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仿真多媒体教育软件开发

         本文以西安数影动画有限公司为中国人民解放军总装备部驻陕某火炮实验站开发虚拟数字军史馆漫游系统为例,以3DS MAX 和 Cult 3D 为工具,讨论了开发虚拟展馆漫游系统的基本原理、步骤以及控制过程,最终在军内网网页上建立互动展馆。并讨论了虚拟展示技术的发展前景,在多媒体演示交互中具有广阔的应用前景。 

         Cult3D 可能是目前应用最广泛的实时 WEB3D 技术,在全球拥有超过 500 家的企业用户,包括 ABB、Nokia、Sony和 Toyota 等世界知名企业。数影动画要建立的虚拟展馆主要是对产品进行漫游展示,基于这个目的需要从显示效果、开发效率、网络环境等多方面综合考虑,最终选取 Cult3D 作为虚拟展馆中虚拟现实展示部分的开发工具。
         1、虚拟展示模式优势
         (1)不受时间、空间的限制。传统展示是在空间和时间固定的条件下进行的,所以,必然受其制约。同一时间、同一空间内获得的信息量也受到有限环境的制约,过去要想同时了解若干个商铺的情况是不可能实现的,但是,现在由于网络传输的实时性特点,只需多开几个窗口,便可方便地浏览商品和获取信息,并且可以有选择地把信息保存在个人电脑中。
        (2)个性化交互方式。虚拟展示设计不仅是实时性的而且是交互性的,它的交互能力体现在全方位的、个性化的行为方式上,使用者可以选择自己的方式去浏览和参与展示活动。在虚拟环境中,使用者可以充分发挥自身的想象力,根据自己的意愿行事而不会影响他人。这符合时代的个性化特征,虚拟展示给人们带来了以新的视角去观察环境和生活,帮助我们创造绚丽多彩的虚拟环境和无数数字化 3 维生命体。
        (3)超前的展示能力。传统的展示只能展出商品实物,虚拟展示不仅可以来自现实,也可以展示设计师构想而没有生产的商品,并能及时获得反馈,避免无效设计。3 维虚拟展示还不能达到人们的要求,受软硬件及网络带宽的限制,更新效率低
         2、用 Cult3D 开发虚拟展馆漫游
         2.1  基本原理
         在软件中建立的 3 维模型、动画,需要输出转换为 Cult3D Designer 可以接受的 C3D 文件格式,然后,才能在Cult3D Designer 中实现交互,导出网页上可用的文件。具体开发流程为:3Dsmax(3 维建模)—Cult3D Export 插件(导出)—Cult3D Designer(编辑)—Cult3D Viewer(生成发布)dreamweaver。
          2.2  实现步骤
         虚拟的实现有软件实现和硬件实现。通过数据手套、头盔等硬件设备,人们可以在虚拟世界中获得更加真实的感受,如可以感受物体的重量、质感等。但考虑到实际应用及实现的可能性,本系统采用软件实现。使用的软件主要有:3DMAX 建模软件、Cult3D designer 编辑软件、Dreamweaver 制作软件等。
         (1)虚拟展馆的软件建模。先用 Autocad 画出场馆地形图,然后,在 3DS  MAX 中通过挤压等功能做出场馆的具体框架,再导入各个分场景和物品的 3 维模型。制作中的场馆信息包括场馆及室内设施建模、材质以及摄像机等,最重要的是在 3DMAX 中将模型各部分重新命名,因为每个名称在以后的制作中会用到。
         (2)在 Cult3D Designer 中设置交互过程。采用 Cult3D 作为交互软件,在计算机上安装好 Cult3D 的 3 个程序后,在 3DS  MAX 中,选择文件菜单中的导出命令,并将导出类型设置为 manyou.C3D,即可将制成的模型和动画转换成 Cult 3D Designer 能够识别的文件格式导出。在 Cult3D Desiner 中,将C3D 文件添加适当的交互,然后转换成*.co 的文件格式输出,具体步骤如下:首先,在 file 菜单中通过 add cult3d designer file 导入 manyou.C3D 文件,在 Scene Graph 窗口中,会出现在 3DS MAX 中制作的所有模型对象。也可以在这里将运动规律相同的对象组合成组,方法是在需要成组的任意对象上右击鼠标,通过 newdummy 生成一个虚拟对象,将成组的对象拖入其中Scene Graph 窗口的下方是 Action 窗口,这里包含了 Cult3D 所有可以执行的动作,经常用到的动作有旋转、放大、缩小、移动等。在确认所有交互都设置好后,通过 Cult3D Designer 中 file 菜单下的 saveinternet file 命令生成一个可以在其他软件中发布的*.co 文件,同时也直接生成了一个 WEB 页。至此,在 Cult3D Designer 中设置交互的过程基本结束
         (3)系统发布。在得到*.co 文件后,需要将其应用于网络,为了使用户在符合人机工程学的环境下进行操作,还需要使Cult3D对象与网页脚本进行交互。使用 Dreamweaver来嵌入 Cult3D  对象,在 Dreamweaver中加入代码插入。至此,虚拟展馆的网上交互界面制作完成。 
         根据用户需要,可以将此交互界面用于现场虚拟展示,也可以发布到网上由用户实时进行控制浏览。 
          2.3  程序界面展示和说明
         用户可以通过键盘上的方向键或者 A、S、D、W 键来控制浏览参观的方向,PageUp 和 PageDown2个按钮可实现仰视和俯视效果的目的,键盘按钮 C 可模拟下蹲效果,Z、X 分别调整行走速度的效果,用键盘 W 控制漫游前进、S 控制后退、A 控制向左、D 控制向右、Z 控制快进、X 控制速度减慢、R 回到原位。
          3  结束语
         作为新兴技术,虚拟技术将越来越多地应用于网络多媒体和企业发布新产品信息等方面,而 Cult3D 的交互和扩展功能都很强,生成的文件可以嵌入到多种多媒体演示产品中,将会得到越来越广泛的应用。 如图:西安数影动画为甘肃省税务学校设计的多媒体警示馆

 

 
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