虚拟场景的交互设计interactivedesignbasedonvirtualscene(源码)【字数：15411】
摘 要摘 要火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。因此针对火灾，进行消防训练是非常重要的。然而消防训练大多数根本没有火或者只有小火，这样的训练不够真实，而且训练效果较低，但是如果真的有大火，对于训练人员来说又太过于危险，而且消耗的人力物力很多。因此采用虚拟仿真消防设备进行模拟消防训练，并实现消防士兵在虚拟系统中进行装备模拟和消防训练任务是非常迫切的。这样的训练更加安全可靠。本文从虚拟现实产业迅速发展的角度阐述了虚拟现实火灾救援演练系统的开发背景，描述了国内外研究现状及存在的问题，并介绍了项目实现的目的及意义，通过系统分析对系统进行了完整规划。包括详细的可行性分析和需求分析。虚拟现实火灾救援演练系统以虚幻4引擎为基础，利用3DS MAX软件进行模型的设计，利用虚幻4引擎的蓝图系统来实现对灭火器、消防栓和灭火喷头等的灭火交互，以及控制提示文字的显示等。主要实现了四大功能模块: 使用灭火器灭火；使用消防栓灭火；使用灭火喷头灭火；查看控制桌面。关键字:虚幻4；3DS MAX；蓝图；消防训练
目录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状及存在的问题 2
1.3主要研究内容 2
1.4选题的目的和意义 3
1.5论文结构 3
第二章 系统分析 4
2.1可行性分析 4
2.1.1经济可行性 4
2.1.2技术可行性 4
2.1.3操作可行性 4
2.2需求分析 4
2.2.1模块划分 5
2.2.2具体需求 6
2.3本章小结 6
第三章 模型设计 7
3.1概述 7
3.2工具介绍 7
3.3建模参数 8
3.4灭火器建模 8
3.4.1灭火器模型分割 8
3.4.2使用超级布尔进行灭火器钢瓶建模 8
3.4.3使用可编辑多边形修改器进行灭火器开关把手建模 9
3.4.4使用可编辑样条线修改器制作导气管 9
3.4.5整合为完整灭火器模型 9
3.5消防栓建模 10 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
3.5.1消防栓模型分割 10
3.5.2使用超级布尔进行消防栓主体建模 10
3.5.3使用挤出修改器进行消防栓螺丝建模 11
3.5.4使用车削修改器进行消防栓帽建模 11
3.5.5对称修改器 11
3.5.6整合为完整消防栓模型 11
3.6材质 12
3.7展开UV贴图 14
3.8模型的导入和导出 15
3.8.1单位设置 15
3.8.2收集贴图资源 15
3.8.3导出模型文件 15
3.8.4导入模型文件 16
3.9本章小结 16
第四章 交互的实现 17
4.1概述 17
4.2虚幻4引擎简介 17
4.3虚幻4引擎的功能 17
4.4创建及配置关卡 18
4.5交互设计 18
4.5.1第一人称角色类蓝图 18
4.5.2灭火器类蓝图和消防栓类蓝图 20
4.5.3舰桥关卡蓝图 22
4.5.4主控室、分控室关卡蓝图 28
4.6本章小结 31
总结 ...................................................32
致谢....................................................33
参考文献 34
绪论
1.1研究背景
VR虚拟现实是近年兴起的概念，通过360度的视觉体验和逼真的人机交互，虚拟现实在各个领域彰显的潜力意义非凡。作为比较前沿的科技领域，VR的前景被市场一度看好。
2016年被称为中国VR的元年，VR产业正在跨过萌芽期，虚拟现实产业发展潜力惊人[1]。数据显示，在2015年国内的VR市场规模仅有15.2亿元，但仅有一年时间，市场就在飞速增长。2016年国内VR市场规模达到67.4亿元，较去年翻了几番。预计2017年国内的VR市场规模将达到150.7亿元，2020年将达到912.5亿元。从市场增速上看，VR行业的是规模几乎是几何增长，因为VR硬件涉及的领域太过广泛，一旦在任何一个领域大规模应用，都会产生巨大的市场增量。随着进入市场的虚拟现实方面的硬件和内容的大规模出现，VR产业正进入爆发期。VR技术成熟度已经达到市场爆发的临界点，消费级产品开始诞生，正迎来大规模的商业化应用。在资本的推动下，虚拟现实产业涌现出一大批创业公司。除此之外，一些大公司，如腾讯、阿里、乐视、酷开、小米、暴风科技等也都开始涉足VR领域。无论是初创公司还是大企业，都陆续推出了一些消费级的产品。市场上VR产品很多，功能和价格方面也是参差不齐，从几十块到几千块不等，而这也最终给用户带来了巨大差异性的体验。有相对廉价的，比如暴风影音推出的虚拟现实头戴式显示设备暴风魔镜，在使用时需要配合暴风影音开发的专属魔镜应用，在手机上实现IMAX效果，普通的电影即可实现影院观影效果。也有相关的小游戏可以通过附赠的手柄进行游玩。也有相对高端的，比如HTC Vice,HTC Vice是由HTC与Valve联合开发的一款VR头显（虚拟现实头戴式显示器）产品，由于有Valve的SteamVR提供的技术支持，?因此在Steam平台上已经可以体验利用Vive功能的虚拟现实游戏。
当然虚拟现实产业除了个人应用之外，也将在2017年继续蓬勃发展。越来越多的行业开始使用虚拟现实技术，包括房地产、教育、室内设计等等。现在，随着我国经济的不断发展，火灾事故发生的频率也越来越高，因此消防训练的普及越来越重要，在VR技术发展起来之前，我们只能在现实世界中进行消防训练，然而这样的训练不但费时费力、训练效果底下而且并不安全。而采用虚拟现实技术进行消防训练能很好的克服上诉缺点，因此采用虚拟现实技术进行消防训练的仿真是一项迫切的任务。
1.2国内外研究现状及存在的问题
(1)计算机的发展提供了一种计算工具和分析工具,并由此出现了许多解决各种问题的新方法。虚拟现实技术的产生与发展也同样如此,总体而言，目前全世界的虚拟现实技术主要涉及到三个研究领域:通过计算图形方式建立实时的三维视觉效果;建立对虚拟世界的观察界面;使用虚拟现实技术加强诸如科学计算技术等方面的应用。
(2)现在，已经建立了空间站、航空、卫星维护的VR训练系统，也建立了可供全国使用的VR教育系统[2]。在欧洲，英国在辅助设备设计、分布并行处理和应用研究方面是领先的，在硬件和软件的领域处于领先地位[3]。日本的虚拟现实技术的发展在世界相关领域的研究中同样具有举足轻重的地位,它在建立大规模VR知识库和虚拟现实的游戏方面做出了很大的成就。
目录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状及存在的问题 2
1.3主要研究内容 2
1.4选题的目的和意义 3
1.5论文结构 3
第二章 系统分析 4
2.1可行性分析 4
2.1.1经济可行性 4
2.1.2技术可行性 4
2.1.3操作可行性 4
2.2需求分析 4
2.2.1模块划分 5
2.2.2具体需求 6
2.3本章小结 6
第三章 模型设计 7
3.1概述 7
3.2工具介绍 7
3.3建模参数 8
3.4灭火器建模 8
3.4.1灭火器模型分割 8
3.4.2使用超级布尔进行灭火器钢瓶建模 8
3.4.3使用可编辑多边形修改器进行灭火器开关把手建模 9
3.4.4使用可编辑样条线修改器制作导气管 9
3.4.5整合为完整灭火器模型 9
3.5消防栓建模 10 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
3.5.1消防栓模型分割 10
3.5.2使用超级布尔进行消防栓主体建模 10
3.5.3使用挤出修改器进行消防栓螺丝建模 11
3.5.4使用车削修改器进行消防栓帽建模 11
3.5.5对称修改器 11
3.5.6整合为完整消防栓模型 11
3.6材质 12
3.7展开UV贴图 14
3.8模型的导入和导出 15
3.8.1单位设置 15
3.8.2收集贴图资源 15
3.8.3导出模型文件 15
3.8.4导入模型文件 16
3.9本章小结 16
第四章 交互的实现 17
4.1概述 17
4.2虚幻4引擎简介 17
4.3虚幻4引擎的功能 17
4.4创建及配置关卡 18
4.5交互设计 18
4.5.1第一人称角色类蓝图 18
4.5.2灭火器类蓝图和消防栓类蓝图 20
4.5.3舰桥关卡蓝图 22
4.5.4主控室、分控室关卡蓝图 28
4.6本章小结 31
总结 ...................................................32
致谢....................................................33
参考文献 34
绪论
1.1研究背景
VR虚拟现实是近年兴起的概念，通过360度的视觉体验和逼真的人机交互，虚拟现实在各个领域彰显的潜力意义非凡。作为比较前沿的科技领域，VR的前景被市场一度看好。
2016年被称为中国VR的元年，VR产业正在跨过萌芽期，虚拟现实产业发展潜力惊人[1]。数据显示，在2015年国内的VR市场规模仅有15.2亿元，但仅有一年时间，市场就在飞速增长。2016年国内VR市场规模达到67.4亿元，较去年翻了几番。预计2017年国内的VR市场规模将达到150.7亿元，2020年将达到912.5亿元。从市场增速上看，VR行业的是规模几乎是几何增长，因为VR硬件涉及的领域太过广泛，一旦在任何一个领域大规模应用，都会产生巨大的市场增量。随着进入市场的虚拟现实方面的硬件和内容的大规模出现，VR产业正进入爆发期。VR技术成熟度已经达到市场爆发的临界点，消费级产品开始诞生，正迎来大规模的商业化应用。在资本的推动下，虚拟现实产业涌现出一大批创业公司。除此之外，一些大公司，如腾讯、阿里、乐视、酷开、小米、暴风科技等也都开始涉足VR领域。无论是初创公司还是大企业，都陆续推出了一些消费级的产品。市场上VR产品很多，功能和价格方面也是参差不齐，从几十块到几千块不等，而这也最终给用户带来了巨大差异性的体验。有相对廉价的，比如暴风影音推出的虚拟现实头戴式显示设备暴风魔镜，在使用时需要配合暴风影音开发的专属魔镜应用，在手机上实现IMAX效果，普通的电影即可实现影院观影效果。也有相关的小游戏可以通过附赠的手柄进行游玩。也有相对高端的，比如HTC Vice,HTC Vice是由HTC与Valve联合开发的一款VR头显（虚拟现实头戴式显示器）产品，由于有Valve的SteamVR提供的技术支持，?因此在Steam平台上已经可以体验利用Vive功能的虚拟现实游戏。
当然虚拟现实产业除了个人应用之外，也将在2017年继续蓬勃发展。越来越多的行业开始使用虚拟现实技术，包括房地产、教育、室内设计等等。现在，随着我国经济的不断发展，火灾事故发生的频率也越来越高，因此消防训练的普及越来越重要，在VR技术发展起来之前，我们只能在现实世界中进行消防训练，然而这样的训练不但费时费力、训练效果底下而且并不安全。而采用虚拟现实技术进行消防训练能很好的克服上诉缺点，因此采用虚拟现实技术进行消防训练的仿真是一项迫切的任务。
1.2国内外研究现状及存在的问题
(1)计算机的发展提供了一种计算工具和分析工具,并由此出现了许多解决各种问题的新方法。虚拟现实技术的产生与发展也同样如此,总体而言，目前全世界的虚拟现实技术主要涉及到三个研究领域:通过计算图形方式建立实时的三维视觉效果;建立对虚拟世界的观察界面;使用虚拟现实技术加强诸如科学计算技术等方面的应用。
(2)现在，已经建立了空间站、航空、卫星维护的VR训练系统，也建立了可供全国使用的VR教育系统[2]。在欧洲，英国在辅助设备设计、分布并行处理和应用研究方面是领先的，在硬件和软件的领域处于领先地位[3]。日本的虚拟现实技术的发展在世界相关领域的研究中同样具有举足轻重的地位,它在建立大规模VR知识库和虚拟现实的游戏方面做出了很大的成就。
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