虛擬家裝系統(tǒng)的設計與開發(fā)

謝新慧 司占軍 黃慶秀

摘要：該研究實現了虛擬家裝系統(tǒng)的設計與開發(fā)。通過illustrator創(chuàng)建房屋的戶型圖，利用3d max創(chuàng)建戶型以及部分家具的三維模型，并在Photoshop cc中對家具及戶型貼圖進行修飾，最后導入到unity中實現房屋漫游以及其他交互功能。該系統(tǒng)實現了室內家具的移動、更換，材質替換，場景漫游等功能，不受時間和地點的限制，達到在最短的時間內開發(fā)和體驗房產的目的，不論是消費者，還是房產商家和設計師，都能因此而受益。

關鍵詞：虛擬家裝； 3ds Max建模； Unity3D； UGUI

中圖分類號：TP319 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）32-0300-02

傳統(tǒng)的手繪室內裝修效率低下，一旦成稿則無法更改，而且二維平面設計圖紙可操作性、交互性、可靠性極差，所以有必要引入計算機技術，用科技的力量尋求出路[1]。虛擬現實技術作為計算機技術的重要分支，其自身立體性、可見性、沉浸性的感官體驗正好能滿足傳統(tǒng)家裝轉型升級的需求，成為家裝企業(yè)備受追捧的轉型方向[2]。

虛擬現實全稱是Virtual Reality，是新興前沿技術類學科[3]，它的學科交叉性強，涉及范圍廣泛，包括計算機圖形學、數字圖像處理、人機接口技術、模式識別、人工智能等計算機技術，還涉及美學、色彩學、光學、心理學等感知學科領域[4]。其基本概念就是借助一系列傳感輔助設備向計算機輸入信息，再觸發(fā)人類相關感知，如聽覺、觸覺、視覺甚至是嗅覺、以營造一種身臨其境的感覺[5]。

1 系統(tǒng)設計思路

該設計目的旨在開發(fā)一個基于PC端的虛擬家裝系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含兩套戶型。用戶選擇戶型后即可進入房型內部，通過鍵盤操作實現自由漫游，以參觀室內設計細節(jié)。對室內家具可以利用鼠標進行移動和擺放，同時可以更換簡單家具的材質，增刪部分家具[6]。如圖1所示為該系統(tǒng)設計的框架結構圖。

2 系統(tǒng)設計

2.1 家具、戶型的三維建模

使用3ds max對家具、戶型進行建模，單位設置為毫米。將在illustrator中生成的.dwg文件導進3dmax中，根據.dwg底圖繪制房型平面圖。平面房型圖繪制完成后，檢查墻體線條是否完全閉合，檢查完畢后在“修改”面板給封閉線條添加“擠出”修改器，“數量”設置成280厘米。墻體完成后，通過ProBoolean命令實現門窗的制作。效果如圖2所示。門窗制作完成后，將搜集、制作的家具導入到房型中，調整家具的大小、位置。模型建立完成后，進行模型的貼圖，最終導出生成FBX格式文件。

2.2 Unity場景搭建

2.2.1 初入系統(tǒng)界面

該界面為初入系統(tǒng)的界面，上面包含兩個戶型選擇按鈕，選擇相應按鈕可跳轉至相應的戶型場景，另外設置一個操作指南按鈕，用來幫助用戶盡快適應該系統(tǒng)交互操作，以及一個退出系統(tǒng)按鈕。設計效果如圖3。

2.2.2 家具導航欄

戶型一的家具導航包括主臥床、次臥床、沙發(fā)、電視柜、餐桌，戶型二的家具導航包括椅子、臺燈、沙發(fā)、電視柜、餐桌，點擊相應按鈕可顯示相應家具，再點擊相應的家具可更換戶型內的相應家具。圖4為家具導航制作效果圖。

2.2.3 家具編輯欄

家具編輯欄界面為隱藏界面，只有用鼠標觸碰到相應的家具并同時點擊鼠標左鍵方可調出使用。家具編輯欄設置在系統(tǒng)主界面右下角，界面內包含了家具名稱、材質選項、刪除按鈕、恢復按鈕以及編輯欄關閉按鈕。實現鼠標左鍵即點即換材質。

2.3 交互功能實現

2.3.1 場景漫游

以第一人稱視角進行室內漫游，就是用攝像機模擬人眼以及真人在實際場景中可能會做出的運動。根據常識可將運動分解為前進、后退、左移、右移、左轉頭、右轉頭、抬頭和低頭，另外考慮到攝像機視角問題，還添加了調節(jié)攝像機高度的操作。

2.3.2 家具的移動

用戶點擊該系統(tǒng)內的某一家具產品后，如鼠標左鍵單擊場景中的椅子，并保持按鍵的狀態(tài)不變，移動鼠標，場景中的沙發(fā)就會根據操作進行相應移動，這樣用戶就可以根據喜好將家具移動到任意位置。

2.3.3 家具的切換

家具切換需鼠標配合家具導航欄實現。選中所要替換的家具，家具導航欄就會出現家具選擇菜單，根據需求及喜好單擊家具樣式，即可完成家具的切換。

2.3.4 家具的刪除和恢復

當用戶使用鼠標點擊家具導航欄的家具時，系統(tǒng)頁面下方會出現如圖5所示的窗口。若用戶單擊“刪除”功能按鈕，場景中的懶人沙發(fā)將會被刪除，通過“恢復”按鈕沙發(fā)將會重新回到場景中。這個功能在傳統(tǒng)的家裝展示系統(tǒng)中很難實現。

2.3.5 家具的材質替換

該設計可實現單面家具以及墻紙、地板等材質的更換。用戶使用鼠標單擊該系統(tǒng)場景中的沙發(fā)后，可調出如圖5所示的沙發(fā)紋理圖片選項，材質的選擇性具有多樣性。再次單擊某一材質圖片，即可把場景中的沙發(fā)替換為所選的沙發(fā)材質。

3 系統(tǒng)測試及發(fā)布

執(zhí)行“File→Build Settings”命令，打開 Build Settings窗口，通過“Add open Scenes”添加所要發(fā)布的場景，并且保證“Scenes in Build ”中的場景都勾選上，然后在platform中選擇PC Mac&Linux; Standalone，設置完成后點擊“Build”即可將作品發(fā)布至PC端。制作完成后，檢查無誤后，配置參數，即可保存并發(fā)布為.exe文件，完成虛擬家裝系統(tǒng)的設計與開發(fā)。

4 結束語

該設計利用3ds MAX、Unity3D等軟件對虛擬家裝展示系統(tǒng)進行設計及開發(fā)，基本實現了虛擬家裝系統(tǒng)所應具備的功能，包括家具的移動，家具、材質的替換，家具的刪除、恢復以及室內漫游等功能，讓用戶可以足不出戶通過瀏覽家裝系統(tǒng)，選擇不同風格的戶型及家具，給用戶帶來沉浸式的震撼視覺體驗，真正實現了“所見即所得”。

參考文獻：

[1] 徐江群. 虛擬現實在室內裝潢設計中的實際應用[J]. 工藝與設計， 2013（10）： 27.

[2] 黃瑋， 余葉蘭. 基于Unity3d的虛擬現實家裝系統(tǒng)的設計與實現[J]. 新余學院學報， 2016， 22（3）： 19-22.

[3] 陸劍馳. 來自科技的威脅——以家裝設計為例談人工智能對傳統(tǒng)設計行業(yè)的影響[J]. 科技資訊， 2017（5）： 54-57.

[4] 李靜， 李眾立， 李培亮. 基于虛擬現實技術的建筑施工動態(tài)仿真研究[J]. 計算機與現代化， 2012（8）： 80-83.

[5] 黃興旺. 虛擬現實技術論文[D]. 廣州： 華南師范大學， 2016.

[6] 湯子穎. 虛擬展示系統(tǒng)的服務設計研究與應用[D]. 濟南： 山東建筑大學， 2016.

【通聯編輯：謝媛媛】