基于Unity3D的虚拟校史馆的研究与开发

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2024年5月31日发(作者：)

信 息 技 术

DOI：10.16661/.1672-3791.2007-5042-7798

2020 NO.35

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基于Unity3D的虚拟校史馆的研究与开发

高文铭

(长春职业技术学院信息学院 吉林长春 130033)

①

摘 要：Unity3D作为一款专业的跨平台游戏引擎，它使开发者只需做少量的工作就可以将作品发布到不同的平

台。它在游戏、虚拟现实、增强现实、模拟仿真等领域的出色表现，使它受到越来越多开发者的青睐。该文以基于

Unity3D平台的虚拟校史馆开发为例，从项目前期策划、三维模型制作、平面UI制作、Unity美工制作、Unity交互

制作、作品发布6个方面，详细阐述虚拟现实展馆项目开发的过程和方法。

关键词：虚拟现实技术 Unity3D软件 虚拟校史馆 开发

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2020)12(b)-0041-03

Research and Development of Virtual School History

Museum Based on Unity3D

GAO Wenming

(School of Information, Changchun Polytechnic, Changchun, Jilin Province, 130033 China)

Abstract: Unity3D, as a professional cross platform game engine, allows developers to publish their works

to different platforms with only a small amount of work. Its outstanding performance in games, virtual reality,

augmented reality, simulation and other fields makes it more and more popular among developers. Taking the

development of virtual school history museum based on Unity3D platform as an example, this paper elaborates

the process and method of virtual reality Pavilion project development from six aspects: Project pre planning, 3D

model making, plane UI production, unity art production, unity interactive production and work release.

Key Words: Virtual Reality Technology; Unity3D software; Virtual School History Museum; Development

虚拟现实技术是利用计算机生成的模拟环境，所

以用虚拟现实技术生成的场景和人物都是虚拟的，虚

拟现实技术最大的突破是全新的“渲染感”，它强调

的是体验者的“临场感”。

虚拟现实系统中的虚拟环境，包括以下几种形式：

一是模拟真实世界中的环境。这种真实环境可以是已

经存在的，也可以是已经设计好但还没有建成的，或

者是曾经存在但现在已经发生变化、消失或者受到破

坏的。例如地理环境、建筑场馆、文物古迹等。二是人

类主观构造的环境。此环境完全是虚构的，是用户可

以参与，并与之进行交互的非真实世界。例如影视制

作中的科幻场景，电子游戏中三维虚拟世界。三是模

仿真实世界中人类不可见的环境。这种环境是真实环

境，是客观存在的，但是受到人类视觉、听觉器官的限

制，不能感应到。例如分子的结构，空气中的速度、温

度、压力的分布等。

虚拟现实系统被广泛应用，也是因为其有很多特

有的优势，以虚拟展馆为例，一是它有高仿真度，通过

真实资料采集，借助虚拟现实技术，构建三维模型，

科学合理地规划展馆布局，使其符合实际，并且不受

客观条件限制；二是低成本性，借助电脑虚拟仿真建

设，所有工作只需在电脑中完成，成本和周期更容易

把握；三是操作简单，高互动电脑游戏形式，更容易被

掌握应用。采用主流的三维游戏操作方法，第一人称

①基金项目：长春职业技术学院2019年度应用技术研究与开发项目——长春职业技术学院3D虚拟校史馆开发

（项目编号：YY-2019B12）。

作者简介：高文铭（1967—），女，汉族，辽宁昌图人，本科，教授，研究方向为教育理论研究、三维原创动画项

目开发、虚拟现实技术与应用。

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图1 虚拟展馆项目开发过程

视角观看，适合各类人群。通过预先设计好的路线，操

作提示等体验者可以轻松地完成各种操作；四是便于

调整，根据需求，使用软件可以快速调整内容，对内容

进行丰富。

的；哪些内容可以进行交互、如何交互的等。

最后，由开发人员评估项目工作量，制定项目

周期。

1.2 三维模型制作

使用三维软件，制作模型。包括展馆建筑模型、展

台、展板、展品等所有三维模型。以使用3ds Max软件

制作模型为例，在制作过程中要注意与Unity软件的

衔接问题及后面交互设计时的需要。一是注意单位问

题，Unity中使用的单位是米。二是注意导出前的模型

检查与整理。所有模型各自中心点要居中；所有模型的

缩放比例应为100%，存在有缩放的模型时，要为模型

添加“重置变换”命令，并进行塌陷操作。三是注意控

制模型的面数。在能满足表现需求的情况下，能用低

模表现的模型，尽量采用低模。为了提高低模的表现

效果，可以使用烘焙技术，通过法线贴图、凹凸贴图等

使低模表现出高模的细节；通过删除模型中不可见的

面、使用贴图表现模型等方式优化模型，将模型面数

控制在要求范围内。

以长春职业技术学院虚拟校史馆为例，三维模型

创建主要包括展厅框架模型、展板模型、入口石碑模

型等。

1.3 平面UI制作

平面UI制作包括展板贴图制作、所有模型纹理贴

图制作、各种按钮图标、系统界面设计等所有涉及平

面领域的图形图案及纹理制作。制作纹理贴图使用较

多的是Substance Painter软件，它是一款专业的3D绘

画软件，由粒子绘制和材质绘制两大功能组成，它拥

有真实的物理引擎和丰富的Sbsar格式材质包，能够

制作非常真实的纹理效果，可以制作包括法线贴图、

凹凸贴图、高光贴图、金属贴图、AO贴图等各种纹理

贴图。另一款进行平面UI制作时使用最多的软件就

是Photoshop，使用Photoshop可以完成各种界面UI、展

1 基于Unity3D的虚拟校史馆的开发

虚拟展馆项目开发可以分为项目前期策划、三维

模型制作、平面UI制作、Unity美工制作、Unity交互制

作、作品发布6个环节。下面以长春职业技术学院虚拟

校史馆开发为例，详细介绍下虚拟展馆项目开发的过

程和方法。具体如图1所示。

1.1 项目前期策划

通过实地考察、上网搜集、电话访谈等多种途径，

收集校史馆资料，结合一般校史馆主题专栏和自身

特色主题，长春职业技术学院虚拟校史馆设置了“职

校整合宏图初绘”“匠心育人春华秋实”“专业建设

成效显著”“技能名师率先垂范”“理实一体知行合

一”“生生不息桃李天下”“铸诚精艺以文化人”“国际

视野广泛交流”“筑梦前行续写华章”9个主题展厅。

在确定主题后，对收集的素材进行筛选、整理。与研发

人员一起讨论各展厅中的内容，分别编写三维脚本、

平面脚本和程序脚本。

在三维脚本中需要体现的内容有：根据主题，给出

展馆风格参考；给出展馆中的文字、图片内容及位置；

给出展馆中视频的位置；给出展馆中展品的样子、尺寸

及摆放的位置，明确写出是否有交互、动画；给出展馆

中场景还原的样子、尺寸及摆放的位置，明确写出是

否有动画，在每个展厅中，写清具体的内容，包含图文、

视频、展品、场景还原。这样，三维人员就可以根据每

个厅中图文和视频的内容确定展板的大小及位置，根

据展板、展品和场景还原确定每个展厅的大小。在平

面脚本中需要体现全部的文字和图片内容；展馆中的

UI。在程序脚本中需要体现展馆运行方式是VR/PC

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板、按钮图标等各种平面图案设计与制作。两款软件

配合使用基本可以达到项目平面UI制作要求。

以长春职业技术学院虚拟校史馆为例，平面UI

制作主要包括各种展板贴图制作、材质纹理贴图制

作等。

1.4 Unity美工制作

模型制作完成后，由三维软件导出，以资源的形式

导入Unity后，首先要检查所有模型的位置、大小、方向

等，将场景及所有物品摆放好。注意，如果模型在三维

软件中已经编辑过材质并赋予过纹理贴图，在导入模

型前，要先将其纹理贴图导入Unity，这样导入模型后

的纹理才能正常显示。

Unity美工制作是指将所有资源导入Unity后，进

行的材质编辑、布光和反射探针设置等。检查所有模

型的材质和纹理贴图，逐一进行编辑和调整。在Unity

中布光时，可以使用方向光，模拟自然光，照亮整个场

景；使用聚光灯制作墙壁的射灯；使用区域光制作各

种灯带光、窗口射入光。在布光时注意与时段、环境色

相符，注意光影关系。添加反射探针，当场景比较大

时，可以分区域添加反射探针，因为添加反射探针计

算量较大，对机器配置要求较高，所以建议在加反射

探针前，注意保存文件。添加反射探针，生成照明，烘

焙出正确的光影及反射效果，完成虚拟场景制作。

1.5 Unity交互制作

Unity交互制作包括第一人称视角游览、各种物品

交互及场景跳转等交互的制作。在制作第一人称视

角游览前，先要为模型添加碰撞体。在Unity中常用的

碰撞体类型有Box Collider、Sphere Collider、Capsule

Collider、Mesh Collider4种，其中Box Collider形状是

立方体形的，用于包裹类似“立方体”的模型，比如盒

子、箱子、门、房子等；Sphere Collider形状是球形的，

用于包裹类似“球形”的模型；Capsule Collider形状

是胶囊状，用于包裹“胶囊形”的模型；Mesh Collider

网格碰撞体，用于包裹复杂结构的模型。虽然Mesh

Collider对复杂模型包裹效果最好，但由于其面数多，

占用资源多，所以，在能满足需求情况下要减少使用

量。设置完碰撞体后就可以导入Unity官方资源包中的

角色资源包，将第一人称角色控制器FPSController放

入场景中，禁用新建场景时默认的摄像机，测试游览

效果。

物品交互需要编写脚本实现，Unity早期版本与

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MonoDevelop捆绑发行，支持C#、JavaScript、Boo这3

种脚本语言，自Unity 2018.1开始不再捆绑也不再支持

使用MonoDevelop进行开发，Unity脚本编写需要使用

Visual Studio软件C#语言。在虚拟展馆中的物品交互可

以设置展板上的图片放大、展品放大、播放视频/动画、

翻书效果、将展品720度旋转查看等，交互方式可以设

置为鼠标单击、鼠标双击、设置交互区域，当游览者进

入该区域时实现交互等。除此之外，还可以设置语音讲

解、场景跳转等，为用户提供身临其境的真实体验。

1.6 作品发布

作品发布前首先要进行发布设置，在发布设置对

话框中添加发布的场景、选择发布的平台、进行玩家

设置，发布作品。发布的作品会存放在设置的文件夹

中，文件夹中除了.exe的应用程序文件外，还会有一些

其他的数据文件或文件夹，在使用时，要一起使用，才

能正常运行。

2 结语

虚拟现实技术在教育、医疗、娱乐、军事、旅游等

众多领域有着非常广泛的应用前景，随着虚拟现实硬

件设备及软件技术的不断进步，它给人们带来的全新

体验，也吸引着越来越多的专业技术人员，投入虚拟

现实产品研发中，相信虚拟现实的应用会给生产、生

活带来更多的实用价值。

参考文献

[1] 王爱军,李中永,颜世波.基于Unity 3D的博物馆虚

拟漫游系统设计[J].湖南工程学院学报:自然科学

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拟漫游设计[J].自动化技术与应用,2017,36(11):85-

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[3] 葛岩,吴帆,王泽华,等.基于Unity3D的虚拟校

园漫游系统设计与开发[J].数字技术与应用，

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[4] 易巧玲,何家勇.基于Unity3D的虚拟校园漫游系统设

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[5] 李遇涵.基于Unity3D的虚拟校园漫游系统的研究

[D].华中科技大学,2019.

[6] 霍鹏磊.基于Unity3D的实验室虚拟漫游系统设计与

实现[D].云南大学,2018.

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本文标签： 制作模型虚拟技术展馆