未来交通虚拟场景的设计与创建——半空小岛篇开题报告

1. 研究目的与意义

背景： 　　我们的毕业设计主题是未来交通的设计与实现，它是一种现实存在、科技和充分想象三方结合的一个课题。现如今，交通工具是现代人的生活中不可缺少的一个部分。随着时代的变化和科学技术的进步，越来越多的交通工具和交通方式被开发出来，并逐渐被大众使用。各种交通工具的开发和使用给每一个人的生活都带来了极大的方便。地面上的汽车、地底下的地铁、海面上的轮船、海底的潜艇、天空中的飞机等等，大大缩短了人们交往的距离，提高了人们的出行效率，降低了陆地交通的压力。但是随着人口的不断增长和时代的不断发展，快节奏的生活和紧凑的城市空间使得原有的交通现状受到限制。展望未来，我们设计的交通工具和场景将会朝着更加快捷方便、更加安全节能、更加舒适环保方向、更加节约空间和实现交通方式多样化的方向发展。

目的： 　　我们将综合使用虚拟现实技术来完成未来交通的设计与实现这一课题。我们将使用3dsmax和virtools软件来进行整个场景的设计与实现。通过3dsmax软件进行空中小岛和交通工具场景的设计与建模，并且为这些模型贴上材质。场景建模完成后，我们将模型导入virtools软件中，加上粒子效果、文字、灯光、背景音乐等一些辅助素材，接着将进行场景内部的交互功能设计，以此来构建一个逼真的未来交通场景的设计。整个场景将包含部分交通工具场景的动画和交互功能展示，并允许用户如同行走在现实的城市中一般进行参观游览，进行多角度漫游。

意义：　　本课题将着眼于现实交通状况，分析当代交通发展的问题，参考现实的科学技术，再加上想象，来完成一个未来交通的虚拟场景。该场景展现了一个逼真的、开放的、互动的、既虚拟又现实的场景，让用户在这个场景中可视、可感，亲身体验在虚拟城市中游览的感觉，充分体验虚拟现实技术的沉浸感、交互性和想象性。本场景融艺术与技术于一体，融想象与现实于一体，具有一定的现实意义。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：　　以虚拟现实技术为基础，综合利用计算机图形技术、三维建模技术、人机交互技术、仿真技术等技术，构建一个生动逼真的未来交通现代虚拟场景，并在系统中提供游览漫游功能和交互功能。首先，运用3dsMAX软件进行三维建模并且贴上材质，创建出具有逼真感觉的现实城市场景的效果，包括：1.半空小岛场景的设计与创建。2.激光驱动汽车的设计与创建以及相关动画展示（汽车遇到意外周围的激光轨道自动消失，本来选择相关轨道的车辆会寻找其他轨道）；3.概念轨道列车的设计与创建以及相关动画展示（接近列车时列车会停止等待乘客选择站台的指示）；4.离子束飞行器的设计与创建以及相关动画展示；其次，运用Virtools软件进行场景漫游导览以及交互设计，加入文字、声音、灯光等一些辅助素材营造出可听、可视、可感的场景，并进行多角度漫游。

预期目标：　　构建高科技感和高速度感的未来交通场景，将这个未来交通场景以可听、可视、可感的方式呈现。我们力求场景精美、操作简单和人性化。1.用户可以任意在整个场景游览，并进行多视角的漫游。2.用户可以与场景中的物体进行交互，包括：（1）靠近交通设施时，设施对人物的反应。（2）可以在场景中与场景中物体进行交互。3.场景中将为部分设备加入粒子系统来展现运动轨迹和光晕。4.场景中将加入背景音乐来烘托科技感和神秘感。

3. 研究的方法与步骤

研究方法： 1．观察法：参观城市中的建筑和景观，对有特色的建筑和场景进行细致观察，并且拍照记录。欣赏各种空中小岛的视频，从中获取灵感。从网络和书籍中寻找各种未来建筑景观原型，丰富素材，为我们进一步的设计研究做准备。2．实验研究法：课题成员先进行讨论制定计划，之后进行实践，边实践，边探索，边讨论，边修改，边完善。3．文献研究法：多渠道收集未来交通的理论研究报告，结合实际，设计出尽量符合现实规律的交通工具。4. 功能分析法：课题成员讨论现代交通和社会环境的发展现状和即将面临的问题，并做出合理又大胆的想象，进行需求分析和功能分析，形成整体构想。

研究步骤：1.运用文献研究法、观察法和功能分析法，寻找交通工具的资料和原型，搜集空中半岛的视频或平面资料，获取灵感和设计元素，并加以结合。2.进行需求分析和功能分析，形成未来交通场景的初步构想。3.设计场景草图，确定整体的布局，进行整体的构化。4.进行三维场景建模：运用3dsMAX进行模型和场景的制作，并且为它们贴上材质。5.进行导览功能和交互功能的创建：将模型导入Virtools软件中，并在此软件中加入文字、声音、灯光等一些辅助素材，接着运用Virtools软件的脚本模块设置来完成场景的交互功能。6.初步完成后进行整体的测试，观看和体验整体的效果，并且进行一些细节修改。7.整合调试，完成最终成品。

4. 参考文献

[1] 宋平.虚拟现实场景中3D模型的构建与优化[J].科技信息.2009(31).[2] 王婷.三维动画中3DMAX建模贴图技术的研究与实践[D].2011.[3] 赵晓亮.三维虚拟产品展示系统的开发与研究[J].电脑知识与技术.2013,(13).[4] 麓山文化. 3ds max/VRay灯光/材质/渲染实例精讲[M].机械工业出版社, 2011.[5] 高飞. 虚拟现实应用系统设计与开发[M].北京:清华大学出版社,2012.[6] 邹红,王健,马英瑞等.3dsMax在虚拟场景建模中的应用[J].智能计算机与应用.2012,02(4).[7] 赵玲.基于3D MAX的模型优化的研究[J].科学技术与工程.2010,10(26).[8] 周兴海.基于virtools室内空间漫游的虚拟动画研究[J].中国科技博览.2011,(36).[9] 王瑜.Virtools在开发虚拟旅游区漫游系统中的应用[J].计算机系统应用.2011,20(7).[10] 王星捷，李春花. 基于Unity3D平台的三维虚拟城市研究与应用[J].计算机技术与发展.2013,23(4).[11]赵沁平.虚拟现实综述[J].中国科学.2009,39（1）：2-46.[12]朱宁克,邹越.虚拟现实技术在建筑设计中的应用[J].北京建筑工程学院学报, 2008,24(1):34-38. [13]王蔚.3DS MAX在三维城市景观建模中的应用研究[J].福建电脑,2011(4):73-74. [14]张秀燕.基于3DMAX的网络虚拟建筑场景漫游实现的研究[J].安徽农业科学, 2010,38(27). [15]刘正旭.3ds Max 2012从入门到精通 [M].北京市:科学出版社,2012.

5. 计划与进度安排

[1] 14-15学年第一学期第16周：下达任务书[2] 14-15学年第二学期第1周：提交开题报告和外文翻译[3] 14-15学年第二学期第2周：审核开题报告和外文翻译[4] 14-15学年第二学期第3周：毕业设计前期检查[5] 14-15学年第二学期第6周：毕业设计中期检查[6] 14-15学年第二学期第10周：提交毕业设计作品[7] 14-15学年第二学期第11周-第13周：毕业设计作品展[8] 14-15学年第二学期第14周：提交毕业设计说明书[9] 14-15学年第二学期第15-16周：毕业设计答辩