(VR虚拟现实)虚拟现实技术实验指导书.docx

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1、VR 虚拟现实虚拟现实技术试验指导书虚拟现实技术试验指导书计算机科学与工程学院数字媒体教研室2023 年 9 月前言虚拟现实技术试验简介虚拟现实(VirtualReality，简称 VR，又译作灵境、幻真)是近年来消灭的高技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，供给使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以准时、没有限制地观看三度空间内的事物。虚拟现实旅游/虚拟城市漫游观众融合模式运用三维动画 /3Dmax、虚拟现实引擎U3D、大屏幕显示、人机互动等先进技术，观众可以通过操纵杆在城市、厂区、建筑小区等三维模型场景中进展主动自主

2、式漫游，从而了解企业、建筑小区乃至城市将来规划及进展方向。考虑到学时为 24 学时，让学生做大量涉及到艺术创作的试验明显也不太现实，因此， 在试验设计时打算以单一内容，从简洁练习到简洁场景过渡的培育方式为主，以培育学生最终能自己独立创作力气为主，力图培育学生举一反三的高素养力气。但至于如何变动更适合教学要求，这有待专家的指导和在实际试验过程中完善。也因此，以下试验内容仅为建议承受。一、试验课程任务与要求1. 试验目的虚拟技术试验教学是为了将学生的计算机操作力气、艺术设计力气与应用实践结合起来，引导学生由浅入深地把握虚拟现实场景的实现，让学生初步具备实际应用的虚拟现实技术场景制作的根底。2. 试

3、验根本要求以作品为主要表现形式(1) 上机前应预习试验操作内容；(2) 预备好作品操作步骤，上机调试、运行；(3) 递交试验结果的作品并演示作品；(4) 写出试验报告。二、试验学时安排(1) 3Dmax 根本体及扩展根本体的使用4 学时(2) 3Dmax 二维转三维，布尔运算、修改图形4 学时(3) 3Dmax 多边形建模场景合并2 学时(4) 3Dmax 材质与贴图2 学时(5) U3D 导入模型、根本设置2 学时(6) U3D 烘焙光影贴图2 学时(7) U3D 植物、水面特效等2 学时(8) 连续加载场景漫游2 学时(9) 虚拟现实系统综合实例2 学时(10) 考试2 学时三、试验报告格

4、式试验报告姓名：学号：试验日期： 试验题目： 试验目的： 试验内容： 试验结果：四、试验考核(1) 试验签到；(2) 上机实际操作，验收；(3) 试验设计报告。五、试验仪器设备要求(1) 设备数量能适应学生人数；(2) 有 3DMAX、U3D 等试验环境；六、教材及参考书1. 刘光然，虚拟现实技术，清华大学出版社，20232. 网冠科技，3dmax9.0 中文版根底培训百例，机械工业出版社，20233. 3dsmax8 立体造型触类旁通百例，机械工业出版社，20234. ，3dmax 根底建模网络教程试验一 3Dmax 根本体及扩展根本体的使用一试验目的及要求1. 生疏并练习 3dmax 各种

5、根本操作2. 生疏并练习 3dmax 标准根本体的使用3. 生疏并练习 3dmax 扩展根本体的使用二试验内容1. 生疏 3DSMAX 的工作界面。2. 生疏 3DSmax 现成的三维物体(1) 标准根本体：长方体、球体、圆柱体、圆环、茶壶、圆锥体、几何球体、管状体、四棱锥、平面。(2) 扩展根本体：异面体、切角长方体、油罐，纺锤，油桶、球棱柱、环形波，软管，环形结、切角圆柱体、胶囊、L-Ext,C-Ext、棱柱。2. 应用工具栏、命令面板、视图把握区。(1) 工具栏选择工具移开工具渲染(2) 命令面板：创立面板：用于创立对象。修改面板：对已创立的对象进展修改。(3) 视图把握区缩放单个视图、

6、缩放全部视图、显示全部、全部视图显示全部。放大框选区域、平移视图、视图旋转、单屏显示。3. 小技巧(1) shift+移动复制(2) 视图的切换1. P透视图Perspective)2. F前视图Front)3. T顶视图Top)4. L左视图Left)(3) F9渲染上一个视图(4) Shift+Q渲染当前视图(5) W移动(6) 单位设置：自定义单位设置三试验步骤1. 使用标准根本体制作凉亭(1) 在标准根本体中选择 Box 按钮，在界面上画出长方形立方体：(2) 适当的调整立方体的高度，并制作凉亭的的四根柱子：(3) 用切角圆柱来制作柱子并利用复制来复制4 根同样的柱子：(4) 制作凉亭

7、的屋顶：利用圆锥然后设置圆锥的边数即可：2. 使用扩展根本体制作沙发：(1) 利用切角长方体制作沙发的靠背(2) 利用复制关系复制出其他切角长方体，并适当的调整的他们的长度和宽度的比例，还有切角：3. 使用扩展根本体制作凉亭：(1) 在样条曲线中选中线条并画出碗的边缘图形，留意调整轴心位置(2) 选中需要调整的顶点集，调整位置，右键点击平滑(3) 再选中车削命令：试验二 3Dmax 二维转三维，布尔运算、放样一 试验目的及要求1. 练习二维物体转化为三维物体的文字、轮廓、倒角、可渲染样条线等2. 练习布尔运算3. 练习样条线的修改二 试验内容1. 二维图形线、圆形、弧、多边形、文本、截面、矩形

8、、椭圆形、圆环、星形、螺旋线2. 线的把握(1) 修改面板：可对线进展“移动”、“删除”等操作。(2) 线条顶点的四种状态：Bezier 角点、Bezier、角点、光滑。假设把握杆不能动，按F8 键(3) 编辑样条线：修改器面片/样条线编辑编辑样条线，其作用是对除了“线” 以外的其它二维图形进展修改。3. 线的修改面板(1) 步数：把握线的分段数，即“圆滑度”。(2) 轮廓：将当前曲线按偏移数值复制出另外一条曲线，形成双线轮廓，假设曲线不是闭合的，则在加轮廓的同时进展封闭。负数为外偏移，正数为内偏移。(3) 优化：用于在曲线上参与节点。(4) 附加：将两条曲线结合在一起。(5) 圆角：把线的尖

9、角倒成圆角。4. 二维转三维的命令(1) 挤出：使二维图形产生厚度。例子：桌子(2) 车削：可使二维图形沿着一轴向旋转生成三维图形。例子：碗、杯子、(3) 倒角：跟拉伸相像，但能产生倒角效果。例子：舒适椅(4) 可渲染线条：使线条产生厚度，变成三维线条。例子：餐桌(5) 倒角剖面：例子：马桶5. 布尔运算：定义：先使两个模型重叠一局部，就可以求出这两个模型的差集、交集与并集这种方式叫做布尔运算。(1) 三维物体：创立面板复合对象布尔并集、交集、差集 A-B、例子：浴缸(2) 屡次布尔运算：同一假设进展屡次布尔运算，很简洁出错，因此需要把多个物体连接在一起，再进展一次布尔运算。例子：墙壁6. 放

10、样：定义：先绘出一个物体的横截面图形，再绘绘制这个横截面图形所穿越的路径曲线，就可以计算出这个物体的外形，这种建模方法叫做放样建模。创立面板几何体复合物体放样(1) 放样的一般操作：猎取图形、猎取路径杯子(2) 放样的修改：修改图形修改路径例子：餐布(3) 放样的变形：缩放扭转倾斜例子：牙膏、(4) 放样的图形的“居左、居中、居右”。例子：窗帘(5) 多截面放样的操作及修改：筷子7. 小技巧1、按 shift 键，可画直线。2、按 ctrl 键，可多项选择。4、镜像：将被选择的对象沿着指定的坐标轴镜像到另一个方向。5、角度捕抓按钮：用于把握对象的角度操作。三试验步骤1、倒角命令制作立体字a)

11、选择文本，在文本窗口中输入姓名。选择以一种字体，在前视图中点左键，生成文字。b) 在修改器列表中选择倒角命令。在三个级别上分别设置参数，就可以得到了！2、沙发躺椅i. 在自定义菜单中修改单位比例。在顶视图中创立一个常为1500mm 的矩形。ii. 然后画易弯曲的线，转为可编辑样条线，拉出轮廓。在修改面板中调整垫的位置，用圆角命令改轮廓的两端，使之平滑。iii. 下面，选用轮廓，点选倒角命令，设置倒角值。第一步设置级别 2，拉伸出中间局部，其次步，才是级别 1 和级别 3。iv. 最终做沙发的脚。选矩形工具。可编辑样条，倒角命令。复制一个，移动到适宜位置，用镜像命令。经过调整，得到沙发。3、轮廓

12、倒角制作马桶i. 在顶视图建一个矩形，调整圆角。在前视图建一个剖面，选中矩形在修改器列表中，将其转为可编辑样条并选中。选倒角剖面命令点击选择剖面，点画好的马桶轮廓。在调整轮廓线上的点，得到马桶形。ii. 马桶盖制作。复制马桶，把上面一个倒角删除，再用挤出命令，得到盖子。iii. 接下来做水箱。在顶视图建一个矩形，并用圆角命令，在复制一个，将其中一个倒角删除，和做马桶盖一样，得到水箱盖。4、使用布尔运算制作浴缸i. 分别用倒角长方体和胶囊制作浴缸外部和浴缸内部凹陷局部ii. 选取复合对象，操作为差集，再选取需要减去的拾取操作对象B5、使用样条制作拉手试验三 3DMAX 多边形建模一试验目的及要求

13、使用前述挤出、变形、倒角等多种建模方法，进展简洁多边形建模二试验内容1、电视机建模2、使用挤出和涡轮平滑制作飞机试验四 3DMAX 合并场景、材质与贴图一试验目的及要求1、练习 3dmax 中的简洁场景的对象合并2、练习简洁墙体的建立3、练习材质与贴图，UVW 贴图4、赋给建筑材质二试验内容1、场景合并2、简洁墙体的建立3、UVW 贴图4、赋给建筑材质、试验五 U3D 根本设置、简洁漫游一试验目的及要求1、练习 U3D 简洁漫游所需的根本设置2、导入模型3、烘焙光影设置4、简洁植物设置二试验留意事项1、建模中使用的图片、文件、文件夹等以及模型中物体、材质等的名称都不能使用中文或者特别符号，可以

14、使用英文字母、数字、下划线等2、调整 Max 的单位为米3、模型的中的植物效果，第一种是单面片植物，需要设置其轴心为其物体的对称中心； 其次种是十字穿插的植物效果；第三种则是到 Unity3D 编辑器中通过地形编辑器系统添加三试验步骤a) Fbx 导出插件下载地址：.servlet/item?siteID=123112&id=5b) 将 Max 文件中用到的图片都拷贝到 Textures 名目下，如c) 再翻开 Max 文件，导出为 FBX 文件，使用默认设置，FBX 文件也放置在和 Max 文件一样的名目下，如导出的时候，可以将模型简洁的分类，如地面、植被、楼房等，也可以将模型分为几个区域，

15、 如小区 1，小区 2，学校等等分开导出d) 将包含 Max 文件、Fbx 文件和 Textures 文件夹的文件夹拷贝到 Unity3D 工程的Assets 名目下，如以以下图中红圈在下一次用 Unity3D 编辑器开启本工程的时候，编辑器将自动导入/更该文件夹中的信息， 并生成 Materials 文件夹，如e) 启动 Unity3D 编辑器f) 选择刚刚拷贝进来的文件中的 Fbx 文件，如修改其中的 Meshes 下的 ScaleFactor 和 GenerateColliders，如点击其他 Fbx 文件或者单击其他区域将弹出如下的对话框点击 Apply 即可，类似的方式设置其他 Fb

16、x 文件留意，其中植物/植被类的 Fbx 文件不需要设置 GenerateColliders 项g) 将 Fbx 文件直接拖放到 Hierarchy 区域，如h) 点击 Hierarchy 区域中的对象，同时将鼠标移动三维显示区域，同时点击键f，则该对象自动适配显示到三维区域中心，如i) 将全部 fbx 添加完成后，提高场景亮度如下单击 AmbientLight，如下调整为即可设置完成j) 设置第一人称扫瞄删除场景中 MainCamera将Project 区域的StandardAssets下的Prefabs 下的FirstPersonController拖到Hierarchy 区域中点选 Fi

17、rstPersonController，调整 FirstPersonController 的位置到场景中适宜的位置，并设置其高度为 1.37 到 2.1 左右设置 FirstPersonController 的高度在场景中地面之上k) 点击运行，即可测试试验六烘培光影贴图一试验目的及要求1、学习 U3D 烘焙光影贴图方法2、UVW 贴图3、标准材质贴图4、多重子材质贴图二试验步骤1. Unity3D 光影烘培的要求U3D 的光影贴图使用的是 3Dmax 中的标准材质的自发光贴图通道来存储光影贴图相关参数，如2. 给每个物体都附上贴图，假设是纯色物体，也付给纯色贴图3. 打光后，选择要烘培的物体

18、设置输出路径添加烘培输出的贴图类型 添加“LightingMap”类型设置烘培贴图大小和目标贴图位置为“自发光” 设置烘培材质，选择“输出到源”点击“渲染”即可4. 标准材质贴图的烘培光影处理a) 物体据有标准材质b) 烘培渲染后，物体具有两个贴图c) 导出 Fbx 即可5. 多重子材质贴图的烘培光影处理a) 物体据有多重子材质贴图b) 渲染烘培后每个子材质都据有两个贴图c) 选择该物体，执行“多维材质 2 标准材质.ms”脚本，将该多维材质物体按其材质数量分解为标准材质的多个物体，物体的名字以“原多维材质物体名字其材质名称”命名，如点击“开头转换”，则将该物体从多维材质物体按期子材质分解为多

19、个具有标准材质的物体d) 将全部的具有多维材质类型的物体分解完成后，即可导出6. 多个物体使用同一贴图的烘培光影处理由于我们在导入 fbx 文件到 Unity3D 编辑器中的时候，使用的都是按贴图来生成材质文件，所以多个物体使用同一贴图时会发生错误，修改其中任何一个的材质设置时，其他的使用该贴图的物体都会受到影响，解决的方法便是在 Unity3D 编辑器中生成一个具有该贴图的材质，然后重付给当前物体。7. 在 U3D 编辑器中修改物体的材质类型为光影贴图设置物体的材质类型为 Lightmapped/Diffuse依据物体的名称将对应的光影贴图拖动到 Lightmapp 域，其中标准材质物体的光

20、影贴图名称是“其物体名称”；从多维材质类型转换过来的物体的光影贴图名称是“其物体名称中符合前的局部”试验五 U3D 植物、水面特效一试验目的及要求1、练习 U3D 植物效果2、练习 U3D 水面效果二试验步骤a) 植物效果，对于单面片的植物效果，需要设定其材质为 Transparent/VertexLit 类型，并为其添加公告板脚本，设定前设置材质类型为 Transparent/VertexLit类型，如下给单面片植物添加公告板脚本的方法是先选择该植物，然后点击菜单 ponent 下的 scripts 下的 cameraFacingBillboard 即可，如下设置材质类型和添加公告板脚本后，

21、如下usingUnityEngine;using;publicclassCameraFacingBillboard:MonoBehaviour假设没有该脚本组件，可以翻开脚本编辑器，拷贝如下代码到脚本中，保存到 AssetsScripts 下，命名为即可publicCameracameraToLookAt;voidStartcameraToLookAt=;voidUpdateVector3v=.position-;v.x=v.z=0.0f;(.position-v);b) 对于十字穿插的植物，需要将其材质设定为 Nature/VegetationTwoPassunlit 类型设置前的效果设置后的效果2、水面效果的设置c) 创立一个网格面片d) 给该水面面片设置水材质和水脚本，如以以下图：通过视图左上角的名称你可以快速的区分这些视图。这些视图是：场景视图 (SceneView)- 用于放置物体玩耍视图(GameView)-表示玩耍在运行时的外观层次视图(Hierarchy)-当前场景中的玩耍物体的列表工程视图(Project)-显示当前翻开工程中全部可用的物体和资源检视 视图(Instpector)-显示当前选中物体的细节和属性时间线 (Timeline)-用于为当前选中物体创立根本的时间线动画感谢阅读