)景

將三維模型導(dǎo)入U(xiǎn)nity 3D軟件，Unity 3D軟件是目前主流的游戲開(kāi)發(fā)引擎。尤其是在VR設(shè)備的開(kāi)發(fā)中，Unity 3D游戲開(kāi)發(fā)引擎占有統(tǒng)治地位。此外，Unity 3D獨(dú)有的沉浸感和互動(dòng)性可給用戶帶來(lái)強(qiáng)烈逼真的感官?zèng)_擊，使用戶獲得身臨其境的感官體驗(yàn)。

在Unity官方網(wǎng)站上下載Unity 5.x版本軟件并安裝，安裝完成后進(jìn)行Unity資源安裝。創(chuàng)建空的Unity 3D工程，創(chuàng)建文件夾分別命名為Resources、Scene、Script。Resources文件夾中存放模型和貼圖文件，Scene文件夾中存放工程文件，Script文件夾中存放代碼文件。

將模型拖到場(chǎng)景中，調(diào)整模型的大小和位置，可適當(dāng)添加環(huán)境光讓場(chǎng)景更加明亮清晰。

4 設(shè)置漫游動(dòng)畫(huà)

通過(guò)iTween path插件制作路徑動(dòng)畫(huà)，itween是一個(gè)動(dòng)畫(huà)庫(kù)，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)、晃動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、控制音頻等功能，借助itween使攝像機(jī)按規(guī)定的路線運(yùn)動(dòng)。在Hierarchy視圖中選中要綁定iTweenPath組件的對(duì)象，點(diǎn)擊Component，選擇上面圖中的Pixelplacement，選中ITweenPath，可以看到在Inspector視圖中的GameObject物體上已有ITween Path(Script)屬性。

iTween的核心是數(shù)值插值，也就是給iTween兩個(gè)數(shù)值（開(kāi)始值、結(jié)束值），它會(huì)自動(dòng)生成一些中間值，即只需定義開(kāi)始值和結(jié)束值，中間的過(guò)程iTween就會(huì)自動(dòng)設(shè)置完成。這些數(shù)值主要為數(shù)字、坐標(biāo)點(diǎn)、角度、物體大小、物體顏色、音量大小等。它主要包含兩個(gè)文件：iTween.cs和iTweenPath.unitypackage（編輯路徑時(shí)用）。將iTween.cs文件放置在Plugins目錄中即可。

Itween有很多種動(dòng)畫(huà)方法，而且每種動(dòng)畫(huà)方法有多種執(zhí)行方式，比如從原位置移動(dòng)到目標(biāo)位置（MoveTo）、隨時(shí)間移動(dòng)游戲?qū)ο蟮奈恢茫∕oveAdd）等，每個(gè)方法一般有兩種加載方式：最小定制選項(xiàng)和完全定制選項(xiàng)，參數(shù)為：

MoveTo (GameObject target, Vector3 position, float time)

MoveTo (GameObject target, Hashtable args)

在漫游場(chǎng)景項(xiàng)目中，主要是通過(guò)控制攝像機(jī)的移動(dòng)、淡入淡出等來(lái)實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的漫游，讓受眾可以通過(guò)攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)來(lái)感受場(chǎng)景的變化，體驗(yàn)美輪美奐的場(chǎng)景。

本項(xiàng)目中的漫游控制部分代碼為：

發(fā)布的時(shí)候可以選擇導(dǎo)出的形式（如網(wǎng)頁(yè)、PC、iOS、安卓等），根據(jù)項(xiàng)目要求選擇合適的平臺(tái)發(fā)布，也可以導(dǎo)出exe文件直接觀看。

5 結(jié) 論

本項(xiàng)目主要是結(jié)合使用Unity 3D軟件和3ds Max軟件進(jìn)行旅游景點(diǎn)的漫游設(shè)計(jì)，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅能還原優(yōu)美壯觀的自然風(fēng)景，還能詳盡生動(dòng)地描述歷史古跡，便于用戶網(wǎng)上沉浸式領(lǐng)略旅游景點(diǎn)的風(fēng)貌，并選擇前往旅游，提高實(shí)地旅游質(zhì)量，同時(shí)，針對(duì)疫情期間不便實(shí)地游玩的情況，也可使受眾足不出戶便可切實(shí)感受旅游景點(diǎn)的風(fēng)貌和文化氣息。