數字樓盤漫游系統的設計與實現

羅永慧，王冬梅，沈旭霞，康 寒，吳秀琴 （東北石油大學軟件學院，黑龍江大慶163318）

網絡技術與虛擬現實技術的飛速發展，為企業提供了更加豐富的商品展示方式。三維數字樓盤漫游系統正是基于網絡技術與虛擬現實技術而開發、用于展示樓盤信息的三維全景展示平臺。三維數字樓盤漫游系統具有開放性、交互性、共享性等優勢，不但豐富了信息展示方式，而且可以實現對小區風貌、戶型特色等用戶關注的內容進行三維模擬展示，場景逼真，畫面生動，交互性強，讓用戶可以更真實地感受到小區情況，具有身臨其境的感覺［1］。為此，筆者結合房地產商售樓的實際需求，采用PhotoShop＋3DSMAX＋VR-Platform的開發平臺，建立了具有樓盤導航、小區室內漫游、小區室外漫游、重點戶型展示等功能的數字樓盤漫游系統。

1 數字樓盤漫游系統及功能設計

三維數字樓盤漫游系統通過3DSMAX建模軟件對樓盤進行高仿真的三維模型制作，在PhotoShop圖片處理軟件中進行圖片高精度處理，然后在VR-Platform平臺中進行場景合成、視景仿真等，最終通過網絡發布產品。該系統包括小區全景漫游、地圖導航、室內裝潢、戶型結構、信息管理等5個功能模塊，并且對每個模塊都進行了詳細的功能劃分和功能實現，具體的展示了樓盤獨特的建筑風格及環境，同時融入了豐富的人物生活情節，基本實現了對小區室內室外的全方位立體展示。為地產商、開發商提供了一種全新的數字化營銷模式。在這樣一個虛擬與現實結合的越來越緊密的高科技時代，三維數字樓盤漫游系統必然在未來的房地產項目的開發與銷售中扮演著更為重要的角色［2］。

在充分收集國內外已有的研究成果，并對相關文獻資料進行分析總結的基礎上，以樓盤小區內主要道路和建筑的虛擬化和信息化為目標，采用不同的建模方法和優化技術，創建三維模型庫。在軟件工程設計思想的指導下，遵循結構化、模塊化、層次化的原則，結合VRP技術開發樓盤漫游系統［3］，實現樓盤數字化，已實現的功能如圖1所示。

圖1 功能模塊圖

2 數字樓盤漫游系統的實現

2．1 三維場景的搭建

以房地產公司提供的小區的主要道路、建筑物等為虛擬空間，綜合運用三位數字建模技術和虛擬現實技術，以設計開發虛擬漫游系統為目的，根據虛擬樓盤漫游系統的需要，進行需求分析，設計系統的結構和功能，采集相關的數據和資料。根據展示需要，通過各種建模軟件 （如3DSMAX），以幾何實體來建構虛擬環境，并進行符合虛擬現實技術條件的運動、貼圖、渲染處理，之后導入虛擬現實制作軟件VRP中實現交互操作，最后進行多媒體信息整合并輸出應用。

1）數據采集 ①實體數據測量。場景實際數據，是制作虛擬現實的基礎，一切構架都是建立在基礎數據之上。首先利用基本的測量技術，測量出基本數據，有時公司會提供大量的有用數據，可供使用。然后在規劃紙上設計出按一定比例縮小的精準的場景平面圖。②采集實體圖像。根據場景平面圖所標示的建筑體位置，利用高清數碼設備對小區室內室外各個實體及其地形進行圖像采集，此過程主要是采集建筑體和家具的3類數據：其一為建筑體全景圖，采取各個角度全景方式拍攝；其二為實體局部圖，采取中景或者近景方式拍攝，目的是要看清局部結構與細節；其三為實體紋理圖 （如地板磚、瓷磚等）。主要是以特寫的方式拍攝，務必做到采光均勻，圖像清晰。其中全景圖和局部圖主要是用于制作三維模型時把握實體的形體結構，而紋理圖主要是為以后制作模型材質與紋理提供依據。

2）3D仿真模型制作 ①在3DSMAX中，利用多邊形建模技術，根據制作的樓盤總規劃平面圖確定建筑物的具體位置，在認真觀察現場照片確定建筑物具體結構，采用自下向上的方法制作。制作時，要對形體高度的概括，大力控制面的數量，消除多余的多邊型面，降低整個場景的復雜度，做到形體準確、概括、數據量小，從而降低場景實時渲染時的復雜度，保證系統能夠流暢運行。②對建好的模型進行材質制作。貼上處理好的紋理和材質，使其與真實場景相符。③為模型指定完貼圖坐標后，把現場所得紋理類照片用PhotoShop處理成仿真紋理，在處理時，一定要注意紋理和模型的比例關系，比如一塊磚到底有多大，占模型的百分之幾，力求貼圖比例準確。其次要注意色彩的和諧搭配，一個模型往往會有2個以上的貼圖，圖與圖之間的色彩和諧關系顯得尤為重要，力求色彩搭配和諧自然。

3）模型建完后的系統優化 模型個數的多少直接影響到VRP演示時EXE文件啟動時的速度，在制作VRP時盡可能的把同種材質的模型和并成一個物體 （以達到減少模型個數的目的），一般會采用模型塌陷，這是系統優化中的模型個數優化。另外還有模型面數優化，主要是把看不到和不需要的面刪掉，只留看得到的面。場景貼圖量優化也是至關重要的優化步驟，通過減少不必要的貼圖量，從而減少整個場景的大小。

4）燈光 沒有燈光的場景平淡、缺乏層次感。3DSMAX燈光是在3D場景中產生實際燈光照明作用的對象，不同種類的燈光對象用不同的方法投射照明光線，模擬真實世界中不同種類的光源。當場景中沒有燈光時3DSMAX將使用默認的照明來對場景進行著色或渲染。為了讓場景的外觀顯得更加逼真，可以添加燈光。新創建的燈光所產生的照明將會增強場景的清晰度和三維效果，使光影效果變得更加真實可信。

5）貼圖烘焙 貼圖烘焙技術 （Render To Texturs），簡單的說就是一種把3DSMAX光照信息渲染成貼圖的方式，而后把這個渲染后的貼圖再貼回到場景模型中去的技術［5］。烘焙工作將光照信息變成貼圖，不需要CPU再去費時的計算光照信息，只需計算普通的貼圖即可，所以渲染速度極快，筆者主要討論烘焙技術在漫游系統中的應用。因為把3DSMAX中的模型導入到VR-Platform平臺中時，不能將光影信息直接帶入，需要把3DSMAX中物體的光影以貼圖的方式帶到VRP中，才能產生真實感 （見圖2）。

圖2 烘焙完成后模型效果圖

2．2 所需功能的實現

實現所需功能主要使用VRP三維互動仿真平臺，主要步驟有：

1）VRP場景處理 VRP場景處理時，首先對場景進行檢查、修正、修飾。①首先檢查場景是否有瑕疵。如果有，可在VRP或3DSMAX中處理。如出現模型與模型之間出現接縫，可在VRP縮放處理。如出現形體破損或者丟失，就需要在3DSMAX修正后重新導入。②加入系統附加對象，如植物（如樹、草等）、光效、霧效以及背景等。其中植物遍布小區的每個角落，對增加虛擬場景的真實性和生動性尤為重要。由于植物的數量比較多，為了降低數據量，近處的植物可用2個面十字交叉來模擬。遠處的植物可在制作時命名為 “bb-”類型的單面來表現，這種類型可圍繞相機轉動。光、霧等效果可根據項目要求選擇性加入。

2）制造導航圖 對于虛擬漫游場景，為了能讓操作者更明確的到達目的地，導航功能的實現顯得非常有意義。①根據平面圖紙和制作好的仿真場景，制作出樓盤導航圖片。②記錄下平面圖4個角在3DSMAX中的坐標，把坐標值輸入到VRP的導航模塊中，實現其導航效果。

3）界面設計 根據項目要求，設計出系統整體界面，如科技感風格或清新自然風格等，還有相應的按鈕 （如指北針、動畫、行走、房屋指定位置等）。通過這種按鈕及系統菜單實現系統功能。

4）可執行程序的編譯 整個場景調整并設置好后，最后一步就是將該場景打包成可執行EXE文件，EXE文件是可以直接進入程序的文件，不需要依賴于任何軟件，因此編譯后的文件便于在其他機器上演示。需要注意的是，在將VRP場景編譯成EXE文件之前，用戶需要將當前場景進行一下存儲以便將與場景有關的所有的貼圖進行收集，防貼圖丟失。

利用VRP來制作出高真實感和實時的畫質，利用3DSMAX中各種全局光渲染器生成光照貼圖，因而使得場景具有非常逼真的光影效果，也使得場景中的實物對象和概念對象非常真實［6］。運用各種高效優化算法，提高大規模場景的組織與渲染效率。利用高效高精度碰撞檢測算法，正確處理碰撞約束情況。模擬豐富的特效，給實時場景增加生動元素。最終系統產生的效果圖如圖3所示。

圖3 室內室外場景效果圖

3 結 語

三維數字樓盤漫游系統具有廣泛的應用領域，首先它面向的是全世界的房地產銷售，其市場廣闊。另外掌握了這項技術可以開發校園全景漫游、工業園的全景漫游甚至城市漫游等系統，實用價值巨大，并且具有廣泛的開發前景，未來定將會成為房地產銷售的主流途徑。

［1］劉藻珍，魏華梁 ．系統仿真 ［M］．北京：北京理工大學出版社，1998．

［2］陳華斌，王彤 ．虛擬建筑環境實時漫游系統的設計和實現 ［J］．西南交通大學學報，2001，36（1）：53-56．

［3］孫敏 ．交互設計中德行為研究與目標導向 ［D］．蘇州：蘇州大學，2007．

［4］李芳，肖紅，楊波，等 ．三維數字校園的設計與實現 ［J］．系統仿真技術，2010（1）：71-75．

［5］蘇同向 ．虛擬現實技術在風景園林設計中的應用 ［D］．南京：南京林業大學，2006．

［6］張青，雷良育 ．面向視景仿真的虛擬校園實時交互和漫游系統 ［J］．數字技術與應用，2012（1）：87-88．