基于Unity3D的虛擬戶型展示設(shè)計(jì)

摘 要：傳統(tǒng)的戶型展示通常采用建筑沙盤模型、效果圖和三維動(dòng)畫，針對其不足，結(jié)合實(shí)際需求，設(shè)計(jì)了虛擬戶型展示系統(tǒng)，通過三維場景全面的展示戶型的基本情況，不僅使房地產(chǎn)商可以更好的宣傳自己的設(shè)計(jì)理念，而且使用戶其具有身臨其境的感覺，從而對所選戶型有更好的認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：Unity3D；戶型；虛擬現(xiàn)實(shí)

中圖分類號(hào)：TP391

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)在社會(huì)生活中的應(yīng)用越來越廣泛。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有強(qiáng)烈的身臨其境沉浸感和友好親切的人機(jī)交互性，能激發(fā)人的想象力。人機(jī)交互系統(tǒng)的不斷發(fā)展創(chuàng)新，為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)[1]。

建筑沙盤模型、效果圖和三維動(dòng)畫是傳統(tǒng)的建筑表現(xiàn)方法，目前房地產(chǎn)行業(yè)也是通過這三種方式來向客戶來展示其未來戶型的格局與風(fēng)格。其中，建筑沙盤模型只能獲得建筑鳥瞰效果，無法以人的視角來感受建筑空間；效果圖只能提供靜態(tài)局部的視覺體驗(yàn)，不能獲得整體的體驗(yàn)效果；三維動(dòng)畫雖有較強(qiáng)的動(dòng)態(tài)三維表現(xiàn)力，但不具備實(shí)時(shí)的交互性，不能滿足客戶身臨其境的體驗(yàn)。而利用虛擬現(xiàn)實(shí)來演示三維戶型，人們能夠在虛擬的三維環(huán)境中，以動(dòng)態(tài)交互的方式對未來的房屋作身臨其境的全方位審視，也可從任意角度距離和細(xì)致程度觀察場景，可以選擇并自由切換多種運(yùn)動(dòng)模式如行走、跑步等，自由控制瀏覽路線，并可以在漫游過程中實(shí)時(shí)切換比較多種設(shè)計(jì)方案、多種環(huán)境效果。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入戶型遠(yuǎn)程展示，為房產(chǎn)公司和裝修公司等相關(guān)企業(yè)開辟了一種新的產(chǎn)品展示方法[2]。

為此，結(jié)合房地產(chǎn)商售樓和購房者的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)了一種虛擬戶型展示系統(tǒng)，通過三維場景全面的展示了戶型的基本情況。通過此系統(tǒng)，房地產(chǎn)商可以更好的宣傳自己的設(shè)計(jì)理念，可以給用戶帶來全新的視覺體驗(yàn)，使其具有身臨其境的感覺，從而使其對所選戶型有更好的認(rèn)識(shí)。

1 基于Unity3d的虛擬戶型展示系統(tǒng)

虛擬戶型展示系統(tǒng)采用AutoCAD+3dsMax+Unity3d的開發(fā)平臺(tái)，具體的流程如圖1所示：

圖1 開發(fā)流程

1.1 整理戶型資料，建立三維模型

制作室內(nèi)的戶型模型是一個(gè)很復(fù)雜的過程，根據(jù)預(yù)先提供的戶型的CAD數(shù)據(jù)和房地產(chǎn)公司提供的戶型效果參考圖來獲取戶型的各種參數(shù)，如房屋大小，裝修風(fēng)格，燈光效果等，之后在3ds Max中，利用多邊形建模技術(shù)，來進(jìn)行模型的建立，制作時(shí)，要對形體高度的概括，大力控制面的數(shù)量，消除多余的多邊型面，降低整個(gè)場景的復(fù)雜度，做到形體準(zhǔn)確、概括、數(shù)據(jù)量小，從而降低場景實(shí)時(shí)渲染時(shí)的復(fù)雜度，保證系統(tǒng)能夠流暢運(yùn)行，一些代表模型主要面和主要形狀的照片來制作模型精確性就相對很高，在設(shè)計(jì)制作模型的時(shí)候就要考慮好模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)[3]。

模型完成后要進(jìn)行材質(zhì)制作。首先是貼圖坐標(biāo)的指定，不同的模型要指定不同的貼圖坐標(biāo)，這樣貼圖才會(huì)在模型上顯示正確。然后，把提前獲取的紋理類照片用photoshop處理成仿真紋理，在處理時(shí)，一定要注意紋理和模型的比例關(guān)系，比如一塊磚到底有多大，占模型的百分之幾，力求貼圖比例準(zhǔn)確。其次要注意色彩的和諧搭配，一個(gè)模型往往會(huì)有2個(gè)以上的貼圖，圖與圖之間的色彩和諧關(guān)系顯得尤為重要，力求色彩搭配和諧自然。

1.2 烘焙燈光貼圖

燈光，對于一個(gè)場景來說是至關(guān)重要的。沒有燈光，場景就會(huì)顯得平淡，沒有層次感。但是在交互軟件中，燈光太多的話，計(jì)算量會(huì)相當(dāng)大，這樣會(huì)使渲染速度降低，影響交互的流暢性。在實(shí)際應(yīng)用中，往往采用燈光貼圖的方式，來提高渲染速度。簡單來說，燈光貼圖就是把帶光照的模型（包括陰影和紋理）渲染成一張貼圖，然后重新貼回模型，這樣光照信息就作用于貼圖賦予了模型，場景的效果不再依賴于場景中的燈光，即使去掉燈光，仍然能夠得到十分豐富的光影效果，所以運(yùn)用燈光貼圖的場景在之后的渲染中，就不用再重新計(jì)算光照信息，從而加快渲染速度。燈光貼圖被廣泛用于游戲制作、虛擬交互的設(shè)計(jì)中。

原始貼圖 燈光貼圖

最終效果

圖2 烘焙燈光貼圖

1.3 Unity3d中碰撞檢測及交互設(shè)計(jì)

Unity是由Unity Technologies公司開發(fā)的一個(gè)讓玩家輕松創(chuàng)建諸如三維視頻游戲、建筑可視化、實(shí)時(shí)三維動(dòng)畫等類型互動(dòng)內(nèi)容的多平臺(tái)的綜合型游戲開發(fā)工具，是一個(gè)全面整合的專業(yè)游戲引擎[4]。由于Unity 3D的簡單易用，腳本語言簡單，跨平臺(tái)性好，支持Windows，Mac，Android，IOS平臺(tái)，無論是程序人員還是美工人員，都能夠快速掌握，是一款簡便高效的創(chuàng)作平臺(tái)。

1.3.1 Unity 3D場景處理

在將3ds Max的模型導(dǎo)入到Unity3D中時(shí)，首先應(yīng)在導(dǎo)入時(shí)重新指定模型的縮放尺寸及貼圖坐標(biāo)，并且檢查場景是否有瑕疵。如果有，可在Unity3D或3ds Max中處理。如出現(xiàn)形體破損或者丟失，就需要在3ds Max修正后重新導(dǎo)入。

1.3.2 交互設(shè)計(jì)

將三維模型導(dǎo)入到Unity3d中之后，首先，添加第一視角攝像機(jī)，通過攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)來模擬人物的運(yùn)動(dòng)，攝像機(jī)的視角就是我們?yōu)g覽的視角。其次，進(jìn)行碰撞檢測。碰撞檢測主要是指物體甲和乙在空間中是否發(fā)生碰撞，本系統(tǒng)中，主要是指運(yùn)動(dòng)的攝像機(jī)是否與碰體以及室內(nèi)各種物休發(fā)生碰撞。通過采用矩形包圍盒的方法來進(jìn)行碰撞設(shè)計(jì)，即在unity 3D中將墻體和室內(nèi)的物體添加一個(gè)矩形包圍框（不可見），當(dāng)攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)來矩形區(qū)域內(nèi)，通過坐標(biāo)來判斷是否發(fā)生碰撞。

1.3.3 制作導(dǎo)航圖

對于虛擬戶型漫游來說，為了能讓操作者更明確的瀏覽，導(dǎo)航功能的實(shí)現(xiàn)顯得非常有意義。首先根據(jù)戶型效果，制作出一個(gè)簡單的戶型整體圖片（如圖3的右上角），紅點(diǎn)代表當(dāng)前位置。通過攝像機(jī)在三維場景中的位置坐標(biāo)，將其位置信息映射到導(dǎo)航圖上，來確定紅點(diǎn)在導(dǎo)航圖上的位置。

圖3 虛擬戶型展示效果圖

1.3.4 可執(zhí)行程序的輸出

整個(gè)場景調(diào)整并設(shè)置好后，最后一步就是將該場景打包輸出。Unity 3D在對場景進(jìn)行導(dǎo)出時(shí)，可以基于不同平臺(tái)，選用不同的格式，如flash、網(wǎng)頁、exe、android等。需要注意的是，在將Unity3D場景編譯成exe文件之前，用戶需要將當(dāng)前場景進(jìn)行存儲(chǔ)以便將與場景有關(guān)的所有的貼圖進(jìn)行收集，防貼圖丟失。

2 結(jié)束語

本文針對房地產(chǎn)戶型展示的特點(diǎn)，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，采用Unity3D，開發(fā)一個(gè)虛擬的戶型場景來演示戶型及其裝修風(fēng)格，通過二維導(dǎo)航圖來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)導(dǎo)航，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入三維戶型遠(yuǎn)程展示，將提升建筑開發(fā)公司的市場拓展，有利于宣傳效果。虛擬的戶型展示實(shí)用價(jià)值巨大，具有廣泛的開發(fā)前景和廣闊的市場，必將會(huì)成為房地產(chǎn)戶型展示銷售的主要途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁斌，南江，祖家奎.基于虛擬現(xiàn)實(shí)的無人機(jī)三維可視化仿真[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2007（12）：1769-1771+1797.

[2]林蘇映，劉迎春.基于虛擬現(xiàn)實(shí)的三維戶型展示系統(tǒng)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2009（06）：22-24.

[3]羅永慧，王冬梅等.數(shù)字樓盤漫游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013（01）：43-45+41.

[4]王星捷，李春花.基于Unity3D平臺(tái)的三維虛擬城市研究與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2013：4-23.

作者簡介：孫曉林（1986-），女，河南南陽人，助理工程師，碩士研究生，主要研究方向：下一代互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實(shí)；賈曉（1984-），男，河南南陽人，講師，碩士研究生，主要研究方向：計(jì)算機(jī)視覺、虛擬現(xiàn)實(shí)。

作者單位：南陽師范學(xué)院 現(xiàn)代教育技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)中心，河南南陽 473061；南陽師范學(xué)院 軟件學(xué)院，河南南陽 473061

基金項(xiàng)目：南陽師范學(xué)院校級青年項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：QN2013041，QN2013042）。