2024年3月9日发(作者：拜访天)
科技资讯2018 NO.10SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATIONDOI：10.16661/.1672-3791.2018.10.014信 息 技 术基于HTC Vive和Unity3D的虚拟现实校园漫游系统开发研究李婧晖 甘胜江(成都师范学院计算机科学学院 四川成都 611130)摘 要：虚拟现实漫游系统以校园漫游为开发目标，结合HTC Vive设备，利用Unity3D引擎进行开发，提供了近乎真实的三维虚拟环境。用户使用头戴设备和手柄可以在某个空间内实现精准度极高的移动定位，从而实现在虚拟校园环境中的自由移动以及与环境互动。关键词：虚拟现实 HTC Vive Unity3D 校园漫游中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2018)04(a)-0014-02虚拟现实技术就是利用电脑创建一个三维的虚拟世界，用户可以通过辅助手段沉浸入其中，并和这个虚拟世界发生交互。但是这个虚拟的世界并不存在，是虚拟创造的，在这个创建的场景中，发生的任何事情都不会与真实世界产生[1]实质上的联系。虚拟世界创建的时候，可以参考真实世界中的物理现象和社会文化。实际应用的时候，合成的虚拟世界和人的精神世界相互作用，人感受的都是虚拟世界。Unity3D是如今最火爆的一款游戏开发引擎，它可以让开发者轻松的创建各类型的互动内容，例如：虚拟现实、实时三维动画、三维视频游戏、可视化建筑等，具有优秀的实[2]用性和简便性。1 虚拟校园漫游系统的开发流程虚拟现实漫游系统的开发目标为，基于学校的真实环境，创建虚拟三维校园场景，用户使用HTC Vive沉浸在校园场景中，通过手柄操作漫游整个校园，犹如真的在校园中漫步。该系统开发流程主要分为三步：(1)基于校园CAD图纸，创建整个校园建筑、地面、景观的三维模型，主要是利用三维建模工具3DMax。(2)将三维模型导入Unity3D，在Unity3D进行设置与制作。(3)连接HTC Vive，利用脚本进行设置和制作，将模型与Unity3D连接，实现用户与虚拟校园间的互动。2 虚拟校园漫游系统的关键技术虚拟校园漫游系统再现了校园的真实环境，重要的是提供了漫游和交互功能，尤为关键的是使用了虚拟显示头盔设备，让用户可以沉浸在虚拟场景中。该系统采用的关键技术主要有以下4种。2.1 HTC Vive设备用户利用HTC Vive手柄的pad键，点击PAD键时，会出现一个弯曲的箭头指向地面，当再次点击即可移动到指定的位置。用户通过移动自身的方向来改变视角，通过这种方式让体验者的沉浸感达到最强。另外需要编写互动脚本，处理碰撞事件，然后将其指定给待检测对象。2.2 3D拾取在漫游过程中，允许用户通HTC Vive手柄选中虚拟环14科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION境中的物体进行操作，这时就需要3D拾取技术。3D拾取技术的基本思想非常简单，由摄影机和屏幕上的鼠标点击位置确定一条射线，射线射向3D世界，最先和此射线相交的物体就是被选中的物体。2.3 碰撞检测碰撞器是一群组件，Unity3D中利用的就是碰撞器来检测对象之间的碰撞行为。比如：Box Collider(盒碰撞器)、Capsule Collider(胶囊碰撞器)、Mesh Collider(网格碰撞器)、Sphere Collider(球碰撞器)等。碰撞器实现步骤如下：(1)为需要进行碰撞检测的对象添加碰撞器并修改其size属性，确保其能将待检测对象完全包围。(2)设置碰撞器的Is
Trigger属性设置为ture。(3)将JavaScript脚本绑定到待检测对象上。2.4 VR插件校园VR漫游的成功实现离不开unity官方自带的一些插件，因此，正确配置VR的相关插件也就尤为重要，下面是配置VR插件的具体步骤：(1)设置Steam VR。SteamVR
SDK是一个由 Valve 提供的官方库，以简化Vive开发。当前在Asset商店中是免费的，它同时支持Oculus Rift和HTC
Vive。同时选中[CameraRig]和[SteamVR]，将它们拖到结构窗口，调整坐标位置使其Y坐标为0。(2)导入Vive Input
Utility。将Vive Pointers导入场景之中，添加ViveCollider，将两者的世界坐标设置成和CamerRig一致。为地形添加“Teleportable”脚本，在EventRaycaster上添加组件脚本“Projectile Generator”脚本，最后修改Velocity属性改变线的弧度即可实现摄像头移动功能。3 虚拟现实校园漫游系统的实现3.1 资料准备该系统构建在一个真实的校园环境的基础上，为了尽可能地达到仿真效果，让系统场景呈现出与校园实景一致的效果，需要先获取校园的完整CAD图，根据CAD图进行建模；通过拍照等方式收集各种素材贴图，用于在模型表面贴上素材以后显得与真实场景尽量一致，整理好贴图文件夹，以便后期调用和查看；下载其他资源或引用自带的一些资源。
信 息 技 术3.2 模型构建制作校园环境时，为了减少每次载入的模型数量，先将整个校园场景分割成多个子场景，以加快系统加载速度，提升用户体验。校园环境中包含了教学楼、图书馆、体育馆、体育场、食堂、宿舍等大量3D模型，因此，根据CAD图纸进行整体布局，然后根据实际情况对校园场景进行更加细致的搭建。3.3 Unity3D制作(1)将FBX文件导入Unity3D，导入的模型比例可能有些不对，可在Scale处进行简单设置，位置可通过手动拖动或输入数值来确定。(2)制作地形Terrain，设置地形的大小，并给地形赋予材质；制作Main Camera(相机)、Directional
light(方向光)、Point light(点光源)、Skybox(天空盒)和First
Person Control(漫游控制器)；调节Main Color、Shader类型并进行碰撞设置。(3)编写C#脚本，实现交互功能。包括昼夜场景切换、建筑信息显示，前者用于切换白天和夜景模式，用户利用菜单设置显示白天或者夜景；后者使得用户在漫游过程中用手柄点击校园中物体时，查看其相关信息或对其进行某种操作，比如：拾取某个物体。3.4 手柄控制移动通过手柄控制在场景中漫游是系统的主要功能，该功能通过利用HTC Vive手柄和头盔控制摄影机运动， 实现用户以第一人称视角对整个校园环境的漫游。主要使用了两个脚本和。(1)ChTra是为了获取头部Y轴方向的转动和在X轴、Z轴方向的移动。并将其赋值给脚本绑定的对象上。(2)Mo是为(上接13页)头，应该在路由器里保存相关的数据信息，为以后进行网络配置奠定坚实的基础；第二，需要对网络的实用性和安全性进行设置，根据计算机系统和用户自身的状况来设立内容。2.2 管理计算机网络故障问题用户在使用计算机网络时，最常见的问题类别是网络故障问题，只有把网络故障解决好，才能保证计算机网络能够安全可靠的运行。对计算机网络故障进行管理时，一般利用软件进行科学合理的分析，分析数据传输链条故障时，包括专线和管线，分析网络设备故障时，包括路由器和交换机，还有分析软件故障等。为了能够让计算机网络安全可靠的运行，就应该对故障进行分析，找到相关的信息和素材，确定对应的解决手段和预防对策，同时还要定期检测和更新计算机网络系统，最终制定一份相应的解决方案。2.3 管理计算机网络安全对于计算机网络安全管理来说，它包含各种各样的内容，例如：实行网络风险评估体系，要想更好地检查计算机网络的安全性和可靠性，就必须采取对应的评估手段来对其进行检查;与此同时，还要达成计算机网络安全管理系统性的目标，在系统中加强软件管理的同时，也要安装下载相关的安全防护软件，要注意的是，必须选用可靠性能高的软件进行下载安装，这在一定程度上保证了计算机网络的安全可靠性，从而使软件的管理和功效成效大大提高。2018 NO.10SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯了控制用户的移动，根据 ()获取在TouchPad中按下的位置信息，然后与(0，1)点求夹角，再根据这个角度判断按下的键是手柄TouchPad的上、下、左、右。 移动方向根据绑定ChTra这个脚本的transform信息。以此实现头盔转动控制移动的方向，以及的上、下、左、右控制移动的向前、向左、向右、向后移动。
4 结语本文使用3DMAX进行校园场景建模，利用Unity3D作为开发平台，结合HTC Vive手柄和头盔开发了一套沉浸式虚拟校园漫游系统。系统为体验者提供了一个几乎真实的虚拟校园环境，用户佩戴头盔并使用手柄就可以在这个校园环境中漫游。文中讨论并实现了在Unity3D和HTC Vive平台上构建虚拟现实校园漫游系统的关键技术。这些技术同样可以应用于其他相关的虚拟现实和仿真领域。参考文献[1] 朱惠娟.基于Unity3D的虚拟漫游系统[J].计算机系统应用,2012,21(10):36-38.[2] 干建松.基于Unity3d的室内漫游的关键技术研究[J].盐城工学院学报,2011,24(4):56-59.除此之外，还应该对计算机网络的性能管理和优化加以重视，特别是要注重信道利用率及宽带利用率这两个指标，这对提高宽带的利用率是很有帮助的。3 结语对于计算机网络的维护和管理来说，只有阻挡计算机病毒和木马的袭击，才能保证计算机能够安全可靠的运行，同时也大大方便了人们的日常生活和工作，具有很深远的现实意义。计算机网络在进行管理和维护时，还要把计算机网络具备的开发性和共享性考虑周全，对安全防护软件和分析软件要加以利用，一旦在计算机网络中发现病毒或木马，就能够及时发现并查杀，这在一定程度上能够保证人们使用网络的安全，从而大大提高了计算机的运行使用效率。参考文献[1] 曾德明.计算机网络可靠性的优化方法分析[J].太原城市职业技术学院学报,2011(7):173-174.[2] 杨永刚.计算机网络安全技术的影响因素与防范措施[J].中国管理信息化,2010(18):81-83.[3] 邓玉清.计算机网络信息安全的实现技术分析[J].科技信息:学术版,2007(24):516-517.[4] 张慧勇.对计算机网络的维护及管理的分析[J].软件,2012(10):99-100. 科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION15
2024年3月9日发(作者：拜访天)
科技资讯2018 NO.10SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATIONDOI：10.16661/.1672-3791.2018.10.014信 息 技 术基于HTC Vive和Unity3D的虚拟现实校园漫游系统开发研究李婧晖 甘胜江(成都师范学院计算机科学学院 四川成都 611130)摘 要：虚拟现实漫游系统以校园漫游为开发目标，结合HTC Vive设备，利用Unity3D引擎进行开发，提供了近乎真实的三维虚拟环境。用户使用头戴设备和手柄可以在某个空间内实现精准度极高的移动定位，从而实现在虚拟校园环境中的自由移动以及与环境互动。关键词：虚拟现实 HTC Vive Unity3D 校园漫游中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2018)04(a)-0014-02虚拟现实技术就是利用电脑创建一个三维的虚拟世界，用户可以通过辅助手段沉浸入其中，并和这个虚拟世界发生交互。但是这个虚拟的世界并不存在，是虚拟创造的，在这个创建的场景中，发生的任何事情都不会与真实世界产生[1]实质上的联系。虚拟世界创建的时候，可以参考真实世界中的物理现象和社会文化。实际应用的时候，合成的虚拟世界和人的精神世界相互作用，人感受的都是虚拟世界。Unity3D是如今最火爆的一款游戏开发引擎，它可以让开发者轻松的创建各类型的互动内容，例如：虚拟现实、实时三维动画、三维视频游戏、可视化建筑等，具有优秀的实[2]用性和简便性。1 虚拟校园漫游系统的开发流程虚拟现实漫游系统的开发目标为，基于学校的真实环境，创建虚拟三维校园场景，用户使用HTC Vive沉浸在校园场景中，通过手柄操作漫游整个校园，犹如真的在校园中漫步。该系统开发流程主要分为三步：(1)基于校园CAD图纸，创建整个校园建筑、地面、景观的三维模型，主要是利用三维建模工具3DMax。(2)将三维模型导入Unity3D，在Unity3D进行设置与制作。(3)连接HTC Vive，利用脚本进行设置和制作，将模型与Unity3D连接，实现用户与虚拟校园间的互动。2 虚拟校园漫游系统的关键技术虚拟校园漫游系统再现了校园的真实环境，重要的是提供了漫游和交互功能，尤为关键的是使用了虚拟显示头盔设备，让用户可以沉浸在虚拟场景中。该系统采用的关键技术主要有以下4种。2.1 HTC Vive设备用户利用HTC Vive手柄的pad键，点击PAD键时，会出现一个弯曲的箭头指向地面，当再次点击即可移动到指定的位置。用户通过移动自身的方向来改变视角，通过这种方式让体验者的沉浸感达到最强。另外需要编写互动脚本，处理碰撞事件，然后将其指定给待检测对象。2.2 3D拾取在漫游过程中，允许用户通HTC Vive手柄选中虚拟环14科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION境中的物体进行操作，这时就需要3D拾取技术。3D拾取技术的基本思想非常简单，由摄影机和屏幕上的鼠标点击位置确定一条射线，射线射向3D世界，最先和此射线相交的物体就是被选中的物体。2.3 碰撞检测碰撞器是一群组件，Unity3D中利用的就是碰撞器来检测对象之间的碰撞行为。比如：Box Collider(盒碰撞器)、Capsule Collider(胶囊碰撞器)、Mesh Collider(网格碰撞器)、Sphere Collider(球碰撞器)等。碰撞器实现步骤如下：(1)为需要进行碰撞检测的对象添加碰撞器并修改其size属性，确保其能将待检测对象完全包围。(2)设置碰撞器的Is
Trigger属性设置为ture。(3)将JavaScript脚本绑定到待检测对象上。2.4 VR插件校园VR漫游的成功实现离不开unity官方自带的一些插件，因此，正确配置VR的相关插件也就尤为重要，下面是配置VR插件的具体步骤：(1)设置Steam VR。SteamVR
SDK是一个由 Valve 提供的官方库，以简化Vive开发。当前在Asset商店中是免费的，它同时支持Oculus Rift和HTC
Vive。同时选中[CameraRig]和[SteamVR]，将它们拖到结构窗口，调整坐标位置使其Y坐标为0。(2)导入Vive Input
Utility。将Vive Pointers导入场景之中，添加ViveCollider，将两者的世界坐标设置成和CamerRig一致。为地形添加“Teleportable”脚本，在EventRaycaster上添加组件脚本“Projectile Generator”脚本，最后修改Velocity属性改变线的弧度即可实现摄像头移动功能。3 虚拟现实校园漫游系统的实现3.1 资料准备该系统构建在一个真实的校园环境的基础上，为了尽可能地达到仿真效果，让系统场景呈现出与校园实景一致的效果，需要先获取校园的完整CAD图，根据CAD图进行建模；通过拍照等方式收集各种素材贴图，用于在模型表面贴上素材以后显得与真实场景尽量一致，整理好贴图文件夹，以便后期调用和查看；下载其他资源或引用自带的一些资源。
信 息 技 术3.2 模型构建制作校园环境时，为了减少每次载入的模型数量，先将整个校园场景分割成多个子场景，以加快系统加载速度，提升用户体验。校园环境中包含了教学楼、图书馆、体育馆、体育场、食堂、宿舍等大量3D模型，因此，根据CAD图纸进行整体布局，然后根据实际情况对校园场景进行更加细致的搭建。3.3 Unity3D制作(1)将FBX文件导入Unity3D，导入的模型比例可能有些不对，可在Scale处进行简单设置，位置可通过手动拖动或输入数值来确定。(2)制作地形Terrain，设置地形的大小，并给地形赋予材质；制作Main Camera(相机)、Directional
light(方向光)、Point light(点光源)、Skybox(天空盒)和First
Person Control(漫游控制器)；调节Main Color、Shader类型并进行碰撞设置。(3)编写C#脚本，实现交互功能。包括昼夜场景切换、建筑信息显示，前者用于切换白天和夜景模式，用户利用菜单设置显示白天或者夜景；后者使得用户在漫游过程中用手柄点击校园中物体时，查看其相关信息或对其进行某种操作，比如：拾取某个物体。3.4 手柄控制移动通过手柄控制在场景中漫游是系统的主要功能，该功能通过利用HTC Vive手柄和头盔控制摄影机运动， 实现用户以第一人称视角对整个校园环境的漫游。主要使用了两个脚本和。(1)ChTra是为了获取头部Y轴方向的转动和在X轴、Z轴方向的移动。并将其赋值给脚本绑定的对象上。(2)Mo是为(上接13页)头，应该在路由器里保存相关的数据信息，为以后进行网络配置奠定坚实的基础；第二，需要对网络的实用性和安全性进行设置，根据计算机系统和用户自身的状况来设立内容。2.2 管理计算机网络故障问题用户在使用计算机网络时，最常见的问题类别是网络故障问题，只有把网络故障解决好，才能保证计算机网络能够安全可靠的运行。对计算机网络故障进行管理时，一般利用软件进行科学合理的分析，分析数据传输链条故障时，包括专线和管线，分析网络设备故障时，包括路由器和交换机，还有分析软件故障等。为了能够让计算机网络安全可靠的运行，就应该对故障进行分析，找到相关的信息和素材，确定对应的解决手段和预防对策，同时还要定期检测和更新计算机网络系统，最终制定一份相应的解决方案。2.3 管理计算机网络安全对于计算机网络安全管理来说，它包含各种各样的内容，例如：实行网络风险评估体系，要想更好地检查计算机网络的安全性和可靠性，就必须采取对应的评估手段来对其进行检查;与此同时，还要达成计算机网络安全管理系统性的目标，在系统中加强软件管理的同时，也要安装下载相关的安全防护软件，要注意的是，必须选用可靠性能高的软件进行下载安装，这在一定程度上保证了计算机网络的安全可靠性，从而使软件的管理和功效成效大大提高。2018 NO.10SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯了控制用户的移动，根据 ()获取在TouchPad中按下的位置信息，然后与(0，1)点求夹角，再根据这个角度判断按下的键是手柄TouchPad的上、下、左、右。 移动方向根据绑定ChTra这个脚本的transform信息。以此实现头盔转动控制移动的方向，以及的上、下、左、右控制移动的向前、向左、向右、向后移动。
4 结语本文使用3DMAX进行校园场景建模，利用Unity3D作为开发平台，结合HTC Vive手柄和头盔开发了一套沉浸式虚拟校园漫游系统。系统为体验者提供了一个几乎真实的虚拟校园环境，用户佩戴头盔并使用手柄就可以在这个校园环境中漫游。文中讨论并实现了在Unity3D和HTC Vive平台上构建虚拟现实校园漫游系统的关键技术。这些技术同样可以应用于其他相关的虚拟现实和仿真领域。参考文献[1] 朱惠娟.基于Unity3D的虚拟漫游系统[J].计算机系统应用,2012,21(10):36-38.[2] 干建松.基于Unity3d的室内漫游的关键技术研究[J].盐城工学院学报,2011,24(4):56-59.除此之外，还应该对计算机网络的性能管理和优化加以重视，特别是要注重信道利用率及宽带利用率这两个指标，这对提高宽带的利用率是很有帮助的。3 结语对于计算机网络的维护和管理来说，只有阻挡计算机病毒和木马的袭击，才能保证计算机能够安全可靠的运行，同时也大大方便了人们的日常生活和工作，具有很深远的现实意义。计算机网络在进行管理和维护时，还要把计算机网络具备的开发性和共享性考虑周全，对安全防护软件和分析软件要加以利用，一旦在计算机网络中发现病毒或木马，就能够及时发现并查杀，这在一定程度上能够保证人们使用网络的安全，从而大大提高了计算机的运行使用效率。参考文献[1] 曾德明.计算机网络可靠性的优化方法分析[J].太原城市职业技术学院学报,2011(7):173-174.[2] 杨永刚.计算机网络安全技术的影响因素与防范措施[J].中国管理信息化,2010(18):81-83.[3] 邓玉清.计算机网络信息安全的实现技术分析[J].科技信息:学术版,2007(24):516-517.[4] 张慧勇.对计算机网络的维护及管理的分析[J].软件,2012(10):99-100. 科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION15