基于Unity3D的化学虚拟实验系统的设计与实现

发布时间：2021-03-05 03:42

　　针对高中化学实验操作条件有限、危险性大、实验教学内容深度广度不够等问题,结合Unity3D技术设计开发一套应用于高中化学实验教学的虚拟实验系统。参照高中化学实验大纲的要求,将虚拟实验系统划分为三大功能模块:实验演示模块、三维操作模块、操作考试模块。其中关键技术采用粒子系统特效技术、模型贴图纹理处理技术、视频调用技术、人物漫游技术以及碰撞检测技术,并且通过3个功能模块对学习者进行虚拟实验操作训练,多通道、多角度提高学习者的手脑协作能力,进而激发学习者的学习兴趣。 

【文章来源】：微型电脑应用. 2020,36(10)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

系统功能模块图

三维操作模块使用3D MAX 与unity3D技术开发出可以进行实时交互的可操作三维交互场景。在此功能模块中通过线性脚本控制实现交互动画,每一个脚本对应一到两个动画。学习者使用时可以通过每个步骤文字提示内容进行操作,文字提示功能通过在脚本中加入public string nextText语句,并在unity3D前台输入文字提示内容。操作过程中,将需要使用的工具放置在屏幕右侧UI中,UI界面中的图片在Photoshop中修改美化,放在相应的资源包中,如图2所示。新建Tool Control脚本,并设置UI个数,设置完成之后,将对应的图片拖拽至Tool Control脚本中使用。当操作需要使用工具时,相应的工具高亮提示。除此之外在本模块中实现了真实化学实验中产生的各种效果,包括火焰的燃烧、气体的产生以及各种实验试剂颜色的变化,增加本系统的真实感。

粒子系统是unity3D中的重要部分,粒子是个动态产生的过程,粒子模块通过粒子曲线编辑器使使用者创建出各种各样的粒子效果。在很多化学实验中都需要有加热的操作,本系统中为实现火焰的真实效果,采用的是unity3D自带的Particle system资源[3]。并在Renderer处的Material和Trail选择Particle Smoke White这个贴图。然后再调整相关的属性,duration设为1,start liftime设为1,start speed设为2,start size设为3。火焰底部位置较小,因此在shape这个地方将angle设为0,radius设为0.3。接下来设置火焰的形状,火焰的形状是底部小、中部大、顶端小的特点因此设置size over lifetime来调整其变化的曲线,调整时要注意观察火焰的实时变化,以期调到满意的形状[4]。除此之外火焰分为内焰、外焰,内焰的颜色一般为蓝色,外焰的颜色为黄色并接近于透明状态,因此在color over lifetime中把火焰底部的颜色设置为蓝色,中间部分为黄色,同时调整火焰上方的透明度为0,使火焰在颜色上呈现出过度的效果,这样火焰效果更为逼真,如图3所示。2.2 模型贴图纹理处理技术

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Unity3D的机械清罐应急处置系统的设计与实现[J]. 孙宁,刘贤梅,田枫,赵娅,刘卓炫.  微型电脑应用. 2018(08)
[2]基于Unity3D的VR化学虚拟实验开发[J]. 张嘉璐.  电脑编程技巧与维护. 2018(06)
[3]基于Unity3D虚拟校园漫游碰撞检测的研究[J]. 朱喜基,冯振辉.  江苏科技信息. 2018(11)
[4]虚拟实验技术在化学实验教学中的应用与实践[J]. 伍婷,许苏宜,张亚鹏,许英.  化学教育. 2017(05)
[5]基于Unity3D的多平台虚拟校园设计与实现[J]. 张典华,陈一民.  计算机技术与发展. 2014(02)



本文编号：3064513