Web 3D家裝云公共服務(wù)平臺系統(tǒng)設(shè)計

徐靈

[摘要]隨著云時代的到來，整個互聯(lián)網(wǎng)家裝行業(yè)面臨著業(yè)務(wù)模式的轉(zhuǎn)型，平臺與垂直的界限也日趨模糊。本文以大數(shù)據(jù)云計算為核心基礎(chǔ)，結(jié)合家裝行業(yè)目前定制化、個性化的業(yè)務(wù)需求，具體采用基于Hadoop的Web 3D虛擬現(xiàn)實技術(shù)，運用HDFS分布式存儲的方式存儲海量數(shù)據(jù)模型、Map Reduce并行編程模式，構(gòu)建一種可視化、定制化、個性化和可擴展性好的Web 3D家裝云公共服務(wù)平臺系統(tǒng)。

[關(guān)鍵詞]Web 3D；大數(shù)據(jù)云計算；家裝行業(yè)

doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2017.18.094

[中圖分類號]TP311.52 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2017）18-0151-02

0引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，云計算憑借自身的海量存儲、超強計算管理、低成本以及與其一體兩面的“大數(shù)據(jù)”實現(xiàn)對已有IT資源的充分利用，提高信息系統(tǒng)的效率和性能，提高經(jīng)營決策的實時性，從而精準分析用戶不經(jīng)意的行為中透露出來的需求特點，使企業(yè)從大規(guī)模制造過渡到大規(guī)模定制。

目前，越來越多的平臺型企業(yè)通過業(yè)務(wù)模式轉(zhuǎn)型，已從單純的流量中介向自營業(yè)務(wù)過度，平臺與垂直的界限也日趨模糊。互聯(lián)網(wǎng)家裝市場目前主要面臨的問題有：①海量的、孤立的家裝資源有待整合；②家裝信息資源的使用效率和性能較低，家裝企業(yè)針對多變市場需求的經(jīng)營決策實時性調(diào)整能力不足；③家裝企業(yè)同質(zhì)化嚴重、核心競爭力不足、差異化不明顯，無法很好地整合產(chǎn)業(yè)鏈及服務(wù)鏈。

針對目前家裝市場面臨的局限性和不足，設(shè)計一種可視化、定制化、個性化和可擴展性好的Web 3D家裝云公共服務(wù)平臺系統(tǒng)。新的系統(tǒng)含括數(shù)據(jù)層、模型層、視圖層，通過云服務(wù)器與數(shù)據(jù)層連接的是服務(wù)層、客戶端，與服務(wù)層通過云服務(wù)器相連的是客戶端。同時，服務(wù)層與客戶端之間設(shè)有云節(jié)點，各云節(jié)點之間設(shè)有負載均衡設(shè)備，以構(gòu)建系統(tǒng)廣域網(wǎng)的加速通道，使系統(tǒng)與客戶端之間可以快速地傳送大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。此外，負載均衡設(shè)備與避雷裝置相連為用戶提供簡單、快速、一體化的家裝需求、設(shè)計解決方案。Web 3D家裝云公共服務(wù)平臺系統(tǒng)主體框架如圖1所示。

1數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層是基于Hadoop開源云計算平臺的兩大核心技術(shù)，即Hadoop分布式文件系統(tǒng)HDFS（Hadoop Distributed File System）平臺系統(tǒng)和并行計算框架MapReduee平臺系統(tǒng)，為海量的數(shù)據(jù)提供存儲和分析處理。同時，數(shù)據(jù)層能夠?qū)已b設(shè)計方案數(shù)據(jù)模型中的原始數(shù)據(jù)進行預處理工作，過濾掉其中錯誤、殘缺的數(shù)據(jù)，保證要存儲數(shù)據(jù)的完整性、可靠性和準確性，進而為客戶匹配最佳設(shè)計方案。此外，本系統(tǒng)可將設(shè)計方案可視化，用戶可以看到房子根據(jù)設(shè)計方案裝修完成后的真實效果，實現(xiàn)家裝“所見即所得”的愿景。

1.1數(shù)據(jù)連接與集成

Web 3D家裝云公共服務(wù)平臺系統(tǒng)針對各類大數(shù)據(jù)乃至關(guān)系數(shù)據(jù)，都內(nèi)嵌了訪問連接器，可以將分散的、異構(gòu)數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)，如關(guān)系數(shù)據(jù)、平面數(shù)據(jù)文件等抽取到臨時中間層后，進行清洗、轉(zhuǎn)換、集成，最后按照預先定義好的數(shù)據(jù)倉庫模型，加載導人到內(nèi)嵌的Hadoop云平臺的HDFS存儲庫中，成為聯(lián)機分析處理、數(shù)據(jù)挖掘提供決策支持的數(shù)據(jù)。同時，系統(tǒng)直接與數(shù)據(jù)庫、多維數(shù)據(jù)集、數(shù)據(jù)倉庫、文件和電子表格實時連接獲取最新數(shù)據(jù)，并通過創(chuàng)造性的關(guān)聯(lián)分析，極大提高了分析的靈活性和效率。

1.2數(shù)據(jù)挖掘

本系統(tǒng)通過分布式內(nèi)存彈性計算引擎解決大數(shù)據(jù)挖掘問題，如用戶畫像、客戶流失預警、客戶行為分析、收入預測、故障預警、風險分析、互聯(lián)網(wǎng)用戶日志分析、黑客入侵報警、熱點問題輿情分析等。

1.3數(shù)據(jù)可視化

Web 3D家裝云公共服務(wù)平臺系統(tǒng)能夠跨平臺、跨系統(tǒng)，完美支持所有流行的操作系統(tǒng)和常用的瀏覽器甚至是Android/Iphone等主流的智能終端。平臺系統(tǒng)擁有廣泛的組件庫，使數(shù)據(jù)可視化，并且可以拖放任何組件，組件都提供了強大的CSS樣式配置功能，以及提供了支持外部的css文件引入，能夠?qū)⒋笮蛿?shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)以圖形圖像形式表示。

1.4自助交互分析

系統(tǒng)采用動態(tài)的內(nèi)存數(shù)據(jù)立方體技術(shù)、并行計算的先進數(shù)據(jù)處理模式、列式數(shù)據(jù)庫存儲模式、高效智能位圖索引，智能避免重復計算的緩存機制，方便讓用戶做互動性分析。

2服務(wù)層

Web 3D家裝云公共服務(wù)平臺系統(tǒng)，基于云計算的虛擬化技術(shù)、分布式海量數(shù)據(jù)存儲、海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)、編程模型和云計算平臺，管理大量不同風格、不同品牌、不同規(guī)格的家居建材模型，打造適用于該系統(tǒng)的云服務(wù)器、云存儲、云加速、模型數(shù)據(jù)整合與挖掘等系列云組件，讓客戶在設(shè)計師的指導下親自動手DrY，隨意更換設(shè)計元素。

2.1虛擬化技術(shù)

家裝云添加虛擬層調(diào)用軟件對底層相應(yīng)的接口，以達到共享資源的目的，也可以進行大規(guī)模應(yīng)用部署、維護、運行、遷移，可實現(xiàn)軟件應(yīng)用與底層硬件相隔離，包括將單個資源劃分成多個虛擬資源的裂分模式，也包括將多個資源整合成一個虛擬資源的聚合模式。

2.2分布式海量數(shù)據(jù)存儲

家裝云由大量服務(wù)器同時為用戶服務(wù)，并采用HDFS分布式存儲的方式存儲海量數(shù)據(jù)模型，用冗余存儲的方式（集群計算、數(shù)據(jù)冗余和分布式存儲）保證數(shù)據(jù)的可靠性。

2.3海量數(shù)據(jù)管理

家裝云需要對分布的、海量的數(shù)據(jù)進行處理、分析，因此，數(shù)據(jù)管理技術(shù)必需能夠高效管理大量數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)通過Hadoop平臺系統(tǒng)對高可靠性、高性能、面向列、可伸縮的分布式存儲系統(tǒng)的開源數(shù)據(jù)管理模塊HBase進行數(shù)據(jù)管理。HBase適合基于列而不是基于行的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)庫，能夠在一組商業(yè)硬件上存儲許多具有數(shù)十億行和上百萬列的大表，還能融合key/value存儲模式帶來實時查詢的能力，以及通過MapReduce進行離線處理或者批處理，從而讓用戶在大量的家裝設(shè)計方案以及設(shè)計元素模型庫大數(shù)據(jù)中查詢到用戶需要的家裝設(shè)計方案和設(shè)計元素，同時也可以讓系統(tǒng)管理員從中獲得家裝綜合分析報告。

2.4編程模型

家裝云采用了一種思想簡潔的分布式并行編程模型MapReduce。MapReduce是一種編程模型和任務(wù)調(diào)度模型，主要用于數(shù)據(jù)集的并行運算和并行任務(wù)的調(diào)度處理。在該模式下，用戶只需要自行編寫Map函數(shù)和Reduce函數(shù)即可進行并行計算，其中，在Map函數(shù)中定義各節(jié)點上的分塊數(shù)據(jù)的處理方法，而在Reduce函數(shù)中定義中間結(jié)果的保存方法以及最終結(jié)果的歸納方法。

3模型層

模型層是基于3ds Max、Photoshop、Maya的3D模型制作軟件進行模型制作，通過Unity3D引擎進行模型的設(shè)置、處理和場景搭建，并建立三維數(shù)字化模型數(shù)據(jù)。模型層的建立使Web 3D家裝云公共服務(wù)平臺系統(tǒng)的設(shè)計方案可視化成為可能，并提供了海量的設(shè)計模型元素，大到房屋模型設(shè)計，小到家具電器、燈飾窗簾等。

3ds Max是一款基于Pc系統(tǒng)的三維動畫渲染和制作軟件。該軟件之前就是基于DOS操作系統(tǒng)的3D Studio系列的應(yīng)用軟件，被廣泛地應(yīng)用在廣告、影視、工業(yè)設(shè)計、建筑設(shè)計、多媒體制作、游戲、輔助教學以及工程的可視化等相關(guān)領(lǐng)域中，是發(fā)展比較快速和成熟的一款應(yīng)用軟件。在編寫建筑效果圖和制作建筑動畫中，3ds Max具有明顯的優(yōu)勢，其特點可以被簡單地歸納成：功能強大、使用者152，CHINAMANAGEMENTINFORMATIONIZATION多，便于交流、擴展性好、插件豐富、操作簡單、容易上手、性價比高。3ds Max主要包括以下功能。

第一，塑形工具。3ds Max提供超過100種的新塑模工具，可以快速自由地制作復雜的多邊形模型，新的面版能更容易找到所需要的工具，也可以自定義按鈕，讓設(shè)計師的創(chuàng)意無限延伸。

第二，ProOptimizer Modifier。ProOptimizer能更精確地優(yōu)化模型，在不影響細節(jié)的情況下減少高達75%的面數(shù)，并且可以保持貼圖UV與Normal。

第三，Quadify Mesh Modifier。四邊形化網(wǎng)面修改器可以快速為對象生成更干凈的四邊形面，比起以往的細分指令，使用它會感覺更方便，同時這對于以后模型進行平滑指令有很大幫助。

第四，Material Explorer。材質(zhì)資源管理器可以快速瀏覽場景中所有的材質(zhì)，查看材質(zhì)的相關(guān)設(shè)定，也能夠快速取代材質(zhì)，并進行有效管理。不過很可惜的是，3ds Max還是沒有類似Maya的節(jié)點式材質(zhì)編輯器。

4視圖層

視圖層是基于網(wǎng)絡(luò)三維展示和交互功能的Unity3D虛擬現(xiàn)實引擎，通過Unity3D的粒子系統(tǒng)、動畫系統(tǒng)、遮擋剔除技術(shù)、尋路技術(shù)、物理系統(tǒng)、烘焙技術(shù)、屏幕后期渲染特效等使得家裝設(shè)計方案的可視化得以實現(xiàn)。系統(tǒng)提供多種觀看模式（自由模式、瀏覽模式、視覺模式、鳥瞰模式）來展示產(chǎn)品。同時，用戶可以DIY產(chǎn)品組，如墻體顏色設(shè)置、地板材質(zhì)設(shè)置、室內(nèi)產(chǎn)品布局、移動家具、測量尺寸等，讓用戶可以隨意組合產(chǎn)品、調(diào)整風格。

Web 3D家裝云公共服務(wù)平臺系統(tǒng)主要體現(xiàn)了交互技術(shù)和碰撞檢測技術(shù)以及三維展示交互技術(shù)。

第一，漫游是智慧生態(tài)家裝設(shè)計方案可視化的關(guān)鍵。在unily3D中交互是通過JavaScript腳本實現(xiàn)漫游方式，是以WSAD分別實現(xiàn)上下左右，相對應(yīng)的代碼在FPScontral.js腳本語言中。

第二，三維展示交互是通過function OnGUI（）方法實現(xiàn)GUI界面設(shè)計，在虛擬校園中，可以選擇自動導航、手動導航和退出導航按鈕，并根據(jù)選擇進入場景，實現(xiàn)相應(yīng)的漫游模式。

第三，碰撞檢測是模擬現(xiàn)實環(huán)境中的物體在遇到障礙物時發(fā)生的本能反應(yīng)，如遇到墻壁時不能前行，好的碰撞檢測對一個漫游系統(tǒng)的基本條件。在Unity3D中，操作者可以通過functionOnCollisionEnter（obj：Collisionl腳本語言實現(xiàn)控制其碰撞范圍。

5結(jié)語

本文以大數(shù)據(jù)云計算為核心基礎(chǔ)，并采用Web 3D技術(shù)，具體從數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、模型層、視圖層詳細介紹了Web 3D家裝云公共服務(wù)平臺系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和實現(xiàn)方法。