摘   要： 針對(duì)房地產(chǎn)行業(yè)的特點(diǎn)，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)小區(qū)中的建筑物、道路以及室內(nèi)場(chǎng)景進(jìn)行三維建模和情景仿真，構(gòu)建數(shù)字化小區(qū)系統(tǒng)，把真實(shí)的場(chǎng)景模擬出來(lái)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了室外漫游、室內(nèi)漫游、虛擬裝修等功能，為購(gòu)房者、業(yè)主和開(kāi)發(fā)商提供了一個(gè)交流的平臺(tái)。
關(guān)鍵詞： 數(shù)字小區(qū); 虛擬漫游; 三維仿真

    針對(duì)房地產(chǎn)建筑與銷售行業(yè)的特點(diǎn)，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)小區(qū)、樓盤、室內(nèi)結(jié)構(gòu)以及裝修效果進(jìn)行三維建模和情景模擬，構(gòu)建數(shù)字化小區(qū)和盤樓，把現(xiàn)實(shí)的真實(shí)房地產(chǎn)場(chǎng)景模擬出來(lái)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了三維仿真數(shù)字小區(qū)系統(tǒng)。數(shù)字小區(qū)能夠同時(shí)為開(kāi)發(fā)商、購(gòu)房者、業(yè)主提供一個(gè)數(shù)據(jù)和信息交流的平臺(tái)。開(kāi)發(fā)商能夠用現(xiàn)代化的手段全方位地展示銷售的產(chǎn)品，購(gòu)房者能夠足不出戶地觀察整個(gè)小區(qū)的場(chǎng)景來(lái)挑選房子，業(yè)主能夠根據(jù)自己的需求對(duì)房屋進(jìn)行虛擬裝修。讓購(gòu)房者買得放心，讓業(yè)主住得舒心，讓開(kāi)發(fā)者獲得更好的效益。
1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
    三維仿真數(shù)字小區(qū)系統(tǒng)的主要功能包括對(duì)小區(qū)地理位置、居住環(huán)境、社區(qū)景觀、交通路線、樓宇結(jié)構(gòu)、戶型格局等各方面的三維虛擬場(chǎng)景的展示[1]，為用戶提供多種方式的虛擬漫游，提供室內(nèi)虛擬裝修、輔助設(shè)計(jì)等。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    虛擬漫游功能包括小區(qū)內(nèi)的室外漫游和樣板房里的室內(nèi)漫游兩方面。實(shí)現(xiàn)了三維虛擬場(chǎng)景的展示，包括鳥(niǎo)瞰、樓宇整體展示、樣板房室內(nèi)展示以及陰晴雨雪等天氣效果模擬。通過(guò)鍵盤鼠標(biāo)等交互工具可方便地進(jìn)行漫游，提供步行、自行車、汽車等不同的漫游方式，游覽速度可調(diào)。導(dǎo)航圖、指北針等工具為用戶提供位置提示和方向指導(dǎo)。定點(diǎn)展示、動(dòng)畫(huà)展示、自主漫游等不同的游覽方式之間可以進(jìn)行任意切換。
    虛擬裝修功能使用戶可以在自己選擇的戶型中，根據(jù)自己喜歡的裝修風(fēng)格，通過(guò)測(cè)量戶內(nèi)各個(gè)區(qū)域的具體尺寸和面積，操作3D模型家具和背景材質(zhì)紋理進(jìn)行虛擬裝修，并且能夠隨時(shí)觀看裝修后的效果圖。
2 三維建模與導(dǎo)入
    首先通過(guò)實(shí)地測(cè)量繪制出小區(qū)的平面圖，確定小區(qū)場(chǎng)景以及樓宇等建筑物的位置，利用數(shù)碼設(shè)備拍攝照片，獲得建筑物與地形的材質(zhì)和紋理，然后使用3DS MAX制作出基礎(chǔ)模型。模型賦予材質(zhì)、燈光進(jìn)行渲染后導(dǎo)入VRP中，供后期虛擬漫游使用。利用3DS MAX進(jìn)行基礎(chǔ)建模的步驟如下：
　(1)物體建模。根據(jù)繪制的平面圖確定道路、建筑物的具體位置，通過(guò)觀察場(chǎng)景照片確定建筑物的具體結(jié)構(gòu)。使用多邊形建模技術(shù)，按照由粗到精的方法進(jìn)行建模。在不影響視覺(jué)效果的前提下，盡量對(duì)物體的形體進(jìn)行高度概括，控制面片數(shù)量，避免冗余結(jié)構(gòu)，降低整個(gè)場(chǎng)景的復(fù)雜度，加快場(chǎng)景實(shí)時(shí)渲染速度，保障系統(tǒng)能夠流暢運(yùn)行。
　(2)材質(zhì)貼圖。為建好的基礎(chǔ)模型添加相應(yīng)的材質(zhì)和紋理。選擇模型某個(gè)面指定適合的uvwMapping，對(duì)于比較平整的物體指定為planar mapping或box mapping以平貼的方式進(jìn)行貼圖，對(duì)于曲面的物體指定為cylindrical mapping或spherrical mapping以柱形包裹或者球形包裹的方式進(jìn)行貼圖。
　(3)燈光調(diào)節(jié)與渲染。3DS MAX的燈光包括平行光、聚光燈、天光、泛光燈等，根據(jù)具體情況調(diào)節(jié)出虛擬場(chǎng)景所需要的燈光條件。設(shè)置好燈光效果后，通過(guò)渲染能夠使場(chǎng)景中的物體具有真實(shí)的色彩和光照效果。
    3DS MAX制作的基礎(chǔ)模型是VRP實(shí)現(xiàn)虛擬漫游的基礎(chǔ)。將渲染后的模型導(dǎo)入VRP，創(chuàng)建一個(gè)移動(dòng)相機(jī)，能夠在場(chǎng)景里自由走動(dòng)，同時(shí)為相機(jī)進(jìn)行碰撞檢查設(shè)置。某些會(huì)妨礙自由相機(jī)行走的物體不需要加入碰撞，例如十字貼圖的樹(shù)木。
    植物遍布虛擬小區(qū)的各個(gè)角落，對(duì)增加虛擬漫游的真實(shí)感和生動(dòng)性非常重要。因?yàn)橹参锏臄?shù)量較多，為了減少數(shù)據(jù)量提高運(yùn)行速度，較近的植物使用兩個(gè)面貼圖十字交叉來(lái)模擬，較遠(yuǎn)的植物通過(guò)設(shè)置Billboard屬性的單面來(lái)模擬。
    虛擬漫游過(guò)程中，為了能讓用戶明確地知道自己當(dāng)前所在的位置，了解整個(gè)小區(qū)的詳細(xì)布局，需要實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能。首先根據(jù)場(chǎng)景的平面圖制作虛擬小區(qū)的導(dǎo)航圖片，記錄下平面圖在3DS MAX中4個(gè)角的坐標(biāo)，把坐標(biāo)值輸入到VRP的導(dǎo)航模塊中實(shí)現(xiàn)其導(dǎo)航效果[2]。
3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
3.1 室外漫游模塊
    室外虛擬漫游模塊主要包括導(dǎo)航圖、天氣模擬、定點(diǎn)展示、動(dòng)畫(huà)展示、自主漫游等功能。同時(shí)用戶可以設(shè)置背景音樂(lè)、碰撞檢測(cè)[3]等功能的開(kāi)啟與關(guān)閉，從而使漫游過(guò)程更加人性化，效果如圖2所示。

　(1)導(dǎo)航圖。界面右上角可以開(kāi)啟漫游導(dǎo)航圖，能夠使用戶在進(jìn)行漫游時(shí)方便地看到自己所在小區(qū)的地理位置。
    (2)天氣模擬。系統(tǒng)模擬了晴天、雨天、雪天、霧天等多種天氣變化情況，而且可以控制雨雪的大小和陽(yáng)光的強(qiáng)弱，使整個(gè)小區(qū)的社區(qū)景觀和居住環(huán)境更加豐富多彩，虛擬場(chǎng)景更加逼真。
    (3)定點(diǎn)展示。通過(guò)定點(diǎn)相機(jī)向用戶詳細(xì)展示了小區(qū)的正門、花園、主要樓宇、體育場(chǎng)等固定地點(diǎn)的景觀，同時(shí)還能夠?qū)φ麄€(gè)小區(qū)進(jìn)行鳥(niǎo)瞰景觀的展示，方便用戶對(duì)小區(qū)進(jìn)行快速瀏覽和整體了解。
    (4)動(dòng)畫(huà)展示。能夠根據(jù)開(kāi)發(fā)人員預(yù)先設(shè)計(jì)好的固定漫游路線，通過(guò)VRP提供的動(dòng)畫(huà)相機(jī)對(duì)小區(qū)室外的部分區(qū)域及公共設(shè)施等進(jìn)行動(dòng)畫(huà)展示或動(dòng)畫(huà)環(huán)游。
    (5)自主漫游。用戶可以選擇步行、自行車、汽車等多種不同的漫游方式，并且根據(jù)自己的需要調(diào)節(jié)漫游速度進(jìn)行自主漫游。
3.2 室內(nèi)漫游模塊
    室內(nèi)虛擬漫游模塊主要包括指北針、定點(diǎn)展示、動(dòng)畫(huà)展示、自主漫游、錄像與截圖等功能，效果如圖3所示。

    (1)指北針。能夠讓用戶隨時(shí)隨地地明確所在位置朝向，以便于了解室內(nèi)布局。
　(2)定點(diǎn)展示：通過(guò)定點(diǎn)相機(jī)對(duì)客廳、餐廳、臥室、陽(yáng)臺(tái)進(jìn)行靜態(tài)全景展示，可以詳細(xì)地看清各個(gè)場(chǎng)景的環(huán)境布局以及物品擺設(shè)等。
    (3)動(dòng)畫(huà)展示。根據(jù)預(yù)設(shè)的固定路線，自動(dòng)展示室內(nèi)環(huán)境以及布局?jǐn)[設(shè)。
　(4)自主漫游。用戶通過(guò)鍵盤、鼠標(biāo)等控制方式自主地在整個(gè)室內(nèi)進(jìn)行漫游[4]。包括無(wú)人漫游和有人漫游兩種，有人漫游允許用戶選擇一個(gè)3D虛擬人物在室內(nèi)進(jìn)行參觀。
    (5)錄像與截圖。用戶在漫游過(guò)程中可以通過(guò)錄制功能記錄下游覽過(guò)程中看到的場(chǎng)景，同時(shí)能夠保存收藏，以便日后查看或發(fā)給他人觀看。用戶同樣可以通過(guò)截圖功能以圖片的形式將感興趣的場(chǎng)景保存下來(lái)。
3.3 虛擬裝修模塊
   室內(nèi)虛擬裝修模塊主要包括效果預(yù)覽、場(chǎng)地測(cè)量、家具選擇、地板與背景樣式等功能，效果如圖4所示。

　(1)效果預(yù)覽。用戶在進(jìn)行虛擬裝修過(guò)程中隨時(shí)可以通過(guò)鳥(niǎo)瞰全景、自主漫游、自動(dòng)旋轉(zhuǎn)等方式對(duì)裝修效果進(jìn)行預(yù)覽。鳥(niǎo)瞰全景能夠讓用戶俯視整個(gè)室內(nèi)裝修效果的全景；自主漫游能夠讓用戶在室內(nèi)進(jìn)行自由的移動(dòng)，體驗(yàn)裝修效果；自動(dòng)旋轉(zhuǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)在房間內(nèi)進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)，全方位地觀察該房間的裝修效果。
　(2)場(chǎng)地測(cè)量。用戶進(jìn)行裝修時(shí)可以測(cè)量室內(nèi)任意兩點(diǎn)之間的距離，從而更加客觀真實(shí)地判斷室內(nèi)的大小尺寸。在距離測(cè)量的基礎(chǔ)上可以自動(dòng)精確地計(jì)算出室內(nèi)任意部分區(qū)域的面積，使用戶方便快捷地規(guī)劃房屋的裝修方案。
　(3)家具選擇。家具的選擇是室內(nèi)裝修的重點(diǎn)部分，系統(tǒng)不但提供了電視、沙發(fā)、茶幾、餐桌、椅子、床、冰箱、櫥柜等多種家具，而且每種家具都提供了多種不同的風(fēng)格、形狀、樣式、紋理和顏色，能夠滿足不同用戶的需求。用戶選擇家具后可以隨意放置在室內(nèi)任何能夠擺放開(kāi)的位置。
    (4)地板與背景樣式。提供各種各樣的地板紋理模型供用戶進(jìn)行選擇。同時(shí)用戶還可以選擇不同的墻紙背景、電視背景、沙發(fā)布料的材質(zhì)紋理模型。
    三維仿真數(shù)字小區(qū)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了室外漫游、室內(nèi)漫游、虛擬裝修等功能，解決了三維實(shí)體建模、碰撞檢測(cè)、相機(jī)移動(dòng)、場(chǎng)景渲染、紋理映射等相關(guān)技術(shù)難點(diǎn)，為購(gòu)房者、業(yè)主和開(kāi)發(fā)者提供了便利的交流工具，最終將會(huì)促進(jìn)和諧數(shù)字化小區(qū)的構(gòu)建，并成為數(shù)字城市的一部分。
參考文獻(xiàn)
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