[发明专利]基于Unity3D的高自由度实验类三维虚拟仿真方法和系统

说明书

本发明提供一种基于Unity3D的高自由度实验类三维虚拟仿真方法，包括：定义通用规则和指定规则；接收用户输入的操作指令，判断所述操作指令是否满足通用规则，如果满足，按照通用规则更新所述实体虚拟模型的状态，否则继续判断所述操作指令是否满足指定规则，如果满足，按照指定规则更新所述实体虚拟模型的状态，否则对时间进行还原处理，将用户输出的操作指令叠加在实体虚拟模型，计算解析出所述操作指令对实体虚拟模型状态的影响值，更新实体虚拟模型的状态。本发明能够预先根据物体间的状态变化规律定义出规则，操作过程中根据物体的属性判断是否利用规则改变其状态，使用户在操作时自由度更高，便于用户操作训练以及教学考核。

技术领域

本发明涉及虚拟实验仿真技术领域，具体而言涉及一种基于Unity3D的高自由度实验类三维虚拟仿真方法和系统。

背景技术

现今三维虚拟仿真已广泛应用于教学，教师通过仿真系统，能够将知识点十分形象、逼真、生动的表现出来，提高学生学习的代入感，增加课堂教学效果。为了提高实验教学的质量和效率，三维虚拟仿真实验也逐渐成为实验教学改革的重点，研发人员已经开发出了很多实验类的三维虚拟仿真系统。

现有实验类三维仿真系统多数有固定的操作流程，此类系统要求操作者必须以固定且正确的流程进行操作，自由度较低，甚至有些仿真系统仅仅以播放动画来表达实验流程，用户参与感较差。而对用户操作的行为进行诸多限制，会导致虚拟仿真系统中用户犯错的概率大大降低，操作练习的效果差强人意。因此，此类仿真系统多用作展示或者教师教学使用，并不能达到学生自主操作练习或者教师进行操作考核的目的。

另外，现有的仿真系统普遍往往由于对用户考察深度不够，导致操作后可能仅有一种状态发生，仿真系统自由度较低。在真实世界中，实际用于操作的物体有很多种状态，当物体间相互接触进行相应操作后，又会产生很多新的状态，因此高自由度的操作会导致物体的状态发生多种变化，这些变化抽象后的数据量十分庞大，会使得系统管理变得困难。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于Unity3D的高自由度实验类三维虚拟仿真方法和系统，预先根据物体间的状态变化规律定义出规则，操作过程中根据物体的属性判断是否利用规则改变其状态，一套完整的规则可以基本涵盖用户所有的操作情况以及操作后的处理情况，使用户在操作时自由度更高，便于用户操作训练以及教学考核。

为达成上述目的，结合图1，本发明提出一种基于Unity3D的高自由度实验类三维虚拟仿真方法，所述方法包括：

S1：预先根据物体间的状态变化规律以定义通用规则和指定规则，所述通用规则是指适用于至少两种实验操作的实验规则，所述指定规则是指适用于特定实验中指定操作的实验规则；

S2：接收用户输入的针对任意一个实体虚拟模型的操作指令，判断所述操作指令是否满足通用规则，如果满足，按照通用规则更新所述实体虚拟模型的状态，进入步骤S5，否则进入步骤S3；

S3：判断所述操作指令是否满足指定规则，如果满足，按照指定规则更新所述实体虚拟模型的状态，进入步骤S5，否则进入步骤S4；

S4：对时间进行还原处理，将用户输出的操作指令叠加在实体虚拟模型，计算解析出所述操作指令对实体虚拟模型状态的影响值，更新实体虚拟模型的状态；

S5：结束流程。

进一步的实施例中，所述实体虚拟模型的状态包括实体属性和相关属性；

所述实体属性包括实体虚拟模型的基础状态以及经操作后的若干种变化状态；

所述相关属性包括通过Unity3D赋予实体虚拟模型的属性。

进一步的实施例中，所述相关属性包括GameObject、Transform、Animator、UI。

进一步的实施例中，所述方法还包括：