基于VRP的三维数字化企业荣誉展厅的构建与实现苏博

基于VRP的三维数字化企业荣誉展厅的构建与实现苏博

苏博徐培培

河北省电力勘测设计研究院河北石家庄050031

摘要：以AutoCAD工程图纸为基础，结合VP-Platform三维互动仿真平台，利用3dsMax-VRay前期建模烘焙，Photoshop后期图片处理，实现了企业荣誉展厅的数字化三维互动演示，让用户全方位感受企业文化。本文介绍了虚拟企业展厅的基本实现过程与关键技术，并对实现过程中遇到的问题提出探讨。

关键词：VRP；企业荣誉展厅；虚拟现实

一、引言

虚拟现实（VirtualReality，VR）是近年来出现的高新技术，它是通过各种手段，将实体地物在PC机三维的呈现，并利用技术手段实现人机交互，使浏览者有身临其境的感觉。根据我国国情，国家自然科学基金会把虚拟现实技术列入重点研究项目。作为现代科技前沿的综合体现，VR艺术通过人机界面对复杂数据进行可视化操作与交互，是一种新的艺术语言形式。

三维数字化企业荣誉展厅利用3dsMax-VRay、Photoshop、VR-Platform等软件，把企业历年所获得的近百项荣誉在虚拟展厅中展览，利用模拟技术带给用户视觉、听觉、触觉等感官冲激。

二、数字化企业荣誉展厅制作软件

AutoCAD用于二维绘图、详细绘制、设计文档，在本项目中，使用CAD制作前期的工程图纸；3dsMax包含了模型的建立、绘制和渲染以及动画制作三大部分；VRay是一款高质量的渲染软件，基于VRay内核开发的有V-Rayfor3dsMax、Maya、Sketchup、Rhino等诸多版本。本项目主要使用V-Rayfor3dsMax；VR-Plarform虚拟现实编辑器是一款虚拟现实场景的编辑软件，可广泛应用于视景仿真、城市规划、室内设计、工业仿真、古迹复原、桥梁道路设计、军事模拟等行业。

VR技术在企业展厅和变电站及电厂方面的应用并不多见。企业展厅实地建造需要耗费大量人力、物力和财力，占用大量企业资源，且效果不理想，企业中各项荣誉并没有充分展示的平台。本文介绍了利用虚拟现实技术，构建一个三维数字化虚拟企业展厅，很好的解决了这一问题。

三、数字化企业荣誉展厅结构构成

三维数字化企业荣誉展厅包括五大展区，分别是：综合实力、精神文明与企业文化、质量安全与服务、企业信誉、科技创新与信息建设，其中奖牌近百幅，专利专有技术30余项。

通过分区，可以方便浏览者更有针对性的观看。

四、数字化企业荣誉展厅实现流程

4.1实体图片前期处理

由于受实体建构高度、拍摄距离及相机成像特点的影响，拍摄的图片往往会出现比例失调、枕形畸变、色彩失真等各种问题，针对不同问题寻找解决方案。

4.2三维模型的建立

根据三维模型的精简程度可分为精、中、简三种类型，根据建模方法可分为基于集合模型的建模技术与基于图像的建模技术两种。不同的建模方法各有其不同的优缺点。集合建模法的优点是：使用的软件丰富，技术成熟，模型精确，便于实现交互。缺点是：复杂场景建模工作量大，实时渲染对计算机要求较高，真实度不高，渲染时间长。图像建模法的优点是：场景真实感较强，不需要复杂建模，实时显示与场景内容的复杂度无关，对计算机要求相对较低[1]。缺点是：真实场景不存在时无法构造，对图像采集工作要求较高，高质量的实景图像需要高性能的摄影装备与摄影技术等。

VRP对三维模型和纹理贴图的要求较高，因此在制作过程中首先要规范建模方法，及时对三维模型进行整合优化。多边形消隐是解决此类问题最简单有效的方法[2]。

真实感图形绘制过程中，由于投影变换失去了深度信息，往往导致图形的二义性。要消除这类二义性，就必须在绘制时消除被遮挡的不可见的线或面，经过消隐得到的投影图称为物体的真实图形。利用图像空间的消隐算法（Z-buffer、扫描线Z-buffer、Warnock）对屏幕上每个像素进行判断，决定哪个多边形在该象素可见。利用此方法可极大缩短计算机运行速度和减少软件报错。

4.3纹理映射技术

纹理映射技术，是将纹理空间中的纹理像素映射到屏幕空间中。这种技术是真实感图像制作的一个重要部分，运用它可以方便快捷的制作出极具真实感的图形而不必花过多时间来考虑物体的表面细节，从而可以起到节约时间、节省面数、事半功倍的效果。而且，纹理映射能够保证在变换多边形时，多边形上的纹理也会随之变化。纹理对象通过一个单独的数字来标识，这允许OpenGL硬件能够在内存中保存多个纹理，而不需每次使用时重新加载，从而减少运算量提高工作效率。

VRP对3dsMax标准材质的凹凸、透明、光线跟踪等效果并不识别，因此，只需在物体的漫反射（Diffuse）通道添加一张基本的纹理贴图即可。[3]

4.4光照渲染与实体烘焙

灯光，是表现场景真实效果的重要部分，它在照亮场景的同时，可以提升空间的层次感，使场景更接近真实。3dsMax中提供了标准灯光和光度学灯光两种，VRay渲染引擎也提供了常用的VRayLight和VRaySun。在本项目中，主要使用了3dsMax自带的点光源配合光域网和VRayLight两种灯光方式。

对场景内各个角度的渲染测试，可快速检测场景中的错误，便于及时调整。实体烘焙前，需要对同材质的模型进行合并，以减少软件的计算时间。导出VRP后，测试场景有无错误，常见的VRP报错主要有UVW贴图错误、烘焙VRayLightMap时没有指定漫反射贴图、场景模型删除时只删除层级下的点或面而并没有将模型本体删除等，只要根据报错提示进行相应修改即可。

4.5交互设计

VRP的后期交互设计主要包括添加骨骼对象、添加GUI空间、导航图定位、指北针的添加以及场景音乐、视频的添加等。添加完成后，需要对各个物体进行有针对行的脚本设置，这也是VRP中的亮点和难点。

VRP脚本主要依靠函数来实现各种功能，方便的是，这款软件把程序语言编译成语句，对不熟悉计算机语言的制作人员来说，便可以方便快捷的使用各种脚本命令。

为了增强与周围环境交互的效果，添加了数据库功能，实现在场景中漫游时，选择任意物体可从数据库中查找数据，将物体的名称、内容等各种属性实时显示在屏幕上。然后，使用VRP中的脚本编辑器编写相应的脚本函数，数据库中的信息可以随时更新，用户在交互式漫游时，通过点击虚拟场景中的物体，提供更加详细的资料。制作完成后，便可对场景进行EXE文件编译或者输出为可网络发布的VRPIE文件。

结论

本文就基于VRP的三维数字化企业荣誉展厅的实现方法进行了阐述，对实现过程中的应用的相关技术进行了研究，就过程中遇到的一些问题提出了解决方法并得出以下结论：

（1）实现过程中对模型面数利用多边形消隐算法对模型进行线消隐和面消隐的优化，可有效加快计算机计算速度，提高工作效率；适当降低纹理图片的分辨率，会减少软件内存使用率，提高场景文件的后期运行速度。

（2）三维数字化企业荣誉展厅具有友好的图形浏览界面；强大的3D图形处理能力；任意角度、实时的3D显示及高精度的声、像、触感效果。

（3）基于VRP的三维数字化企业荣誉展厅实现周期短、可操作性强、具有创新性，可以有效节约实际建造成本。

（4）能够更直观、更便利的使浏览者对企业的荣誉历史一目了然，同时也给企业提供了一个展示企业文化、企业风采的平台。

参考文献：

[1]王娜.基于VRP的交互漫游功能的实现[J].浙江.知识经济-2011年8期

[2]秦臻楠.基于VRP的虚拟校园的构建与实现[J].江苏无锡科技信息-2011年11期