1．目的及意义

近些年，虚拟仿真技术飞速发展，已很好地融入了各行各业。许多企业已将虚拟现实技术带到了用户的面前，给人们的生活添加了丰富的色彩。在建筑上，研发者利用虚拟仿真技术，将规划、设计的建筑，以立体的形态展现在用户的眼前。在工业上，技术人员通过对相关产品的分析，仿真出三维立体模型，给人们展示其企业、厂房、机械的运行模式。在游戏方面，给玩家设计出了意想不到的三维世界，增添了许多游戏乐趣。而在教育方面，虚拟仿真技术则应用得更加广泛，人们早已不再满足于一人一书的传统的教育模式，一直在寻求突破，早些年各大高校均增加了投影仪等多媒体设备来辅助教学。随着虚拟仿真技术的不断发展与成熟，其直观、立体、互动等特点，给学校的教学工作带来了新的生机。通过对某大学生物实验室的分析，虚拟其相应的工作环境并通过对实验过程的仿真，模拟出了整个实验过程。在整个实验过程中，学生可以通过操作虚拟世界中的角色来完成整个实验流程，以一种更加直观的方式，达到学习知识的目的。不仅节约了教学资源，减少了实验污染，同时也提升了学生的学习效率和学习兴趣。

现在国外虚拟现实技术发展是不错的，也导致了很多问题的产生。美国是虚拟现实技术的发源地，目前美国在该领域的研究主要包括界面、后台、感知和硬件四个方面。美国的国防部组织了一系列的虚拟现实技术的研究，并且取得了一定的研究成果，图像处理技术和传感技术都是虚拟现实的主要技术，从目前来看虚拟空间的动态性和实时性才是这种技术最重要的特点。虚拟室内场景的漫游是一个越来越广泛，有着广阔前景的技术领域。目前，在国内外使用Unity3d进行游戏开发的人员都很多。据调查国内最近相继开盘的上海珠江帝景、珠江小汤山温泉城和在北京、广州开发的一系列项目，都采用新古典主义建筑风格。其声势浩大、形象统一，在业界激起轩然大波，被称为“珠江现象”。这一项项，更深层地反映出在当前的社会环境和经济状况下国内消费群体的审美倾向。也充分证明新古典主义风格在视觉冲击力，文化品位和价值感等方面均有其自身独特的优势，能充分满足大众消费者的口味和需求

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2. 研究的基本内容与方案

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资源是游戏开发中的原材料，也就是组成游戏的模块。Unity只是一个游戏开发引擎，而并不是一个资源开发软件。这就意味着在游戏中需要的资源通常是由一些设计者使用其他软件开发出来的，然后设计者会将这些制作好的资源导出，并传递给Unity，而Unity负责将这些资源有机地组合到一个游戏系统中。本次课程设计中用的3d建模软件是3ds Max

Unity3D的是一个屡获殊荣的工具，用于创建交互式3D应用程序在多个platforms.Unity3D由游戏引擎和编辑器。该引擎包含的软件组件，在游戏的研究与开发中最常见的和经常性的任务。发动机所涵盖的主题包括声音，图形，物理和网络功能。该引擎支持C#，Boo，和JavaScript脚本编程。另一个部分是Unity编辑，作为脚本和其他组件，包含游戏场景设置和游戏的预览窗口分层对象检查项目面板的集成开发环境。它还配备了几个多语言脚本编辑器和一个独特的预制装配系统，将在后面解释。

Unity本身提供的各种内部功能组件。比如渲染组件，物理组件，声音组件等等。这些组件实现了所有引擎提供的基础功能，会被脚本使用来组合高级功能。

通过脚本实现的一些相对独立的通用模块功能的组件。这类组件的设计是脚本可重用的关键，需要仔细分析游戏对象中哪些功能可以被独立出来成为一个可重用的功能模块组件，并且在实现上应该尽量降低与其他组件的耦合性。比如在设计一个角色游戏对象时，需要为他设计换装功能。换装功能其实就是对显示子对象进行分组管理，切换显示状态。这个功能相对独立，与其将他实现到角色中，不如独立成一个功能模块组件。角色游戏对象和其他所有需要换装功能的游戏对象都可以通过包含这个模块组件来实现换装功能。

模块功能组件之间还可能有依赖关系，也就是一个功能模块组件可能依赖与另一个功能模块组件，从而在这个组件层次上形成更多的子层次。

这些脚本用来真正将引擎基础组件和模块功能组件组合到一起实现最终游戏对象逻辑。用“胶水代码”来形容这些脚本非常的贴切，就是把所有这些子功能“粘”在一起。比如设计一个Player脚本，将所有需要的组件功能组合起来，实现一个玩家的具体游戏逻辑。因为这一层次代表的都是最高层的游戏行为控制对象，是具体的游戏逻辑的“胶水”代码，不会再为更上层提服务，所以本身的可重用性并不高。但是这些对象之间按照类型区分，往往会有一些功能上的重合，所以反而可以继续使用派生关系来实现功能的重用。比如在Character中实现所有的基础功能(这些功能又是通过组合基础组件来实现的），而Player和NPC都从Character派生，来继承所有Character的功能，并继续实现自己特殊的功能。一个功能到底应该用组件实现还是用派生实现并没有非常明确的界限，应该根据需要灵活运用。

在使用Unity的过程中，如果要实现的是demo级别的小工程，并不需要考虑很多，直接用脚本实现功能就可以了。但是如果要有效地组织复杂的工程，提高代码的重用性，充分理解和合理的利用“基于组件”的对象模型设计思想还是很重要的。

重点研究和实现基于Unity的三维虚拟电路实验台仿真系统，包括实验内容的3D建模、实验原理演示讲解、虚拟环境实验操作及实验测试等仿真系统，并对结果进行比较分析。

3. 参考文献

［1］ 杨雪松． 基于Unity3D 的发动机虚拟拆装系统研究［J］． 机械，2016( 1) : 32-35．

［2］ 钟东阶，蒋国璋． 机械基础实验教学改革的探索［J］． 实验室研究与探索，2013，32( 2) : 146-169．