互聯網時代三維數字化在家居產品展示中的新形式探究

■林曉鴻 黃敬東 Lin Xiaohong & Huang Jingdong

(1.2.福建農林大學東方學院，福建福州 350000）

家居產品展示包括實物與虛擬展示兩種，這是用戶了解產品信息的重要渠道，購買產品的關鍵因素很多是受產品體驗后感受度的影響。基于互聯網、大數據和云計算的智能生活時代的來臨，傳統的產品展示形式已經無法適用線下商務與互聯網結合的新模式。新的網上營銷模式——線上體驗、咨詢、預定、支付，線下實體店提供全方位服務，為最后促成訂單的達成，努力探尋一種更為真實、互動流暢的家居產品展示形式。息，造成信息不對稱，從而造成消費者時間和精力的浪費；而作為企業方，所增加的銷售成本只好轉嫁到產品的價格上。隨著互聯網時代的到來和信息量爆炸式的增長，這種方式已經無法滿足用戶對信息收集的需求。消費者除了到實景現場親身體驗產品外，只有通過商家提供的宣傳手冊、企業網站的圖片資料以及相關內容的視頻播放，來了解產品更多的咨詢信息，但是這種對于產品的展示基本上還停留在二維靜態的形式上，不能充分地表現產品的外型和內部特征。

1 現狀分析

近幾年家居業大浪淘沙，市場處于盤整期，積極擁抱互聯網使自己的企業在此輪變革中重生，而互聯網的使命就是提高效率消除消費者與廠商之間的壁壘，建立新的消費模式。一個新的商業文明的到來，提倡的是“以人為本”的互聯網思維，實現了“每個個體、時刻聯網、各取所需、實時互動”已不再是神話[1]，新的營銷模式應運而生——O2O模式、純互聯網品牌模式、在線家居定制模式、F2C模式等，它們的優勢體現在：一是成本之所以居高不下，關鍵在中間的流通環節，減少流通環節產品的價格就會大大降低；二是目前家居市場為客戶提供在線服務，實現個性化和多樣化的定制，這樣可以便于設計訂單的落定；三是提升用戶在線體驗、互動氛圍、凸顯個性化的交互方式，促成設計方案的達成，增加用戶的忠誠度[2]。

在這樣一個開放的互聯網平臺上，人們期待更加平等、民主和人性化的體驗，互聯網經濟的誕生也正是基于“以人為本”的環境背景，它不再是一種技術或一種工具而是作為一種思維、文化、工作和生活的態度為大家所追崇。互聯網背景下的家居產品展示將以更智能、更人性化的方式，帶給大家不一樣的體驗[3-4]。

家居產品展示不僅要讓用戶對產品的外觀、結構、材料等特點有個直觀全面的了解，同時用戶可根據自己的習慣選擇觀察產品的視角、完成一些設計修改的互動過程，比如可以針對自己的關注點，對產品的材質、配件等進行選擇搭配以滿足自身的設計要求。在人與人、人與物之間進行深層次的互動，具有了深刻的過程特性，對產品展示的內容產生前所未有的沉浸感和時空感的完美互動體驗。

2 傳統的產品展示方式

產品最好的展示方式就是將產品實物呈現在用戶的面前，以實體店、大賣場、產品博覽會等進行實景布置，而這種實景布置要求展示的空間比較大，但展示產品的品種卻很有限。作為消費者一方，他們是被動地接受信

3 三維虛擬的產品展示形式

3.1 基于圖像的三維全景展示

360全景技術自2013年以來，在全球范圍內逐步流行并得到迅速的發展，它是一種基于圖像的視覺新技術，為人們帶來全新的真實存在感和互動感[5]。

360度全景是通過共攝影中心的多相機機構同時拍攝場景的各個角度相片，采用專門開發的算法集提取相片的網格點和角點之后，匹配相鄰點對，點對集拼接形成一張360度全景圖。瀏覽漫游360度全景圖時，需專門的播放器插件或最新的支持html5的瀏覽器把360度全景圖呈現給用戶，同時提供放大、縮小、多方向移動場景和切換到下一張360度全景圖等UI功能，實現了真實場景的虛擬浸入效果，達到身臨其境之感[6-7]。因使用魚眼鏡頭拍攝，會產生變形的夸張效果，所有的直線都變成曲線，在瀏覽的時候存在一定的不適應感（圖1）。

■圖1 360室內全景圖

■圖2 室外實景重建

■圖3 室內實景重建

■圖4 工作原理圖：相機拍攝位置

■圖5 自動建模擺件

■圖6 寫實空間

在產品展示的設計過程中，通常是作為產品的背景環境來用，它的展示效果介于平面媒體和三維建模之間，因圖像是從真實場景拍攝來的，所以不僅具有絕對的真實感，還具有三維立體感和沉浸感，而且制作成本低、速度快。

3.2 基于模型的三維展示

三維產品模型通常是用三維建模工具軟件來實現，常用的建模軟件有Proe、Rhino、UG、Solidwork等，實體創建完成后，將模型導入專用的渲染軟件，賦予模型材質或貼圖、燈光、鏡頭等參數的設置，最后渲染出圖像并確認圖像效果與真實度，常用的渲染軟件有Keyshot、Vray等。

三維產品展示一般是基于GPU渲染的硬件系統（如圖形工作站），把全尺寸的模型和材質導入虛擬產品展示系統（如OSG）進行實時渲染，渲染出圖像按每秒最少25幀的幀率呈現出來，后期加入音樂、語音制作成視頻文件播放。

在上述實現過程中，三維建模和采集紋理并調整貼圖具有最大的工作量。隨著GPU硬件的進步和光線跟蹤算法和光能傳遞算法的優化，對產品紋理采集和調整的工作量已大為降低，甚至某些完全基于物理的光線跟蹤引擎可以不要求紋理而只要求物理材質屬性（如金屬，塑料、木紋）就可渲染出極其逼真的效果，但對產品一些特定的紋樣以及所放置的環境還是需要紋理采集和調整的工作，另外室內環境場景內容豐富，每種風格各異，若全部用三維建模工作量巨大，對設計師的技術水平也極富挑戰，最后提交的產品因人而異，逼真度還會遭受質疑，生產制作成本必將很高，生產周期必然很長。對于環境背景的處理一般是拍攝實景做為背景圖片，但由于圖片是二維的，無法無縫地融入三維虛擬空間中，而實景重建可以滿足環境背景與產品的無縫銜接。

3.3 實景重建+產品自動建模展示

3.3.1 實景重建技術介紹

我們借鑒谷歌地球中的街景體驗技術（圖2），把室外空間的實景采集技術應用于室內空間：即以室內空間中心為虛擬相機的機位，采集四周的高重疊相片，通過多視立體視覺重建（multi view stereo）技術恢復出室內空間的三維幾何和紋理，之后導入虛擬產品展示系統，達到三維虛擬家具無縫地融入室內實景空間中。

3.3.2 室內環境實景重建實例

實景重建是一種基于傾斜攝影原理的三維建模技術，通過標定或非標定的相機或相機組多角度、多細節尺度地拍攝物方對象表面照片，獲取高重疊率的一組物方照片，通過計算機算法和機器智能處理技術提取圖片的特征點，并通過三角測量原理計算出物方的各特征點三維位置，然后通過密集插值獲得物方的三維坐標，從而完成物方場景的全要素三維建模（圖3）[8]。

3.3.3 產品自動建模

有些家居產品采用三維建模軟件無法完美重構，例如細節特征豐富的物件、復雜曲面、軟包家具等，而含有這些要素的模型需要自動建模技術來重建。

產品自動建模是基于實景重建的技術原理，整個建模過程由計算機完成，大大提升了工作效率，降低了三維建模的成本[9]。受拍攝照片的重疊度、照片質量、拍攝角度的影響導致幾何模型效果不佳，可通過后期的處理軟件進行人工編輯和優化，建立更加完美的模型。

為了獲取最佳的模型精度，使用定焦照相機，并且相鄰照片的重疊率盡量控制在60%-80%之間（圖4），物品表面的紋理或肌理要足夠清晰，細節特征比較豐富。對于構造太過復雜的物品，在采集照片時細節特征可能會相互遮擋，需要拍攝更多的細節圖片以避開特征的相互遮擋，最后得到的模型才有相片級的效果（圖5）[10]。

3.3.4 產品與實景融合展示

在視覺的表現上，產品與環境空間是相互依存和彼此制約的關系，它們共同來呈現不同風格、功能、形式、文化等內容的空間格局，詮釋不一樣的生活方式、文化傳承和人文情懷。我們面對的客戶大部分沒有接受過專業的訓練，設計師通過產品與實景的再現引導客戶去描述自己內心的真正訴求，這樣就可以將各種抽象的語境用真實的場景顯現出來，其目的是為了溝通平臺更加的直觀和快捷，為方案的落定搭建寫實級的交流環境。

產品與實景不再受視角的限制實現了真正意義的無縫銜接，重建了一個現實版的真實空間(圖6)。早期電腦、手機因硬件的限制，瀏覽3D圖形需要加載專用的渲染插件而且速度還很慢，體驗很差，如今電腦、手機硬件提升，免費的瀏覽器都內置WebGL提供的硬件3D加速渲染，Web開發人員很方便地使用HTML5 Canvas，在其網站設計中提供3D展示功能，以便客戶能流暢地瀏覽3D場景和產品模型，導航可以有更復雜的設置和相應數據的視覺化[11-13]。

4 結語

通過自動建模技術為家居產品創造一個低成本、高效率、寫實級的展示交互環境。在目前提倡體驗經濟背景下，參與感變得越來越重要，隨著科技的發展這種沉浸式體驗將更富創意，將改變人們對傳統形式的認知，讓消費者更有機會和在現實版的空間里與產品近距離接觸，不再受時空的限制，以收獲更真實的產品展示體驗。