馬瑞 （安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院軟件學(xué)院，安徽 蚌埠233030）

三維虛擬技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛，其中采用Unity3D技術(shù)開(kāi)發(fā)的三維虛擬系統(tǒng)具有模型可視化、虛擬與現(xiàn)實(shí)交互、實(shí)時(shí)更新虛擬模型和支持多平臺(tái)等優(yōu)點(diǎn)，是目前眾多三維虛擬設(shè)計(jì)軟件中開(kāi)源代碼及功能應(yīng)用全面的三維虛擬引擎［1－2］。通常情況下，虛擬系統(tǒng)在Web服務(wù)器端發(fā)布，設(shè)計(jì)人員將系統(tǒng)中所有資源存放在Web服務(wù)器供用戶使用。用戶在使用系統(tǒng)時(shí)將所需要的系統(tǒng)資源文件全部下載完畢后，軟件才能動(dòng)態(tài)的加載并創(chuàng)建系統(tǒng)里的場(chǎng)景和角色等對(duì)象，然后才能動(dòng)態(tài)的將腳本綁定在虛擬數(shù)字對(duì)象上，動(dòng)態(tài)地將貼圖賦予虛擬數(shù)字對(duì)象，必須動(dòng)態(tài)地完成各種加載操作之后系統(tǒng)才能有效的運(yùn)行，這樣會(huì)大大影響用戶從系統(tǒng)服務(wù)器中得到響應(yīng)的時(shí)間以及在用戶端系統(tǒng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行的效率。為此，筆者利用Unity3D提供的Prefab和Assetbundle功能對(duì)系統(tǒng)里的模型資源、UI資源進(jìn)行預(yù)置、封包和解包，當(dāng)從服務(wù)器上將先預(yù)置后封包的Assetbundle文件下載后直接實(shí)例化，再放入到三維虛擬數(shù)字校園系統(tǒng)中，這樣可以有效提高系統(tǒng)在Web用戶端的運(yùn)行效率。

1 移動(dòng)平臺(tái)封包

預(yù)置是Unity3D中提供給設(shè)計(jì)人員的一種資源類型，其是存儲(chǔ)在項(xiàng)目視圖中的一種可重復(fù)使用的三維模型資源對(duì)象［3］。預(yù)置可以重復(fù)多次地載入到多個(gè)不同場(chǎng)景中，當(dāng)場(chǎng)景中載入了一個(gè)預(yù)置對(duì)象，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的實(shí)例，且所有預(yù)置實(shí)例都鏈接到原始預(yù)置本身，也就是說(shuō)預(yù)置實(shí)例都是預(yù)置本身的克隆。不管項(xiàng)目存在多少實(shí)例，當(dāng)對(duì)預(yù)置進(jìn)行任何更改，將會(huì)看到這些更改都會(huì)被應(yīng)用到該預(yù)置對(duì)象的所有實(shí)例中。一般情況下，預(yù)置封包時(shí)占用很少的存儲(chǔ)空間（不超過(guò)1KB）。在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中，預(yù)置對(duì)象會(huì)關(guān)聯(lián)模型、特效、界面、聲音、場(chǎng)景和腳本等資源，關(guān)聯(lián)上述資源后，預(yù)置對(duì)象的存儲(chǔ)就會(huì)隨著變大，因而在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡量減少預(yù)置對(duì)象的重復(fù)關(guān)聯(lián)，由此減少系統(tǒng)消耗的內(nèi)存資源［4］。

一般情況下，設(shè)計(jì)人員會(huì)把腳本文件綁定到預(yù)置對(duì)象上，然后再進(jìn)行資源封包，但是移動(dòng)平臺(tái)不支持腳本更新，如將JumpTest.js這條測(cè)試腳本綁定在預(yù)置中，系統(tǒng)移動(dòng)平臺(tái)通過(guò)服務(wù)器下載該封包，再載入到工程中會(huì)發(fā)生JumpTest.js測(cè)試腳本不能被正常加載和執(zhí)行的現(xiàn)象［5］。在實(shí)際系統(tǒng)中，存在需要大量的動(dòng)態(tài)加載和執(zhí)行腳本文件的需求，為了滿足上述需要，可以在腳本中添加Public變量，通過(guò)Inspector腳本中的Public參數(shù)實(shí)現(xiàn)腳本更新。如果本地包含JumpTest.js腳本，系統(tǒng)將把該腳本綁定在從服務(wù)器端下載的預(yù)置中并且被執(zhí)行，但是當(dāng)本地工程文件中沒(méi)有JumpTest.js腳本文件時(shí)，那么從服務(wù)器端下載的預(yù)置中的腳本文件將永遠(yuǎn)不被執(zhí)行。因此，應(yīng)通過(guò)在腳本文件中添加Public變量，以及對(duì)Public變量參數(shù)的修改來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)平臺(tái)的腳本更新。

2 場(chǎng)景資源封包

場(chǎng)景需要保存模型及該模型文件的相關(guān)文件和坐標(biāo)信息，并且烘培該場(chǎng)景的光信。由于烘培不能被重新加載，因此只能烘焙場(chǎng)景特有模型，被多場(chǎng)景共用的模型必須動(dòng)態(tài)加載。由于場(chǎng)景中存在很多公用模型，因而如何設(shè)計(jì)封裝規(guī)則封包場(chǎng)景資源就顯得尤為重要［6］。封包場(chǎng)景資源占用內(nèi)存的大?。焦媚Ｐ偷拇笮　翀?chǎng)景的個(gè)數(shù)的大小，這表明場(chǎng)景資源封包會(huì)重復(fù)占用大量的內(nèi)存資源。通過(guò)研究場(chǎng)景封包的策略，首先烘培整個(gè)場(chǎng)景，然后丟掉其中的公共模型，只保留特有的模型。采用XML文件記錄被丟掉的公共模型在場(chǎng)景中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，最后將其封包在不同的封包文件中（見(jiàn)圖1）。

由于系統(tǒng)中公共資源的封包被加載的次數(shù)更多，因此該封包被設(shè)計(jì)成在內(nèi)存中常駐。系統(tǒng)場(chǎng)景封包的執(zhí)行過(guò)程設(shè)計(jì)為，首先系統(tǒng)下載場(chǎng)景的封包，然后依據(jù)場(chǎng)景封包文件中的XML文檔的坐標(biāo)信息，從內(nèi)存中調(diào)用常駐的公共資源封包動(dòng)態(tài)地再加載到場(chǎng)景中，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)場(chǎng)景的加載。

圖1 公共資源與多場(chǎng)景封包架構(gòu)圖

3 自動(dòng)封包設(shè)計(jì)

通常情況下，系統(tǒng)封包都是由設(shè)計(jì)人員根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃，人工判斷每個(gè)場(chǎng)景中哪些是其特有資源，哪些是和其他場(chǎng)景共用資源，上述處理方式效率低且容易出錯(cuò)。為此，設(shè)計(jì)一種自動(dòng)封包方法，設(shè)計(jì)程序?qū)λ袌?chǎng)景進(jìn)行遍歷，記錄資源的被使用信息，判斷哪些資源被場(chǎng)景封包，哪些資源獨(dú)立封包，最終完成系統(tǒng)資源的封包工作。

4 讀取封包

由于Assetbundle封包可以同時(shí)放在服務(wù)器或者本地，并且下載讀取的方式完全一樣，因而設(shè)計(jì)人員可以在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)階段把資源封包建設(shè)在本地，當(dāng)系統(tǒng)完成前期測(cè)試后再把資源封包上傳到服務(wù)器上進(jìn)行公共測(cè)試，這樣有利于系統(tǒng)在公共測(cè)試和發(fā)布后的不斷更新［7］。

讀取封包（WWW bundle＝new WWW（path）；WWW.LoadFromCacheOrDownload（path，5））分為2種方式：方式1是bundle只能保存在內(nèi)存中，一旦退出系統(tǒng)再進(jìn)入還得重新下載，因而該方式不適用；方式2是將Unity3D下載Assetbundle到本地中，其原理是通過(guò)版本號(hào)和下載地址在本地尋找是否有該Assetbundle，如果有則直接返回對(duì)象，如果沒(méi)有則根據(jù)下載地址重新從服務(wù)器或者本地下載。

5 測(cè)試效果

利用專業(yè)Unity3D性能測(cè)試工具Profiler測(cè)試系統(tǒng)，得到未采用封包策略的系統(tǒng)運(yùn)行內(nèi)存測(cè)試數(shù)據(jù)如圖2所示，而采用封包策略后的系統(tǒng)運(yùn)行內(nèi)存測(cè)試數(shù)據(jù)如圖3所示。比較圖2和圖3可知，未來(lái)用封包策略占用的內(nèi)存資源數(shù)據(jù)為0.52GB，而采用封包策略占用的內(nèi)存資源數(shù)據(jù)為386.5MB，表明采用封包策略后系統(tǒng)占內(nèi)存空間明顯減少，因而系統(tǒng)在客戶端的運(yùn)行效率更高。

6 結(jié)語(yǔ)

采用Unity3D提供的Prafab及Assetbundle對(duì)三維虛擬數(shù)字校園系統(tǒng)的模型文件進(jìn)行預(yù)置和封包，并采用公共模型Assetbundle單獨(dú)封包，這樣可以有效減少常駐內(nèi)存的模型文件數(shù)量，從而起到提高系統(tǒng)運(yùn)行及數(shù)據(jù)再次加載的效率。今后，對(duì)基于Unity3D的三維虛擬數(shù)字校園系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，如何提高客戶端的下載速度、場(chǎng)景在客戶端加載的效率及系統(tǒng)在客戶端運(yùn)行的效率和穩(wěn)定性，需要進(jìn)一步加以研究并使之完善。

圖2 未采用封包策略的內(nèi)存測(cè)試數(shù)據(jù)圖

圖3 采用封包策略的內(nèi)存測(cè)試數(shù)據(jù)圖

［1］ 王星捷，李春花 .基于Unity3D平臺(tái)的三維虛擬城市研究與應(yīng)用 ［J］.計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2013（4）：241－244.

［2］ 李保杰，于法展，李戰(zhàn)成 .基于OpenGL虛擬校園漫游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ［J］.蘇州科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，22（19）：45－48.

［3］ 朱慧娟 .基于Unity3D的虛擬漫游系統(tǒng) ［J］.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2012，21（10）：36－39，65.

［4］ 宣雨松.Unity3D游戲開(kāi)發(fā) ［M］.北京：人民郵電出版社，2012.

［5］ 鄒靜 .迎接互聯(lián)網(wǎng)的明天——玩轉(zhuǎn)3Dweb［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2011.

［6］ Ramasundaram V，Grunwald S，Mangeot A，et al.Development of an environmental virtual field laboratory ［J］.Computers ＆Education，2005，45（1）：21－34.

［7］ Mac E，Cai G，Sharma R.Enabling collaborative geoinformation access and decision－making through a natura，multimodal interface ［J］.International Journal of Geographical Information Science，2005，19（3）：267－292.