基于Unity3D的虚拟商场漫游系统的设计与实现

基于Unity3D的虚拟商场漫游系统的设计与实现姓 名 柯文学 院 软件学院专 业 数字媒体指导教师 谢青 校外导师名备 注2015 年 6 月10日基于Unity3D的虚拟商场漫游系统的设计与实现作者姓名：柯文校内指导教师： 谢青助教校外指导教师： 导师名职称单位名称：软件学院专业名称：数字媒体东 北 大 学2015年6月Research and Implementation of Virtual Shop Roam System Based on Unity3Dby Ke WenSupervisor: Lecturer Xie QingAssociate Supervisor:Northeastern UniversityJune 2015毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：基于Unity3D的虚拟商场漫游系统的设计与实现基本内容： 学习虚拟漫游相关知识，阅读虚拟现实相关文献，研究同类型的虚拟漫游系统。对商场进行实地拍照取样。学习C#语言编程，根据算法设计程序模块和界面操作。了解Unity3d引擎，理解Unity3D应用程序的开发方法和步骤。熟悉开发工具的使用，完成代码的编写与调试。熟悉Unity3D引擎各个插件的使用。应用程序应该有良好的3D商城场景布局。应用程序应该有友好的界面设计和良好的人际交互功能。可以通过应用程序在线漫游虚拟商城，并在线完成了解商店信息，商品信息，购买商品，试穿衣物，了解商城布局等功能。毕业设计（论文）专题部分：题目：基本内容：学生接受毕业设计（论文）题目日期第 1 周指导教师签字：2015年 03 月 09 日东北大学毕业设计（论文） 摘要基于Unity3D的虚拟商场漫游系统的设计与实现摘 要自 20 世纪 90 年代以来，虚拟现实技术作为一种最为强大的人机交互技术，一直是应用的热点方向和信息领域研究开发之一。随着近年来计算机软件和硬件技术的发展以及人们越来越认识到它的重要意义，虚拟技术在各行各业都得到了不同程度的发展，并且越来越显示出广阔的应用前景。本文从具体课题出发，构建虚拟现实漫游的系统框架，同时建立虚拟漫游交互机制来完成虚拟环境与外设的双向实时控制。并且充分考虑虚拟漫游实际情况以及Unity引擎的特点，结合系统应用背景和需求，本文设计了基于Unity的虚拟现实系统架构，主要研究内容包括：(1)对Unity仿真漫游的主要技术进行了概述，主要包括Unity开发基础、Unity碰撞检测、Unity交互技术、三维建模基础、贴图材质等。(2)基于Unity仿真对虚拟商场漫游系统进行了设计，包括开发流程设计、功能需求分析、交互设计、虚拟商场场景分层设计等。(3)根据本系统的总体设计，对Unity虚拟商场场景建模技术进行了研究和实现，用C#作为开发语言，利用3DMAX和Unfold 3D进行建模和对模型UV展开，用Photoshop对模型UV贴图，用Cryzybump对贴图进行处理，用After Effects对系统片头动画进行设计。(4)研究了在Unity中利用动画技术、触发器技术、碰撞检测技术、UI技术等实时交互技术,最终构建了一个具有能够查询商店信息、商品信息、能够试衣、具有电梯功能、更换天气，音乐和商场内部材质等功能。实现了一个第一人称视角的角色漫游功能的三维交互式虚拟商场。(5)提出了一套完整的快速构建虚拟商场漫游系统的方案。关键词：虚拟现实，Unity3D，交互控制，三维建模，漫游-III-东北大学毕业设计（论文） AbstractResearch and Implementation of Virtual Shop Roam System Based on Unity3DAbstractSince 1990s, virtual reality as one of the most powerful technique has been a hot research spot in information field. In recent years, with the development of software and hardware of computer and increasingly aware of its important role, it began to be used in all aspect of life and showed a wide prospect.This paper is based on a specific topic, built a systems framework of virtual reality. Interaction mechanisms of the virtual tour system to complete virtual environment was built by controlling the two-way real-time peripherals. Taking the actual circumstances of virtual tour and the characteristics of the Unity engine into account, and combining with the background and needs of this system application, a virtual reality system architecture based on the foundation of Unity was designed. Main work of the paper included:1. Provide an overview of the main technical Unity simulation roaming, mainly including the Unity interaction technology, development infrastructure of the Unity, The Unity collision detection, Three-dimensional modeling basis and map and material and so on.2. Make many designs to the virtual shop roaming system based on the Unity of simulation, including the development process design, the functional requirements analysis, interaction design, scene layered design of the virtual shop and so on.3. According to the overall design of the system, make study and implement to Unity virtual shopping scene modeling technology. Using c # as development language. Modeling and unfold the UV on the model with 3DSmax and Unfold 3D.mapping to the UV of model with the Photoshop. Processing the maps with Crazybump. Make designs to the opening animation of system with after effects.4. Using Real-time interactive technology such as the animation technology, the trigger technology, the collision detection technology and the UI technologies in Unity to build a virtual roaming system have many functions such as Querying the information of store, Querying the information of goods, the function of fitting, the system of the elevator, replacing the weather，music and the material of The inside of the store, the function of mini map. Implementing the roaming function of Three-dimensional interactive virtual shop by a first-person perspective the role.5. Putting forward a complete set of solutions of build a virtual shopping mall roaming system quicklyKey words: virtual reality,Unity3D,interactive control, Three-dimensional modeling, walkthrough东北大学毕业设计（论文） 目录目 录摘 要IAbstractII第1章绪 论- 1 -1.1 研究背景和开发意义- 1 -1.2 国内外研究现状- 2 -1.3 论文主要研究内容- 3 -1.4 论文组织结构- 4 -第2章系统开发技术概述- 5 -2.1 开发语言概述- 5 -2.1.1 C#语言简介- 5 -2.1.2 C#语言特色以及优势- 5 -2.2 Unity3D概述- 6 -2.2.1 Unity3D引擎简介- 6 -2.2.2 Unity3D特色以及优势- 7 -2.3 碰撞检测技术- 8 -2.4 人机交互技术- 8 -2.5 动画技术- 8 -2.6 粒子系统技术- 9 -2.7 其他开发技术介绍- 10 -2.7.1 建模工具3DSMAX- 10 -2.7.2 界面设计工具NGUI- 10 -2.7.3 角色UV展开工具Unfold3D- 11 -2.7.4 UV编辑软件Photoshop- 11 -2.7.5 转法线贴图工具Crazybump- 12 -2.7.6 视频处理软件After Effects- 12 -2.8 本章小结- 12 -第3章 虚拟商场漫游系统的设计- 13 -3.1 系统市场需求分析- 13 -3.2 系统功能需求- 13 -3.2.1 系统功能概述- 13 -3.2.2 功能需求用例图- 14 -3.2.3 用例描述表- 14 -3.2.4 开发平台- 17 -3.3 系统总体设计- 17 -3.3.1 系统开发流程- 17 -3.3.2 系统架构分析- 18 -3.3.3 场景分层设计- 19 -3.3.4 虚拟漫游系统构成模块- 20 -3.4 界面设计- 20 -3.4.1 界面设计概述- 20 -3.4.2 界面设计原则- 21 -3.4.3 所用控件说明- 22 -3.4.4 系统界面展示- 27 -3.5系统可行性分析- 30 -3.5.1技术上的可行性- 30 -3.5.2经济上的可行性- 31 -3.6 本章小结- 31 -第4章 三维模型的建立和集成- 32 -4.1 虚拟场景建模设计- 32 -4.2 虚拟场景建模技术- 32 -4.2.1 几何建模- 32 -4.2.2 运动建模- 33 -4.2.3 物理建模- 33 -4.2.4 对象行为建模- 33 -4.2.5 模型分割- 34 -4.3 虚拟场景建模要求- 34 -4.4 三维模型的数据采集- 35 -4.5 三维模型的建立- 37 -4.5.1 Unity与3DSmax之间的单位换算- 37 -4.5.2 Unity模型制作规范- 37 -4.5.3 商场模型的建立- 40 -4.5.4 三维模型的贴图材质- 40 -4.5.5 shader概述- 43 -4.6 三维模型的优化- 44 -4.7 本章小结- 45 -第5章 场景交互关键技术研究与实现- 46 -5.1 虚拟商场漫游技术的研究与实现- 46 -5.2 触发器技术的研究与实现- 49 -5.3 电梯功能的研究与实现- 50 -5.3.1 电梯功能组成- 50 -5.3.2 电梯延时功能- 51 -5.3.3 电梯系统逻辑- 51 -5.4 试衣间系统功能的研究与实现- 52 -5.4.1 衣物搭配- 52 -5.4.2 读取头像- 54 -5.5 更换天气和材质功能的研究与实现- 55 -5.5.1 更换天气- 55 -5.5.2 更换材质- 58 -5.6 背景音乐功能的研究与实现- 58 -5.6.1 更换音乐- 58 -5.6.2 播放、暂停、停止- 60 -5.6.3 调节音量- 61 -5.7 小地图功能的研究与实现- 61 -5.8 片头动画的研究与实现- 62 -5.9 商店信息功能研究与实现- 63 -5.10 发布系统- 63 -5.11 本章小结- 64 -第6章测 试- 65 -6.1 测试综述- 65 -6.2 界面功能测试- 65 -6.2.1 主菜单测试- 65 -6.2.2 小地图测试- 66 -6.2.3 天气系统测试- 67 -6.2.4 背景音乐测试- 67 -6.2.5 更换地板测试- 68 -6.2.6 灯光测试- 68 -6.2.7 商店信息测试- 68 -6.3 电梯功能测试- 69 -6.4 试衣间功能测试- 69 -6.5 测试总结- 70 -第7章总结和展望- 71 -参考文献- 72 -致 谢- 73 -VII-东北大学毕业设计（论文） 第1章 绪论第1章绪 论1.1 研究背景和开发意义随着计算机硬件技术和计算机图形学计算机硬件技术的发展，虚拟现实技术己经开始广泛运用于城市规划、娱乐、教育、旅游等很多领域。虚拟现实技术是一门将多媒体技术及人工智能及仿真技术、计算机图形技术、传感器技术、人机接口技术等多种学科结合而诞生的新兴技术。虚拟现实是借助电脑模拟产生出一个三维空间的虚拟世界，提供给用户有关触觉、视觉、听觉等感官感觉的模拟，让玩家宛然身临其境一般，可以随心所欲地观察三维空间里的事物。随着第三代互联网技术的日益成熟和虚拟现实技术的发展，愈来愈多的商业机构组织考虑采用虚拟现实技术来提高其影响力。虚拟漫游系统是虚拟现实的一个重要分支，是近几年来出现的高新技术，是人们通过计算机对复杂数据进行实时交互、操作、以及可视化的环境。随着虚拟现实技术的发展,人们不止再满足于昔日一样亲临商场,或者照片、视频的方式游览商场环境，人们要求用更加直观、简洁、现实的方式了解商场和管理商场,这就迫切需要一个新的商场展示和商场规划管理平台。在此背景下,三维虚拟商场应运而生,它集商场规划、管理、浏览、购买为一体。虚拟商场作为虚拟现实技术在商业领域的应用是数字化商场的重要内容,打破了空间局限性,能真正直观地展现交互式三维商场场景。它对真实商场内部各场景进行模拟,利用虚拟现实技术通过计算机虚拟重现。具体来说,它利用虚拟现实技术、计算机网络技术等高新技术、计算机图形学技术,将真实的商场进行了数字化和虚拟化,构建成为一个具有一定真实感的虚拟商场环境。虚拟商场有两个特别突出的特点:沉浸感,交互性。也就是说,虚拟商场重在重现一个逼真的3D商场,而且用户可以在虚拟商场中可以通过交互的方式漫游。建立虚拟商场漫游仿真系统是构建智慧商场的基础，三维虚拟漫游系统的建立和探究对智慧商场建设有重要的意义。三维虚拟商场漫游系统是一个可以三维可视化的而且能人机互动的虚拟商场漫游仿真系统，该系统的建立既能为树立商场良好的人文形象，方便顾客在来商场之前熟悉商场的整体规划，还作为商场建设规划的辅助性工具，在对商场内进行规划和建造时，为商场的未来建设提供一个制作平台，可以在创立的虚拟三维商场中交互式的对未来商场环境进行全新的设计。用于研发虚拟平台的技术很多，近两年来十分热门的 Unity3d 引擎得到业界的追捧，本研究以武汉群光广场为研究设计对象，借助 Unity3D 引擎开发了一款虚拟商场漫游系统，有利于用户对商场有更直观的了解。Unity3D 最大的优势是性价比高，并且可以发布成网页浏览的方式，用户不需要下载客户端，就可以直接体验Unity3D ，Unity3D还支持各种脚本语言包括 C#、Python、Javascript，兼容各种操作系统，真正意义上实现了跨平台。Unity3D引擎有一个直观的游戏编辑环境，是一个全面整合的专业游戏引擎。1.2 国内外研究现状虚拟现实的英文全称是Virtual Reality，简称虚拟现实技术，虚拟现实技术是一门多学科交叉高新技术，是在上个世纪末期从信息技术领域兴起的。它综合了人工智能技术、多媒体技术、数字图像图形技术和通讯信息网络技术的最新研究成果。其利用电脑虚拟出一个比较真实的三维空间，为使用者提供了视觉、听觉、触觉、运动感知、嗅觉甚至是味觉等感官上的虚拟和仿真场景，从而让用户产生一种融入虚拟现实中的感觉，产生一种身在现实生活中的味道。虚拟现实技术是从用户的视角出发，利用用户自身的感官系统，通过对交互式设备的操作，对虚拟世界进行浏览、体验和观察。虚拟现实技术将虚拟化的概念以一种很直观的形式呈现在人们的视觉、触觉、听觉等感官中，如显示在显示器上、或者耳机等。最早的虚拟现实技术起源于美国，它的虚拟现实技术的研究水平仍就处于世界领先地位，美国的虚拟现实技术代表着国际虚拟现实技术水平的前沿。虚拟现实技术在美国军事领域和教育领域已被广泛应用，如大学的日常的办公、学生教学和科研的管理、图书的管理、校园的漫游等许多方面都与数字化校园建设密不可分。美国虚拟现实的科研水准代表着全球虚拟现实技术的发展水准。近十几年来，虚拟现实除了在教育领域被广泛应用之外，也在美国军事领域和航空航天被广泛应用，在军事领域和航空航天的一些成功应用所取得的巨大效益，而这些经济效益的取得吸引美国政府进一步地加大了对虚拟现实技术的研究支持力度，在美国，虚拟现实技术的作用主要表现在以下三个方面：第一个是指挥大规模的军事演习；第二是武器系统的性能评价；第三是武器的常规操作训练。在欧洲和日本,虚拟现实技术作为一门新兴的技术，受到了各国的重视。在2000-2003年期间，瑞士联邦政府为大学拨款了三千万瑞士法郎，用来鼓励高校创建虚拟校园，瑞士几所学术机构组织联合制定并实施了瑞士虚拟校园计划；英国的Bristol公司在硬件开发和软件研究的个别方面处于领先地位；德国从事虚拟城市模型研究，建立了城市模拟系统,对一些城市的基础设施提供分析、显示功能和相关的查询，德国Damastadt的Fraunhofer研究所开发了一种名叫“虚拟设计”的组合工具；ESA(欧洲空间局)VR的远程操作来探索金星；日本在虚拟现实技术的开发和研究方面也是世界领先的国家之一，主要致力于建立大规模虚拟现实技术知识库的研究，同时在基于虚拟现实的游戏开发方面也做了相当多的工作。日本电信与Stanford大学和京都大学等几所日本著名高校合作开发的集VR和GIS等技术的网上虚拟京都系统，为人们提供城市信息,更好地服务社会；日本有很多VR设备大量推向市场，一些公司已经将VR技术商品化。虚拟现实技术的实现是一项投资巨大且技术难度极大的科技领域，与美国、日本等世界虚拟现实技术领先的发达国家相比，我国的虚拟现实技术研究起步相对较晚，始于20世纪90年代初，经过20多年的努力，虽然我国的虚拟现实技术研究取得了一些成绩,但是与世界上虚拟现实技术前列的国家还存在着不小的差距。我国政府和相关部门的高度重视。国家自然科学基金会、国家国防科工委、“863”计划、“十五”规划、“十一五”规划、“十二五”规划等都把虚拟现实技术的研究列为重点资助范围，国家“973”计划更是将虚拟现实技术的发展列为重中之重，对该研究的支持力度也愈来愈大。 在工业领域中，虚拟仪器在仪表、航天和仪表等行业的应用越来越广泛。在教育领域，已经有部分高校初步建立了虚拟实验。例如：四川联合大学基于虚拟仪器的设计思路，研制出了“航空电台二线综合测试仪”；华中理工大学机械学院工程测试实验室将其虚拟实验成果在网上公开展示，用来远程教育使用；清华大学利用虚拟仪器构建了汽车发动机检测系统；另外，广州暨南大学、复旦大学、上海交通大学等一批高校也开发出了一大批新的虚拟实验系统用于科研和教学。近些年，虚拟现实技术在我国发展速度很快，不仅愈来愈多的科研单位和机构投入到虚拟现实的产品开发和研究当中，而且一些非科研单位和机构也对虚拟现实技术的应用产生了浓厚的兴趣。我们可以毫不犹豫地深信，在不久的将来，中国国一定会在虚拟现实研究领域中做出更突出更大的贡献。中国虚拟现实技术的飞速发展必将吸引全世界的目光。1.3 论文主要研究内容传统的虚拟商场漫游主要是侧重于第一视角场景的表现，而忽视了3D空间的交互性，本文主要研究将Unity引擎技术引入一个全新的虚拟商场漫游系统,目的在于试图探索一个简单有效的方式，以沉浸性和交互性为中心来构建一个不仅包括传统的虚拟场景游览功能还具有真实的信息以及更强的交互性的虚拟商场。具体研究内容包括：(1)对Unity仿真漫游的主要技术进行了概述，主要包括Unity开发基础、Unity碰撞检测、Unity交互技术、三维建模基础、贴图材质等。(2)基于Unity仿真对虚拟商场漫游系统进行了设计，包括开发流程设计、功能需求分析、交互设计、虚拟商场场景分层设计等。(3)根据本系统的总体设计，对Unity虚拟商场场景建模技术进行了研究和实现，用C#作为开发语言，利用3DMAX和Unfold 3D进行建模和对模型UV展开，用Photoshop对模型UV贴图，用Cryzybump对贴图进行处理，用After Effects对系统片头动画进行设计。(4)研究了在Unity中利用动画技术、触发器技术、碰撞检测技术、UI技术等实时交互技术,最终构建了一个具有能够查询商店信息、商品信息、能够试衣、具有电梯功能、更换天气，音乐和商场内部材质等功能。实现了一个第一人称视角的角色漫游功能的三维交互式虚拟商场。(5)提出了一套完整的快速构建虚拟商场漫游系统的方案。1.4 论文组织结构本文共分为6章，各章的主要内容如下：第一章绪论，主要介绍了课题的研究背景与意义、国内外研究现状、论文的主要研究内容以及论文的组织结构。第二章系统开发技术概述，主要对系统开发所需要用到的主要关键技术进行概述，包括开发语言C#的运用、Unity引擎相关技术、3DMAX建模技术、Unfold3D对模型的UV展开、Photoshop与Crazybump对贴图的创建与处理、相关的插件的运用等。第三章虚拟商场漫游系统的设计，主要对系统功能进行了简单需求分析，并对游戏的开发环境，平台，工具和开发可行性进行了总结和论述。详细介绍了系统的开发流程、架构分析、场景分层设计、模块划分、界面UI设计以及交互设计等。第四章三维模型的建立与集成，主要介绍如何根据场景的分层对模型进行制作及贴图，并且达到优化的目的。如何将制作完成的模型集成到一个场景中。第五章场景交互关键技术研究与实现，主要阐述根据交互设计功能，主要从虚拟漫游、小地图显示、更换天气、更换地板材质、电梯功能、触发商店信息、试衣间功能以及读取头像功能等各个模块进行了研究和实现。第六章总结和展望，对本文的主要成果和不足进行了总结，并对后续工作进行了展望。- 5 -东北大学毕业设计（论文） 第2章 系统开发技术概述第2章系统开发技术概述2.1 开发语言概述本系统软件采用C#语言进行开发编程。2.1.1 C#语言简介 C# (C sharp) 是微软对这一问题的解决方案。C#是一种最新的、面向对象的编程语言。它使得程序员可以快速地编写各种基于Microsoft .NET平台的应用程序，Microsoft .NET提供了一系列的服务和工具来最大程度地开发利用计算与通讯领域。 正是由于C#面向对象的卓越设计，使它成为构建各类组件的理想之选无论是系统级的应用程序还是高级的商业对象。通过使用简单的C#语言结构，这些组件可以方便地转化为XML 网络服务，从而使它们可以由任何开发语言在任何操作系统上通过Internet进行调用。 最重要的是，C#使得C+程序员可以高效的开发程序，而绝不损失C/C+原有的强大的功能。由于这种继承关系，C#与C/C+具有相当大的相似性，熟悉类似语言的开发者就能够很快地转向C#。2.1.2 C#语言特色以及优势（1） 完全面向对象。（2） 支持分布式，之所以有C#，是因为微软相信分布式应用程序是未来的趋势，即处理过程分布在服务器和客户机上。所以C#一出生就注定了能很好解决分布式问题。（3） 跟Java类似，C#代码经过编译后，成为了一种IL（中间语言）。在运行时，再把IL编译为平台专用的代码。（4） 健壮，C#在检查程序错误和编译与运行时错误一点也不逊于Java，C#也用了自动管理内存机制。（5）C#不像Java那样完全摒弃了指针和手动内存管理。C#默认情况下是不能使用指针的，程序员在有必要时可以打开指针来使用。这么做可以保证编程的灵活性。（6） 安全性：C#的安全性是有.net平台来提供的。C#代码编译后会成为IL语言。它是一种受控代码，.net提供类型安全检查等机制以保证代码是安全的。（7） 可移植性：由于C#使用类似于Java语言的中间语言机制。使得C#也跟Java语言类似，这样C#就可以很方便地移植到其他系统。在运行时，再把中间代码编译为适合特定机器的代码。（8） 解释性：C#也是一种特殊的解释性语言。（9） 高性能：C#把代码编译成中间语言后，可以高效的执行程序。（10）多线程：与Java类似，可以由一个主进程分出多个执行小任务的多线程。（11）组件模式：C#很适合组件开发。各个组件可以由其他语言实现的，然后集成在.net中。 C#是在Java流行起来后所诞生的一种新的语言。因为微软在操作系统上占有很大的优势，在以往的开发中累积了不少经验，形成了.net平台，所以C#在Windows方面可以说比Java语言具有更大的优势：1、C#面向对象的程度比Java高。2、C#中的基本类型都是面向对象的。3、C#具有比Java更强大的功能。4、C#语言的执行速度比Java快。C#还在Windows Forms也有一定的优势。 C#是一种非常类似于C+的语言，风格是更接近于Java，不管是C+程序员还是Java程序员，都可以很方便的转到C#上来。 C#的强大是依赖于.net的发展，而.net的发展是看微软在.net上的决心和投入有多少。从Windows 2003和Vista系统可以看出（前者内置了.net1.1，后者内置了.net2.0。）.Net在Windows编程中具有十分重要的战略意义。 C#目前主要是应用在网络编程上，其他领域比如数据库、窗体编程，都逐渐在增大。2.2 Unity3D概述本系统软件是用Unity3D引擎进行研制开发的。2.2.1 Unity3D引擎简介 Unity是由Unity Technologies开发的一个让玩家轻松创建诸如实时三维动画、三维视频游戏、建筑可视化等类型互动内容的多平台的综合型游戏开发工具，是一个全面整合的专业游戏引擎。Unity类似于Virtools，Blender game engine，Director或 Torque Game Builder等利用交互的图形化开发环境为首要方式的软件其编辑器运行在Windows 和Mac OS X下，可发布游戏至Mac、Windows、iPhone、Android 、Wii和Windows phone 8平台。也可以利用Unity web player插件发布成网页游戏，支持Windows和Mac的网页浏览。它的网页播放器也被Mac widgets所支持。2.2.2 Unity3D特色以及优势1、综合编辑。Unity3D 向用户提供多窗口的综合一体化的开发环境，例如包括可视化场景编辑、详细的对象属性编辑器、视景动态预览和性能后台监视等功能。由于它简单易用、性能良好，Unity3D 现在被越来越多的开发者用来快速制作数字游戏或者仿真原型。2、图形引擎。到目前为止，最新版本的 Unity3D 底层所使用的图形渲染库包括 Direct3D（Windows 环境）、OpenGL(Mac 和 Windows 环境)和某些自有的 API（Wii 环 境）。在编译工程到手机平台上运行时，还支持采用 OpenGL ES 图形库。3、资源导入。Unity3D 开发工程目录下的资源会被自动导入到 Project 面板中，并根据资源的变动实现自动更新。Unity3D 能够很好的支持常用 3D 建模软件。4、一键部署。Unity3D 可一站式开发支持 Internet Explorer、Chrome、Firefox、Safari、Opera、Camino 等网页浏览器的在线内容、Windows 和 Mac OS X 的可执行文件、移动平台 Android 和 iOS、Xbox 360、Flash Player、PS3、Wii 等项目。5、着色器（Shaders）。Unity3D 中着色器的编写语言为 ShaderLab。官方开发团队为用户提供了 60多种内置着色器，基本上可以满足开发需求。还可以通过购买第三方着色器插件来改善显示效果。6、脚本系统。Unity3D 脚本是基于.NET Framework 的开源框架的 Mono 类库。Unity3D 允许程序开发人员使用 JavaScript、C#、Boo 三种不同类型的编程语言进行脚本编写，这样就能让 Unity3D 更好的推广使用。7、支持大量第三方插件。Unity3D 具有的一个特色就是它聚集了一批为它开发引擎插件的程序员。例如有著名的 NGUI、PlayMaker。例如 PlayMaker 作为一款图形化编程插件，能够大大地加快场景、游戏的脚本开发速度。常用的事件只要用鼠标一添加就可以了。 Unity不但功能强大完善、渲染华丽逼真、3D项目开发更短更容易,而且界面简洁易用、对学习研究用途免费、学习曲线短、所见即所得,不管是对初学者还是专业开发团队,都是很好的选择。其他商业引擎一般需要收费,开源引擎又需要编写大量代码,而且有的引擎没有可视化操作界面,再加上考虑到如果直接用层图形接口如Open GL或者DirectX API调试困难、开发周期长,而且对于一些很多很成熟技术,如果从底层做起会消耗大量时间在重复工作上面。这也是本文选择Unity作为虚拟商场的开发工具的重要原因。2.3 碰撞检测技术碰撞检测是模拟当物体遇到障碍物时所产生的物理反应，例如主角遇到墙壁时，则无法继续前进。碰撞检测是漫游系统的最基本条件。游戏对象如果需要感应碰撞，那么必须给它添加碰撞器。Unity3D 一共为对象提供了 五种碰撞器，分别是 Box Collider、Sphere Collider、CapsuleCollider、Wheel Collider、Mesh Collider。给每个对象添加相应的碰撞器，设置物体的物理属性，物体就能够执行碰撞器组件实现碰撞检测，物体就不会“穿墙而过”。同样Unity3D也可以在脚本语言中实现控制基本碰撞检测。2.4 人机交互技术本系统软件除了单纯的漫游功能，还实现了人机交互功能。人机交互技术是通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术，在本系统中主要的人机交互包括GUI界面设计和漫游设计。用户通过执行文件打开该系统进行商场漫游，用户以第一人称视角进行浏览参观，增强体验感，通过键盘wasd控制视角的移动同时点击鼠标控制视角的旋转，结合视角，使用户有种身临其境的感觉 。通过触发器trigger，能够实现触发功能，如电梯门与自动门的开关，商铺信息介绍和试衣间UI的触发等。通过界面UI，控制背景音乐的开关，音量的调节，电梯的上升与下降，试衣间功能，跳转网页，小地图功能，更换地板材质和天气等功能。系统添加碰撞检测系统使得用户不会出现穿墙现象，完善了虚拟环境的真实性。2.5 动画技术通过可视化动画控制器视图Animator，可以方便轻易地控制和设置角色的帧序列动画，并且可以通过脚本来控制角色动画的播放、暂停、倒放以及播放速度等。本文通过动画控制器Animator来控制商场自动门和电梯门的开关以及电梯的升降。下图为动画控制器视图。图2.1 动画控制器界面2.6 粒子系统技术本系统的天气中下雪效果和下雨效果是由Unity引擎中的粒子系统完成的。粒子系统在Unity通常用作制作烟雾，蒸汽，火焰和其他雾化效果，通过一到两个材质和不断绘画，创造一个混乱特效。典型的粒子系统在一个物体上包括一个Particle Emitter粒子发射器, 一个Particle Animator粒子播放器和一个Particle Renderer粒子渲染器，如果想和别的物体交互，可以添加一个ParticleCollider粒子碰撞器到物体上。粒子系统的功能介绍如图2.2.所示：图2.2 粒子系统界面功能介绍2.7 其他开发技术介绍2.7.1 建模工具3DSMAX3DSmax一款知名的基于PC系统的三维动画制作和渲染软件，它是由美国Autodesk公司出品的，是目前国内主流的三维动画软件之一，主要应用于三维动画、建筑设计、影视制作等各种静态场景和动态场景的模拟制作。3DSmax软件应用的主要特点：1、对PC系统配置要求低，操作简单，容易上手。2、功能强大，扩展性好，可以安装插件增强3DSmax的功能。3、兼容性强，和其它相关软件配合流畅。4、建模功能可进行堆叠操作，使制作模型有非常大的弹性。3DSmax最具特色的应用：建筑设计和游戏开发，具体表现如下：1、建模。3Dmax采用主流的ploygon和NURBS建模方法，且命令执行菜单非常简洁，可以随时随地的修改，并具有自动保存功能。2、材质。3Dmax独有的材质球系统，通过材质通道叠加各种贴图类型来实现。在实现凹凸方面通过置换执行实现。3、灯光。3DSmax的全局灯光设计比较多，设计到环境的方方面面，灯光参数相对复杂，很多时候靠渲染器来实现光散发的效果。4、渲染。3DSmax提供了与高级渲染器的连接功能，且它的V-RAY插件强大，渲染出来的效果很理想。5、动画。3DSmax以逐行帧和关键帧来进行动画，其曲线编辑器能方便的观察动画节点位置，操作极易上手。3DSmax在三维建模，动画，渲染方面近乎完美的表现，完全能够满足人们对制作游戏、动画、及高品质效果图等作品的要求。所以本系统软件采用3DSMAX对商场进行模型的制作与集成。2.7.2 界面设计工具NGUI本系统软件利用NGUI工具实现界面UI的设计和界面UI的功能。NGUI是用C#编写并严格遵循KISS原则的Unity（适用于免费版和专业版）插件，提供强大的UI系统和事件通知框架。NGUI插件代码简洁，多数类少于200行代码。这意味着程序员可以很容易地调节已有功能或者扩展NGUI的功能。对所有其他用户而言，这意味着更低的学习难度、更高的性能和更加有趣。NGUI插件不依赖于其他外部资源也没有DLL，NGUI的使用方式与Unity的使用方式一样。使用Widget Tool可快速创建模板化的控件，或者从基本组件创建你自己的控件。可以遵照你的意愿复制粘贴，把你的窗口保存为prefabs。所有的一切只需要简单地点击操作就能够完成。当需要编写代码让控件移动时，可以选择简单的例子代码，可以把你的控件转变为输入框、按钮、播放声音、基于事件改变颜色、触发动画等等。2.7.3 角色UV展开工具Unfold3D为了能够给模型更好地进行贴图，本系统用Unfold3D软件对模型进行UV展开。在3D模型的制作过程中，展开贴图坐标一直是一个繁琐又充满挑战的工作。利用Unfold3D能够帮助我们快速并且准确地完成展开贴图坐标的任务。Unfold3D是一个独立的软件，从而使用起来可以不受3D建模软件的限制，通过导入3D建模软件都能够支持的OBJ文件格式，来进行数据交换。2.7.4 UV编辑软件Photoshop本系统利用Photoshop对展开的贴图进行编辑处理。Adobe Photoshop，简称“PS”，是由AdobeSystems开发和发行的图像处理软件。Photoshop主要处理以像素所构成的数字图像。使用其众多的绘图与编修工具，可以有效地对图片进行编辑工作。PS有相当多功能，在图形、图像、文字、出版、视频等各方面都有涉及。它有以下几个特点：1、功能强大的选择工具 Photoshop拥有多种选择工具，极大程度地方便了用户不同的要求。而且多种选择工具还可以结合起来选择较为复杂的图像。 2、制定多种文字效果 利用Photoshop不仅能够制作精美的文字造型，而且还能够对文字进行复杂的变换。 3、多姿多彩的滤镜 Photoshop不仅拥有多种内置滤镜可以供用户选择使用，而且还支持第三方滤镜。从而使Photoshop拥有了“取之不尽，用之不竭的”滤镜。 4、易学易用，用途广泛 对Photoshop不太了解的人会认为它是一个专业的图形图像处理软件，其实这是一种误解，Photoshop虽然功能十分强大，但是也易学易用，它可以适应于不同水平的用户。它涉及动作调板、图层调板、图像合成、滤镜、色彩校正、通道使用、路径工具等图像处理功能。可制作如材质纹理、文字特效、按钮制作、三维物体、广告创意设计及影像特效等多种用途。它是一个值得深入学习的好软件。2.7.5 转法线贴图工具CrazybumpPhotoshop编辑处理下的贴图是漫反射贴图，不具备法线信息，所以需要一个软件将贴图转换为法线贴图，本系统软件采用的转法线贴图工具为Crazybump。它是一个可以使图片转成法线帖图的软件，操作起来相当方便，可调节的参数也不是很多，效果比PS插件的细节要丰富点，而且还能同时导出法线、置换、高光和全封闭环境光帖图，并且有即时预览窗口。它大量用于游戏中，可以利用普通的2D图像制作出带有Z轴（高度）信息的法线图像，可以用于其它3D软件里，还能够使一个低精度的模型有高精度的效果。2.7.6 视频处理软件After Effects本系统软件的片头动画是由After Effects(简称AE)制作完成的。AE全称After Effects，是由世界著名的图形设计、成像软件设计和出版公司Adobe Systems Inc.开发的专业非线性特效合成软件。是一个灵活的基于层的2D和3D后期合成软件，囊括了上百种特效以及预置动画效果，与同为Adobe公司出品的Photoshop，Premiere， Illustrator等软件可以无缝结合，创建出无与伦比的效果。在视觉效果、影像合成、动画、设计动画样稿、非线性编辑、网页动画方面和多媒体都有其发挥余地。与主流3D软件也可良好结合，如3ds MAX ，Cinema4D，Softimage|XSI，Maya等。最新版本为After Effects CC也就是After Effects 20.0，该版本目前已经随AdobeCreative Cloud发布。2.8 本章小结 本章主要介绍了本系统在开发的过程中所需要的技术和相关软件，如开发语言C#，Unity3D引擎介绍，碰撞技术介绍，人机交互技术介绍，动画技术介绍，相关的软件有建模工具3DSMAX，模型UV展开工具Unfold3D，贴图编辑工具Photoshop，转法线贴图工具crazybump和片头动画视频编辑软件After Effect。 - 77 -东北大学毕业设计（论文） 第3章 虚拟商场