虚拟现实技术在校园漫游系统中的应用研究

文/樊宇

随着经济的发展、科技的进

步，计算机技术的发展，虚拟现

实技术应用在社会生产、人们生

活的各个领域。虚拟校园的建设

也没有问题，因此很多学校的虚

拟校园漫游系统应用而生。但是

校园漫游系统的建设过程中存在

不少问题，笔者根据自身多年的

工作经验谈谈虚拟现实技术在校

园漫游系统中的应用。

摘 要

利于提高系统的实时性。要根据校园内地貌的

实际情况，对场景实施科学的区域分割。在每

个分割的地面区域，场景要按照层次从高到低、

从粗到细合理完成模型场景的构建。方便今后

对模型进行修改与调整。

虚拟校园的场景包括地形、道路、光源

等多个不同区域组成，这些不同区域的元素大

体相似。如，校园建筑物、天空、树木等对象，

都可通过外部调用命令进来。

2 场景模型的优化与显示

校园虚拟场景其实是一个很复杂的模型，

由于在渲染过程中会随时生成很多多边形，造

成内存的大量交换，系统的实时交互速度被降

低。现阶段，即使虚拟现实硬件设备方面的性

能有所提高，但是校园场景需要处理的数据非

常多，再好的硬件设备也力所不能及。所以，

需要提高软件性能，探索更多的高效算法，现

阶段，模型的优化和快速显示技术应用的比较

多。

2.1 模型的优化

被建好的模型有时会产生一些多余的面，

少数面可能在物体的内部，也可能在其他面的

背部，所以，要及时删掉那些可不见的面片。

一些特殊情况下也可以合并面片，减少模型的

面片数。另外，合并建筑物正面的面片、删除

建筑物底部的面片，不仅对建筑物模型没有影

响，还可以有效减少面片数量。

2.2 模型的快速显示

2.2.1 场景分割方面

把虚拟的场景分割成几个区域，人们智

能看到虚拟环境中物体的一小部分，所以，渲

染时只需渲染人们可视范围内的物体模型。有

利于降低模型处理时的复杂度，提高系统的运

行速度。

2.2.2 细节等级方面

工作人员可采用几组多边形树目不同的

模型来描述同一个场景。根据多边形的实际数

量，分成不同的等级，精细的模型面数要多与

粗略的模型面。根据视点和模型之间的不同距

离，灵活切换这些模型的细节等级，降低这些

经常的复杂度，如果物体和视点之间的距离较

长，即采用粗略的模型，反之，采用精细的模型。

2.2.3 实例技术

这种技术一般应用在几个几何形状相同、

位置却不同的物体上。如，在进行校园建筑物

建模时，学校有很多的路灯，这些路灯几何形

状是一样的，位置却不一样，如果把这些路灯

全部放进内存，那么会造成空间浪费。利用实

例技术，只放一个路灯实例在内存里，在将这

个路灯进行平移、翻折、旋转，那么就可以得

到一些形状相同位置不同的路灯，有利于节省

内存的空间。

2.2.4 纹理映射方面

在虚拟场景建模时，增加场景真实感的

一个有效手段便是纹理映射。如，绘制校园内

墙壁时，可以以一个真实的图案作为文案贴在

矩形墙上。如果不采用纹理映射技术，那么在

绘制墙壁时，要把每一块砖都作为独立的矩形

来画。纹理映射技术，能有效防止每个场景细

节都需要用多边形来表达，可以有效减少模型

的多边形数量，提升显示速度。

3 实时漫游与碰撞检测方面

3.1 实时漫游

当完成虚拟场景的建模工作时，可以将

模型导进Vega 软件中开始实时漫游。（Vega

是一种模拟实时视景的驱动软件，主要用来渲

染环境、描述虚拟场景。）包括Lynx 的图形

用户界面工具箱、以计算机C 语言为基础的

Vega 函数调用库两部分。Lynx 的主要作用是

建立三维场景模型，并把它放到应用定义文件

内，然后，应用程序就能利用Vega 函数调用

库渲染驱动已经建好的三维场景模型。该系统

以场景的特点、用户漫游的快捷方便为基础，

为满足不同用户的不同需求，建立了两种漫游

系统，即手动漫游与自动漫游。

3.2 碰撞检测

为提高校园虚拟场景的真实性，漫游系统

拥有了碰撞检测功能。利用Vega 软件和Lynx

用户界面工具箱，在不需要写代码和重新编译

的前提下，通过重新设置物体或者物体某部分

的Isector Class 实现碰撞检测功能。通过将多

组Isector Class 为不同的值，限制视点只能在

一点的数据范围内移动，可以有效减少碰撞检

测的数据计算量，降低计算难度，提高碰撞检

测的效果。

4 结束语

综上所述，虚拟现实技术广泛应用于各

大高校校园漫游系统已是大势所趋，为学生提

供多种学习和生活的体验。笔者对虚拟现实在

校园漫游系统中的应用做的上述分析，希望能

对各学校今后虚拟现实校园漫游技术的发展有

一定的帮助。