虛擬現(xiàn)實技術(shù)在房地產(chǎn)展示系統(tǒng)中的應(yīng)用

董晨輝

（青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東青島，266000）

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在房地產(chǎn)展示系統(tǒng)中的應(yīng)用

董晨輝

（青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東青島，266000）

將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于房地產(chǎn)展示系統(tǒng)，可幫助購房者模擬體驗小區(qū)情況。闡述了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的本質(zhì)及特征，虛擬現(xiàn)實技術(shù)涉及多學(xué)科，能夠使體驗者充分享受沉浸性、交互性和感受性，結(jié)合實例介紹了基于該技術(shù)的房地產(chǎn)展示系統(tǒng)設(shè)計過程。研究表明：視景生成、視點控制設(shè)計、撞擊檢測設(shè)計和拾取過程設(shè)計，是房地產(chǎn)展示系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容。

虛擬現(xiàn)實；房地產(chǎn)展示；撞擊檢測；漫游動畫；互動體驗

引言

虛擬現(xiàn)實起源于二十世紀末期，是集計算機、控制、人體學(xué)等多門學(xué)科技術(shù)為一身的一項綜合性較強的技術(shù)，是以人的五官感受為中心而發(fā)展的。這項技術(shù)是開發(fā)者運用計算機系統(tǒng)可視、可聽、可感地操作繁瑣數(shù)據(jù)處理及反饋，實現(xiàn)開發(fā)者與計算機之間的交互的一種方式，與以往的人與計算機的互動和窗體模式開發(fā)相比較，有了很大進步。

本文中的房地產(chǎn)展示系統(tǒng)是通過應(yīng)用虛擬現(xiàn)實相關(guān)技術(shù)創(chuàng)建的。購房者可將其用于模擬小區(qū)情況，仿佛親身在小區(qū)中行走，并且具有真正進入室內(nèi)參觀的感覺。虛擬現(xiàn)實的直觀性和可控性較強，是一種全新的、充滿發(fā)展?jié)摿Φ脑O(shè)計藝術(shù)。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)特征

1.1 技術(shù)內(nèi)涵

虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠使用計算機創(chuàng)建人物形象的三維聽覺、嗅覺、視覺等諸多感受，人們能夠方便地對虛擬空間進行體會和交互，是一項綜合性較強的集成系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)包括：交互技術(shù)、圖形學(xué)、人工智能、傳感器技術(shù)等。例如，體驗者運動時，計算機可以馬上對運動進行分析，將準確的三維影像傳回，使體驗者產(chǎn)生身臨其境的感受[1]。

1.2 技術(shù)特征

虛擬現(xiàn)實的特征主要包括以下三方面：

（1）沉浸性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)針對人的心理和生理上的某些特性，通過電腦生成形象的3D畫面。體驗人員戴上數(shù)據(jù)手套和3D眼鏡等一系列交互設(shè)備，就能夠感覺到仿佛存在于虛擬的三維空間中。

（2）交互性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠讓體驗者通過自身的肢體動作或語言表達等一系列技能，對虛擬世界中的物體進行操控或命令。

（3）感受性。體驗者可以通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的傳感器在虛擬世界中得到多種感知，從而得到置身其內(nèi)的感受。

2 系統(tǒng)設(shè)計案例

房地產(chǎn)展示系統(tǒng)設(shè)計的總體過程是模仿實際、虛擬的，但是現(xiàn)場感強烈，在虛擬現(xiàn)實設(shè)計、制作過程中，用到的主要設(shè)計理念、關(guān)鍵技術(shù)等?？傮w過程主要包括：視景生成和視點控制設(shè)計、撞擊檢測設(shè)計、拾取過程設(shè)計[2]。

2.1 視景生成和視點控制設(shè)計

（1）視覺影像的形成

漫游在虛擬場景中，體驗者首先具有的便是視覺上的感受，這種感受是根據(jù)前期生成的腳本及體驗者的漫游意愿，在三維場景建模的基礎(chǔ)上重新收集圖形、圖像的數(shù)據(jù)信息，再根據(jù)其進行計算而形成的。形成過程如圖1所示。

圖1 視覺影像的形成

（2）攝像機漫游控制設(shè)計

攝像機漫游控制就是對場景中的自由攝像機和目標攝像機的漫游路線的控制。攝像機的運動軌跡一般有推拉和旋轉(zhuǎn)兩種。一般用攝相機的捕捉角度θ和總旋轉(zhuǎn)夾角α來表示攝像機方向的改變；用攝像機運動方向上的位移S表示攝像機的運動距離。至于θ、α和S之間的關(guān)系，則需要用數(shù)學(xué)換算來解決[3]。

（3）Vega中的視點控制設(shè)計

視點，通俗而言就是觀察點在漫游場景中所處的位置。而場景漫游的過程也就是朝向視點位置的變換過程。在Vega的坐標系中，視點的變化有平移和旋轉(zhuǎn)兩種。

2.2 撞擊檢測設(shè)計

撞擊檢測技術(shù)在圖形學(xué)和計算機虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域運用十分普遍。在較大規(guī)模的建筑漫游動畫項目內(nèi)部，通常會有很多實時運動著的配景模型，而這些運動對象的運動軌跡難免會發(fā)生交叉。為了避免場景中的運動對象發(fā)生相互撞擊，必須實時地進行撞擊檢測。而提高撞擊檢測算法的效率是實現(xiàn)這種應(yīng)用的關(guān)鍵。

（1）實體與地面間的撞擊檢測

地形匹配技術(shù)，要求場景中有固定位置的實體（如建筑、樹木、裝飾）隨著地勢變化而實時改變自身的運動路線，從而不至于與地面相撞。所以在物體運動過程中，要實時調(diào)用撞擊檢測模塊中對應(yīng)的功能類。如果類的返回值為發(fā)生與地面的撞擊，運動對象則立刻停止運動，隨后立刻改變運動方向。

（2）實體間的撞擊檢測

要想讓體驗者在虛擬現(xiàn)實建筑漫游動畫系統(tǒng)中有身臨其境的感覺，就必須要有真實性的行為，這也離不開撞擊檢測功能[4]。因為不但要考慮運動物體能否與地面發(fā)生碰撞，物體間的碰撞也是可能的。運動對象雖然不會撞到地面上的凸起部分，但運動物體之間卻可能發(fā)生頻繁相互撞擊。

（3）Vega軟件內(nèi)部的撞擊檢測

在Vega 軟件內(nèi)部有一個“Isector類”，其中已經(jīng)寫入了8個專門的撞擊檢測方法，分別是XYZPR方法、Volume方法、Z方法、BUMP方法、HAT方法、ZPR方法、TRIPOD方法、LOS方法，可以使得應(yīng)用程序非常方便地獲取檢測結(jié)果。雖然相交矢量檢測功能靈活而強大，但特性比較復(fù)雜。因此利用算法時，在調(diào)用Z方法和Offset方法的同時，也調(diào)用BUMP方法。產(chǎn)生碰撞則退出，否則設(shè)置標志。

一般情況下，當視點與場景產(chǎn)生碰撞時，響應(yīng)方式有“改變視點高度”和“后退”兩種情況。通過鍵盤使視點提升或者下降，可實現(xiàn)跨過要碰撞到的物體，從而實現(xiàn)視點高度的改變；而后退則是使對象返回到未曾產(chǎn)生碰撞的初始位置，從而從碰撞狀態(tài)脫離出來[5]。

2.3 獲取過程設(shè)計

獲取操作就是指對三維場景內(nèi)部的某個靜態(tài)或動態(tài)的模型進行選取。用鼠標或鍵盤選取對象的過程中，高效算法非常重要。

以射線獲取法為例，用鼠標在計算機屏幕上的某個位置點擊，在該位置則會生成三維坐標，通過該坐標可計算出投影點的位置。從攝像機焦點到投影點畫出一條垂直于電腦屏幕的射線，如果這條射線上所有點的坐標與場景中對象任意一點位置的坐標相同，則該對象被選中[6]。具體計算流程如圖2所示。

圖2 焦點的變化

（1）實體獲取方法

通過鼠標點擊位置和攝像機的焦點畫出一條射線，找出三維場景中所有與這條射線相交的對象，即實體上與射線上的所有點的坐標有相同值的對象。與攝像機焦點相對位置最近的對象即為獲取到的對象，如圖3所示[7]。

圖3 射線的獲取

（2）Vega 中的獲取操作設(shè)計

若要通過鼠標捕獲三維場景中的某動態(tài)或靜態(tài)的對象時，就要將其定義為一個Object（模型對象），再利用“vgPicker類”對對象進行獲取操作。在操作之前，必須先定義“vgPicker類”，再指定哪些通道和場景是由vgPicker來作用的，然后改變vgPicker的屬性，實現(xiàn)對象顏色的自由調(diào)整，再調(diào)用vgPicker類，通過改變vgPicker類與對象的mask包含的掩碼相同，實現(xiàn)對象的獵取[8]，如圖4所示。

圖4 獲取操作的流程圖

3 結(jié)論與展望

3.1 結(jié)論

通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)在房地產(chǎn)展示系統(tǒng)中的研究分析，可總結(jié)出以下結(jié)論：

（1）虛擬現(xiàn)實技術(shù)使得人與計算機之間的交流變得更加方便、生動。房地產(chǎn)展示系統(tǒng)也變得更人性化，更具有吸引力。

（2）源于最原始的三維建模技術(shù)、源于圖像制作技術(shù)，以及基于圖形混合技術(shù)的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，三者截然不同，每種技術(shù)都有著各自的長處和缺點。在設(shè)計過程中應(yīng)揚長避短，在不同的設(shè)計階段運用最適合的技術(shù)。這樣既能實現(xiàn)視覺上的美觀，又能做到交互性的強大，同時達到操作界面友好、操作過程簡單易行的效果。

3.2 展望

虛擬現(xiàn)實設(shè)計應(yīng)用范圍較廣，對細節(jié)上的處理要求也較高。在本次設(shè)計中，由于時間和條件有限，還有一些方面待改進：

（1）在虛擬現(xiàn)實部分的設(shè)計過程中，只是對較為淺顯的操作技巧進行了說明，并沒有深入進行原理性的論述。

（2）模型的逼真程度是漫游動畫成功與否的關(guān)鍵，又與繪制實時性息息相關(guān)，所以繪制速度和精確度就顯得尤為重要。既讓觀察者在漫游時感官舒適，又使繪制不缺乏真實感，這方面的把握還有待加強。

（3）在系統(tǒng)展示過程中，人們是在通過鼠標及鍵盤來實現(xiàn)建筑的動態(tài)瀏覽，而事實上的整個場景中并沒有人與客戶互動，當客戶長時間面對固定不變的場景時，就會產(chǎn)生孤獨甚至乏味的感覺。因此，如何保持商家和瀏覽者的聯(lián)系，以及及時了解瀏覽者的需求，還有待改進。

總之，未來應(yīng)注重原理性的深入分析、速度和精度的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，以及互動體驗的加強，真正將這種具有發(fā)展?jié)摿Φ脑O(shè)計藝術(shù)推廣到整個房地產(chǎn)行業(yè)。

[1]趙筱斌. 虛擬現(xiàn)實技術(shù)及應(yīng)用研究在建筑行業(yè)中的應(yīng)用[M].北京: 水利水電出版社, 2014: 66-67.

[2]喬木. 基于的虛擬場景建模技術(shù)的研究[D]. 鄭州: 鄭州大學(xué), 2015.

[3]崔杏園, 錢樺. 虛擬現(xiàn)實及其演變發(fā)展[J].機械工程, 2011, 12(05): 105-106.

[4]Bob Fear. Architecture + Film II[M]. New York: Wiley-Academy, 2000, 121-122.

[5]Perry G L W. SpPack: spatial point pattern analysis in Excel using Visual Basic for Applications (VBA) [J]. EnvironmentalModelling & Software, 2004, 19(6): 559-569.

[6]郭宇承, 谷學(xué)靜, 石琳. 虛擬現(xiàn)實與交互設(shè)計[M]. 武漢: 武漢大學(xué)出版社, 2015: 151-153.

[7]MultiGen Paradigm Inc. MultiGen Creator User’s Guide [M]. MultiGen Paradigm Inc, 2015, 122-123.

[8]胡華. 虛擬房產(chǎn)展示系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 長春: 東北師范大學(xué), 2015.

Applications of Virtual Reality on Real Estate Performance System

DONG Chen-hui
(Qingdao Harbour Vocational & Technical College, Qingdao, Shandong,266000, China)

Applications of Virtual Reality (VR) technology in the real estate performance system can help homebuyers to simulate the experience in the district in advance. Functions and features of VR are stated, and the design process of real estate performance system is introduced based on such a technology. Research shows that, VR is involved in interdisciplinary fields, and experiencers can fully taste its immersion, interactivity and sensitivity. Designs on visual generation and viewpoint control, collision detection and pickup process, are the core contents of real estate performance system.

Virtual Reality (VR); Real Estate Performance; Collision Detection; Roaming Animation; Interactive Experience

F293.33

A

2095-8412 (2016) 06-1260-04

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.06.056

董晨輝(1979-)，男，山東青島人，講師，主要從事平面設(shè)計、3D建筑動畫研究。

青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院自然科學(xué)研究項目（編號：QDGW2015Z02）。