基于Lumion3D之3维虚拟校园系统设计之研究.PDFVIP

基於Lumion3D之3維虛擬校園系統設計之研究 郭秋廷 台灣首府大學數位娛樂與遊戲設計學系 E-mail: ctguo@tsu.edu.tw 摘要 本研究基於Google Earth ，結合SketchUp及 Lumion3D軟體平台，以台灣首府大 學為研究基礎，建立3維校園模型及其漫遊系統。研究校園地形、地物建模、光照和 陰影設定及等內容，初步探討建構3維虛擬校園的方法和動畫製作過程。 關鍵詞 ：SketchUp, Lumion3D, 3維虛擬校園 壹﹒前言 虛擬實境技術是一項涉及電腦圖形學、人機交互 、人工智慧等學科的綜合技術， 其目的是用電腦生成一個逼真的三維感覺世界，給用戶以如同真實世界的體驗。虛 擬實境技術在景觀設計方面的應用尚處於起步階段，有必要對其進行深入研究。在 目前眾多的虛擬實境技術中 Google Earth 、SketchUp結合 Lumion3D 技術以其強大 的面數承載能力、快速的製作等優勢被使用者廣泛應用 [1-6] 。 虛擬校園(Virtual Campus)是基於虛擬實境技術開發的校園漫遊系統、將校園空 間地理資訊和其他校園資訊 結合，以三維視覺化和虛擬實境場景介面呈現的校園網 路資訊服務環境，是數位元校園工程的重要組成部分．虛擬校園建設的意義在於對 整個校園進行模擬，促進校園內各種資源的交流和配置，讓人有身臨其境的感覺， 具有重要的理論意義和現實意義[7-10] 。 本研究以台灣首府大學校園為物件，基於Google Earth 、SketchUp結合 Lumion3D 軟體，開發桌面型的虛擬校園即時漫遊系統，為使用者提供具有真實感的校園空間。 貳﹒3維虛擬校園的建設 三維場景模型的構建是整個場景設計的重點和關鍵，大到複雜的實體建築，小 到路邊的花叢草地，模型所描述的物體形狀由構成物體的各個多邊形、三角形和頂 點來確定，物體外觀則由其表面紋理、顏色、材質、光照係數等來確定，因此應該 根據不同事物區別對待，以取得更佳效果。 校園園林場景的建立主要是通過SketchUp 和 Lumion3D 來完成的。場景的3D 圖在 Google Earth及 SketchUp中完成以後再將其導 Lumion3D中進行園林景觀模型 的構建。之所以採用 SketchUp建模主要是因為應用它建立的模型有著很強的模擬立 體效果，能夠實現逼真的再現校園景觀。最後在 Lumion3D中將這些元素進行整合， 得到豐富的 3D 校園場景。為了適應Lumion3D的虛擬場景製作要求，導入 Lumion3D 的模型應該儘量選擇低精度的模型，物體外形細節主要依靠貼圖來實現。 2.1 虛擬校園基礎空間資料獲取 虛擬校園建設主要以Google Earth(GE)提供的高解析度影像資料為底圖。在 GE 中定位到台灣首府大學的位置 顯示待建模校園區域的影像， ，再利用 Sketch Up軟體， 將當前影像獲取到Sketch Up中，並自動設置空間地理座標。為了使虛擬校園模型體 與實際地理位置能夠有較好的吻合精度，在建立模型前，將GE圖像進行增強、顏色 校正等處理。 地物紋理資料主要用於提供逼真的視覺表示，增強對地物本身及其相互之間空 間關係的感知和識別。可以利用建模軟體自帶的材質對建築物添加紋理，也可利用 拍攝建築物的數碼照片來獲取實地紋理，後一種方法可以體現校園地物的實際情況， 對校園中的建築物、道路、草地等進行實地拍攝，從而獲得三維建模所需的紋理圖 片。由於各種因素的影響，如有透視關系和光照條件等因素的影響，照片不可能從 完全垂直建築物表面的角度拍攝，可採集到的這些圖片往往不能直接應用到三維建 模中。可用 Photoshop影像處理軟體對紋理圖片進行一系列處理：包括圖片的正面校 正與部分截取(拉伸、旋轉、剪切) 、圖片品質的改善調整圖片的顏色、亮度、對比( 度 ) 、圖片格式的轉化、圖片大小的調整等。 2.2 虛擬校園建模 在 Sketch Up中做建築物的建