成曼 鐘雅婷 吳嘉臣 劉辰陽

摘 要 以楓香溪會(huì)議會(huì)址為例，以三維激光掃描為基礎(chǔ)，運(yùn)用3D建模技術(shù)，研究并完成了基于Unity 3D平臺(tái)的楓香溪會(huì)議會(huì)址的修復(fù)工作。以楓香溪紅色文化為背景，以電子雜志為媒介，實(shí)現(xiàn)了楓香溪紅色文化電子雜志的制作。運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”思維，將虛擬現(xiàn)實(shí)修復(fù)完成的楓香溪會(huì)議會(huì)址與普及率高的電子雜志相結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)了楓香溪會(huì)議會(huì)址的數(shù)據(jù)保存與修復(fù)，對(duì)楓香溪紅色文化的宣傳與推廣起到了一定的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞 楓香溪會(huì)議;3D建模;Unity 3D;電子雜志;“互聯(lián)網(wǎng)+”

中圖分類號(hào) G2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-0360（2019）08-0041-02

楓香溪位于貴州省銅仁市，1934年中國(guó)共產(chǎn)黨在這里召開了楓香溪會(huì)議。會(huì)議促使黔東地區(qū)成為了貴州高原上的第一塊紅色革命根據(jù)地，為中國(guó)革命在黔東地區(qū)的發(fā)展重新指出了一條光明的道路。保護(hù)革命建筑，是我們義不容辭的責(zé)任。為了推廣楓香溪紅色文化，弘揚(yáng)培育愛國(guó)情懷，我們決定對(duì)楓香溪進(jìn)行會(huì)址修復(fù)和電子媒體推介。

在項(xiàng)目開發(fā)過程中，首先利用三維激光掃描儀對(duì)楓香溪會(huì)議會(huì)址進(jìn)行數(shù)據(jù)掃描采集，并使用Scene場(chǎng)景降噪技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪與拼接處理。在3Ds Max中建立會(huì)址建筑的三維模型，并導(dǎo)出與Unity 3D可以兼容的模式。然后根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)排布建筑物模型并添加光照渲染。漫游場(chǎng)景布置完成后，通過給每一個(gè)構(gòu)件模型添加Mesh Collider組件來實(shí)現(xiàn)碰撞效果。完成后，進(jìn)行人機(jī)交互功能的設(shè)計(jì)。最后生成單機(jī)版可執(zhí)行文件和網(wǎng)頁版的瀏覽文件[1]。最后利用電子雜志軟件對(duì)楓香溪會(huì)議相關(guān)信息進(jìn)行整理、設(shè)計(jì)和排版，進(jìn)行成果檢查并發(fā)布電子雜志。

1 數(shù)據(jù)采集與處理

地面三維激光掃描測(cè)量系統(tǒng)的工作過程是重復(fù)采集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，并區(qū)分由空間點(diǎn)組成的點(diǎn)云圖像。

本文以楓香溪會(huì)址為掃描對(duì)象，使用FARO X330三維激光掃描儀，實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)的獲取，為建筑的三維測(cè)繪提供了良好的參考。

接下來，處理點(diǎn)云的工作需要用到Scene軟件。因?yàn)樵谶M(jìn)行會(huì)址掃描的過程中，無法避免地會(huì)掃描到一些在項(xiàng)目中不需要的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，稱之為噪點(diǎn)。所以，在將掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入Scene軟件后，首先要進(jìn)行的工作是刪除噪點(diǎn)，使剩余的有用數(shù)據(jù)更加清晰直觀。然后，將數(shù)據(jù)調(diào)整至同一高度，并切換視圖對(duì)其進(jìn)行擬合調(diào)整。最后，點(diǎn)擊“布置掃描”進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理。

在布置好的各測(cè)站點(diǎn)進(jìn)行掃描工作時(shí)，無法避免地會(huì)掃描到重合的區(qū)域，從而產(chǎn)生重復(fù)數(shù)據(jù)，增加軟件運(yùn)行的負(fù)擔(dān)，因此在導(dǎo)出數(shù)據(jù)時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行精簡(jiǎn)。項(xiàng)目利用Arena 4D對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行去噪以及最后的修復(fù)工作。

2 建模階段

本人在對(duì)會(huì)址進(jìn)行建模時(shí)使用的軟件是3Ds Max。以處理好的點(diǎn)云數(shù)據(jù)為建模的基礎(chǔ)，按照相同的比例盡可能真實(shí)地建立會(huì)址房屋的三維模型。首先，把數(shù)據(jù)較大的楓香溪會(huì)議會(huì)址點(diǎn)云圖切分為數(shù)據(jù)較小的單體建筑點(diǎn)云圖，以保證其導(dǎo)入3Ds Max中不會(huì)出現(xiàn)卡頓的情況。通過點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以了解到楓香溪會(huì)址單體建筑的尺寸大小，房屋中門窗、柱等各構(gòu)件的排布，準(zhǔn)確地進(jìn)行建模工作。這樣繪制出的三維建筑模型可以高效地復(fù)原建筑的外形輪廓，相較于平面上單調(diào)的二維圖片，建立三維模型可以給人更直觀、更真實(shí)的視覺效果[2]。

建模完成后，對(duì)建筑各部分進(jìn)行貼圖，貼圖圖片來自對(duì)房屋本身的拍攝，目的是：還原其本身的色彩效果，使模型更加逼真。

3 Unity 3D漫游場(chǎng)景的建立

3.1 場(chǎng)景設(shè)計(jì)

在Unity 3D軟件開發(fā)中，首先，利用地形編輯器，通過對(duì)照點(diǎn)云數(shù)據(jù)創(chuàng)建概念地形場(chǎng)景。其次，采用向場(chǎng)景添加天空盒子的方式，在Unity 3D的Assets文件里面導(dǎo)入SkyBox素材，增加天空渲染效果，整個(gè)漫游場(chǎng)景更加生動(dòng)逼真。

3.2 3D模型導(dǎo)入

在基本的Unity場(chǎng)景設(shè)計(jì)完成后，下一步工作是將要把房屋模型導(dǎo)入U(xiǎn)nity 3D中。

首先，我們把做好的3D單體模型保存后歸檔，然后將模型導(dǎo)出為.FBX格式的文件，放入歸檔文件夾，匯總后作為會(huì)址的模型庫(kù)保存;需要注意，為了防止在導(dǎo)入過程中出現(xiàn)讀取錯(cuò)誤，3D模型保存路徑中不得出現(xiàn)中文，必須全為英文。最后在Unity 3D的Assets文件夾下新建一個(gè)模型文件夾，將.FBX格式的文件導(dǎo)入文件夾內(nèi)，再將其拖拽至漫游場(chǎng)景中，對(duì)照點(diǎn)云進(jìn)行房屋的排布，盡可能地做到還原場(chǎng)景。

3.3 添加碰撞系統(tǒng)

Unity 3D的碰撞系統(tǒng)是一個(gè)建筑類漫游場(chǎng)景內(nèi)最基本的功能之一，它呈現(xiàn)了物體碰到障礙物時(shí)的物理反應(yīng)。在添加了碰撞系統(tǒng)后，當(dāng)?shù)谝蝗朔Q視角移動(dòng)到墻體時(shí)，就不能繼續(xù)前進(jìn)。

其原理是：當(dāng)?shù)谝蝗朔Q靠近碰撞構(gòu)件時(shí)，軟件本身會(huì)根據(jù)碰撞檢測(cè)算法計(jì)算出其尺寸，通過比較第一人稱和碰撞物體的大小，來判斷第一人稱能否通過[3]。添加了碰撞系統(tǒng)后的漫游場(chǎng)景更符合人們的認(rèn)知。

其操作如下：首先，要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)碰撞體對(duì)象Collider;其次，調(diào)整碰撞膠囊體的尺寸和角度，以匹配要添加碰撞系統(tǒng)的構(gòu)件;最后，去掉屬性編輯欄的Mesh Renderer，完成操作。

3.4 交互功能的實(shí)現(xiàn)

借助計(jì)算機(jī)輸入、輸出設(shè)備，通過有效的形式實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)對(duì)話的技術(shù)稱為人機(jī)交互技術(shù)。在這個(gè)項(xiàng)目中，我們采用了Playmaker插件來幫助Unity 3D實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互中視角轉(zhuǎn)換的功能。項(xiàng)目使用的Unity 3D軟件自帶第一人稱視角，將其拖入到場(chǎng)景后，在面板中修改其屬性使其達(dá)到一個(gè)符合大眾認(rèn)知的狀態(tài)。在進(jìn)入U(xiǎn)nity場(chǎng)景后，用戶就可以利用鍵盤上的方向鍵以及鼠標(biāo)使用第一人稱視角觀看場(chǎng)景，仿佛置身實(shí)地，使用戶有了更真實(shí)的漫游體驗(yàn)感。在此項(xiàng)目所建立的場(chǎng)景中，用戶可以在楓香溪會(huì)址中隨意“行走”，甚至可以進(jìn)入到房屋中，觀察房屋的構(gòu)造、布置等。

4 網(wǎng)頁版可執(zhí)行文件的發(fā)布

Unity 3D引擎支持多平臺(tái)發(fā)布，并可以作為iOS、Android、windows單機(jī)版、windowsweb版等多個(gè)版本發(fā)布。首先打開Unity 3D文件，單擊“File”—“Build Settings”，然后進(jìn)入網(wǎng)頁發(fā)布前的配置窗口，最后選擇“Web Player”或“WebGL”導(dǎo)出漫游的網(wǎng)頁版。導(dǎo)出后會(huì)得到.html和.unity3d兩個(gè)格式的文件，利用Web Player插件就可以運(yùn)行.html文件。漫游在網(wǎng)頁中的操作方法與在Unity 3D中相同，此處不再介紹。

5 電子雜志排版與設(shè)計(jì)

隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，人們?cè)絹碓阶非蟾咝实目觳褪缴?。電子雜志作為一種電子傳媒媒介應(yīng)運(yùn)而生，它融合了圖像、音頻等，具有很強(qiáng)的視覺沖擊力和內(nèi)容吸引力，具有網(wǎng)絡(luò)開放性、信息海量、查閱方便的優(yōu)勢(shì)，將我國(guó)紅色革命文化傳播方式轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟊娀瘋鞑ァ榱送黄菩麄鲉我换南拗?，讓用戶能隨時(shí)隨地方便地了解楓香溪會(huì)議，本人采用電子雜志的形式對(duì)楓香溪紅色文化進(jìn)行推廣。

首先，將收集到的內(nèi)容進(jìn)行整合，確定雜志各板塊的內(nèi)容，主要分為會(huì)議介紹及網(wǎng)頁漫游、楓香溪?dú)v史紀(jì)錄片、紅三軍革命路線時(shí)間軸、革命故事和會(huì)議精神。其次，我們將收集到的圖片與視頻資料利用Ps、Pr進(jìn)行處理，提高圖片的清晰度和電子雜志的美觀度，簡(jiǎn)化宣傳視頻。最后，進(jìn)行順序的編排，盡量給予讀者流暢連貫的閱讀體驗(yàn)。

本文提出的利用電子媒體推介以及數(shù)字化保護(hù)技術(shù)宣傳推廣楓香溪文化的方案，是目前為止在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下較為良好的參考方案。以三維激光掃描為基礎(chǔ)，結(jié)合3D建模技術(shù)，完成了基于Unity 3D平臺(tái)的楓香溪會(huì)議會(huì)址的修復(fù)工作;以電子雜志為媒介，對(duì)楓香溪紅色文化的宣傳與推廣起到了一定的推動(dòng)作用。關(guān)于楓香溪會(huì)議的會(huì)址修復(fù)與電子媒體推介所運(yùn)用的技術(shù)涉及范圍廣泛，但是由于自己在三維技術(shù)方面造詣略淺，所以在很多地方還有需要改進(jìn)的地方。在以后的工作中，還可以三維建模方面進(jìn)行完善和優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

[1]馬宏，彭永鵬.大灣苗寨虛擬漫游系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].信息技術(shù)與信息化，2018（4）：42-46.

[2]肖曉維，馬宏，郭森權(quán)，等.大灣苗寨虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用研究[J].信息技術(shù)與信息化，2017（5）：102-107.

[3]程罡，吳江濤.三維游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)與制作[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.