基于VRP的三維樓盤漫游系統研究

于 明 （東北石油大學軟件學院，黑龍江 大慶 163318）

隨著計算機技術的發展，樓盤信息化建設也快速發展起來，而三維樓盤漫游系統是樓盤信息化建設的重要組成部分[1]。三維樓盤漫游系統突破了傳統效果圖的平面化布局，可以全方位、立體和動態地展示樓盤布局及功能，為用戶更好地了解相關樓盤提供了一種全新模式。下面，筆者對基于VRP（虛擬現實平臺）的三維樓盤漫游系統進行了研究。

1 系統設計

1.1 功能設計

經過對所售樓盤的相關小區進行調查研究后，主要設計了小區室外全景漫游、地圖導航、室內裝潢設計、戶型結構展示等功能，功能模塊圖如圖1所示。

圖1 功能模塊圖

1.2 設計流程

根據展示需要，通過3DSMAX建模軟件，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，然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。設計流程圖如圖2所示。

2 系統實現

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技術開發三維數字樓盤漫游系統。具體實施流程圖如圖3所示。

圖2 設計流程圖

2.1 材質貼圖的處理

在進行系統設計前，應對所售樓盤進行實地考察，進行大量的拍照和精細圖紙繪制工作，并通過圖片處理軟件對貼圖進行處理?？梢圆捎肁dobe公司出版Photoshop CS5，根據建筑、環境場景對圖片的分辨率和精度的不同要求，將采集的圖像進行大小調整、雜質去除、亮度、對比度調節和銳化等效果處理，制作模型的材質貼圖。

2.2 三維場景的構建

1）三維模型制作 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，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的復雜度，保證系統能夠流暢運行。模型效果如圖4所示。

2）場景優化 虛擬展示系統要求實時動態逼真地模擬環境，考慮到硬件的限制和虛擬現實系統的實時性的要求，虛擬展示系統的建模應當遵循一個原則：在能夠保證視覺效果的前提下，盡量采用比較簡單的模型。因此在創建場景時進行模型優化很重要，建模時主要采用以下方法[2]：①刪除隱藏面。在場景中的對象里刪除看不見的面。模型的結構有些部分是不可見的，這些面對于顯示效果沒有幫助，但是會消耗系統資源。同時在有關視覺設計方面不要試圖獲取非常高的精確度。②減少分段數。減少面的數量的最簡單的方法就是在所建立的基本幾何體中減少分段數。在3DSMAX中建模，基本幾何體中分段數的默認設置將生成過多的面。可以建立基本幾何體后，轉到Modify面板調整減少分段數。在滿足要求的前提下，應盡量減少模型的點數、段數，不要過于苛求細節部位，盡可能使用模擬的幾何體。③使用紋理貼圖。模型的有些細節可以通過紋理貼圖實現，盡管紋理貼圖增加了下載時間和屏幕重畫時間，但這比給物體建造細節的代價要小得多。好的紋理貼圖能使虛擬場景看起來栩栩如生。通過在圖形上使用不同的紋理貼圖以及改變尺寸和方向，可以使場景看起來與實際形狀不同。在3DSMAX優化處理后的場景效果如圖5所示。

圖3 實施流程圖

2.3 烘焙場景的完善

為保證烘焙后的效果，烘焙前還要做一些前期工作，即更改重名模型和檢查模型破面、重面等現象[3]。首先設置VRAY為當前渲染器，在渲染場景對話框中的常規選項卡中，展開指定渲染器卷展欄，然后單擊產品后的按鈕，緊接著在彈出的選擇渲染器對話框中，選擇VRAY渲染器，最后單擊OK按鈕。這時，VRAY渲染便被指定為當前激活使用的渲染器。在將VRAY渲染器設置成當前激活渲染器之前，用戶需要確定已安裝了VRAY渲染器插件，否則將無法激活VRAY渲染器。

圖4 在3DSMAX中構建的模型效果圖

圖5 室外場景圖

一般來說，紋理圖越大渲染的效果就越好。烘焙紋理也是一樣，烘焙紋理的大小直接影響最終效果。但紋理過大，對計算機的系統資源的消耗也就越大，渲染速度也就相對變得很慢。因此，對于一個復雜的場景，需要有計劃地烘焙設置，即表面積比較大的、多邊形面復雜的應優先考慮使用較大的紋理尺寸，次要的物體可以適當地降低烘焙時的紋理尺寸。這樣便可節約有限的系統資源，從而獲得高質量的烘焙效果。

2.4 VRP平臺的導入

1）場景合成 在3DSMAX中對三維模型制作和在VRP中對模型的制作需同步進行，如果等待三維模型全部制作完成后再進行VRP制作將增加系統的負擔，因而完成部分模型后應進行模型優化、烘焙渲染等操作，并將部分場景導入到VRP中進行效果制作及修改，然后保存到指定的文件夾中。當所有模型全部制作完成后，可根據項目開始時設計的項目圖紙進行場景合成。

2）創建相機及碰撞檢測 創建相機主要分為創建 “動畫相機”、“行走相機”或 “飛行相機”。首先在 “創建對象”下點擊 “相機”按鈕，在出現的 “創建相機”面板下選擇所要創建的相機類型。若所要創建的相機為 “動畫相機”，則按 “F5”進入動畫相機錄制界面，然后按 “F11”開始錄制，按 “F11”結束動畫錄制。而 “行走相機”中要在相機的屬性面板中設置相機的水平視角為 “75°”、相機機器人的身高為 “170cm”（根據實際生活中人的高度而定），其他參數為默認參數，然后再應用平移物體工具將機器人拖到地面上方，即可完成 “行走相機”的創建。在創建 “飛行相機”后，視圖的上方會出現一個小攝像頭，此即飛行相機。用戶可以應用縮放工具和移動工具對飛行相機的大小與位置進行適度調整。另外，單擊物理碰撞按鈕，選中場景中所有模型，然后將不需要加碰撞的模型取消選擇，如此便可以設置所選模型具有精確碰撞屬性[4]。

3）導航圖的制作 制作導航圖時，首先要制作導航圖框，即根據整個場景的地形繪制出導航圖的邊框，應用Photoshop編輯導航圖并對導航圖進行設置。然后，在3DSMAX中拾取場景坐標并輸入導航圖的坐標值[5]。最后，啟用導航圖的鷹眼功能。在導航面板下，勾選使用鷹眼復選框，在運行VRP場景時，可以通過在導航圖中任意單擊進行視角快速切換。

4）VRP中其他功能效果的實現 在VRP編輯器中，需要對車體動畫、蝴蝶與飛鳥動畫、剛體動畫、柔體動畫、骨骼動畫、木紋、自發光材質和雙面材質、玻璃材質、天空盒、太陽暈、ATX動畫貼圖、背景音樂等功能和效果進行處理和設置。通過 “窗口消息函數”對話框創建一個初始化函數，在彈出的 “VRP命令行編輯器”進行編譯，通過對應的命令及代碼實現所需功能。

3 系統的發布與測試

三維樓盤漫游系統制作完備后，可以通過軟件的發布操作，直接生成一個可以直接運行的EXE文件，把所有的元素打包后進行發布。發布完成后，需要對系統的性能、功能及視圖效果進行測試，如存在場景過大、部分功能不可用、場景播放不順暢及圖片處理模糊等現象，需要重復以上的系統實現步驟，對場景進行優化和修改，最終制作出符合實際需要的三維樓盤漫游系統 （見圖6）。

圖6 場景最終效果圖展示

4 結 語

為適應信息化樓盤建設的需要，利用3DMAX并結合VRP三維互動平臺的建模方法，設計和實現了三維樓盤漫游系統。結果表明，該系統能夠真實生動、情境化地展示樓盤的虛擬現實環境，可以為用戶更好地了解相關樓盤提供極大便利。

[1]趙筱斌 .節能環保建筑虛擬現實技術輔助建筑設計探微 [J].今日科技，2008（12）：38-40.

[2]李長山 .虛擬現實技術及其應用 [M].北京：石油工業出版社，2006.

[3]林軍政.3DSMAX＋VRAY建筑動畫表現技法 [M].北京：清華大學出版社，2009.

[4]顧文望，陳一民 .碰撞檢測在虛擬仿真系統中的應用 [J].計算機工程，2005，31（4）：186-188.

[5]羅永慧，王冬梅，沈旭霞，等 .數字樓盤漫游系統的設計與實現 [J].長江大學學報 （自科版），2013，10（1）：43-45.