对于提高虚拟校园精密度问题的研究

引言：虚拟校园的精密度问题在很大程度上影响着用户使用时的沉浸性。因此，在虚拟校园的构建过程中，需要从多方面入手，提高精密度。本文以河南师范大学为例，对提高虚拟校园精密度的问题进行了实践和总结。

提高虚拟校园的精密度，主要从提高校园布局的精密度、提高建筑物模型的精密度和提高自然环境的精密度三方面入手。

一、提高校园布局精密度

对于校园布局的获取，有很多种方法，如实际测量、截取卫星地图、参考建筑规划图等等。

河南师范大学校内建筑物及各类设施的布局非常复杂。如果实地测量，需要很大的人力和物力，而且由于遮挡等问题，部分建筑物的测量依旧粗略。截取卫星地图的方法可以获得校园的大致布局，但由于分辨率等问题，直接用来建模非常不科学。建筑规划图是相对来说最好的一种，但实际建筑和各类设施在建设过程中容易出现改动。

分析后，我们选取以下方法：首先，根据基建处所提供的平面图和道路规划图获取建筑及道路的相关信息，并根据实际建设过程中的参数进行修改，得出更为精确的布局。然后，根据卫星地图对未进行建设或已经拆除的建筑物进行增删。最后，利用实际测量的方法，得出校园内其他设施的布局，如标志性石头、长椅、路灯等。

二、提高建筑物模型的精密度

对于提高建筑物模型的精密度，我们可以先建立比较粗糙的模型，然后从外形和质感两方面逐步细化。

本小组三维校园建筑的建模过程主要分为以下步骤：首先，利用建模软件中的基本多边形等相关工具，将建筑物的主要部分（如建筑物主体、台阶、道路）建立出来。然后，对比实际建筑，对粗摸进行修改，使得其外观基本相同。接着，利用采集到的建筑物和景物的照片，进行建筑物表面贴图。贴图过程中，应注意纹理、光照等特殊效果的使用，以提高建筑物的真实性。

我们从以下几点细节进一步提高真实性：

（1）利用我校基建设备中心制作的学院走向图、分布图等 CAD 图纸获取校园的总体平面分布图，还可以获取主要楼体和主要干道的平面结构图。

（2）对于部分建筑物的高度，很多人都是自行测量出其中一层的高度，然后根据楼层数计算出总的高度，这样所获得的数据往往比较粗略。我们从基建处获得了准确的数据，这对建模的精度有很大帮助。例如计算机学院楼的信息

表格 1计算机学院楼信息

（3）对于纹理数据，主要采用自己拍摄并绘制的方式。首先用数码相机将学校各处建筑物的各个侧面进行拍照，然后传入计算机，运用 Photoshop 进行斜切、扭曲等调整及切割原始图像、调整对比度、部分颜色填充的改动等纠正处理后，以 JPG、TGA 等格式存储，作为模型的贴图库

以东区门卫宿舍为例，可得图如下：

三、提高自然环境的精密度

虚拟校园中的自然环境主要包括树木和天空，同时，为了增强真实性，光照也是不可少的。

（1）树木

树木花草等自然景物是虚拟校园中最为常见的模型，由于树木本身复杂性和随意性，其模型创建也成为虚拟校园实现的难题之一。树木创建方法分三大类：AEC三维树木创建方法、公告牌技术的创建方法、伪三维模型的创建方法[1]。AEC三维树木创建法虽效果较好，但文件太大。公告牌技术虽然文件小，但真实性差。通过分析，我们选择公告牌技术来模拟树木群，而对需要突出表现的地方选择伪三维模型的创建方法，这样效果即做到了有效的精简，又在局部达到了应有的逼真的效果。

（2）天空

在虚拟校园场景中，添加天空来作为背景，可以更好地增强其真实感。为了在旋转场景时不改变天空的显示效果，目前常用的一种创建天空的方法是在 DirectX 中创建天空盒。现在已经比较成熟的创建天空盒的方法有三种，球体天幕、平面状天幕和长方体天幕。本系统的设计过程中采用了球体天幕，创建半球体模型并赋予无缝贴图模拟天空，其符合天空笼罩在大地自然规律。

（3）光照

光照时是通过表现出从不同的观察角度看到物体时有立体感觉，感受到物体有阴影、背面等效果，能够感受到阳光下、灯光下不同材质的物体的反光效果，明暗效果等来提高自然环境的精密度的必不可少的有效方法。

四、结束语

虚拟校园的制作是一项非常繁杂的工程，其中很多细节都值得我们去注意。只有选取合适的方法，将细节问题处理得当，才能取得良好的效果。

参考文献

[1]张津辅.谈虚拟校园模型的创建与优化技术[J].环球市场信息导报，2012，07.

作者简介

韩婷，女1990.05-，籍贯：河南省安阳市，河南师范大学计算机与信息工程学院2010级计算机科学与技术专业本科生。

陈娜，女1989.11-，籍贯：陕西省汉中市，河南师范大学计算机与信息工程学院2010级计算机与科学技术专业本科生。

杨书灿，男1991.11-，籍贯：河南省郑州市，河南师范大学计算机与信息工程学院2010级计算机科学与技术专业本科生。

（作者单位：河南师范大学计算机与信息工程学院）