基于Unity 3D的室內VR仿真設計

李歡

摘? 要：文章介紹了基于Unity 3D 平臺開發(fā)的 3D房產裝飾仿真系統(tǒng)，對新房裝修構建了3D模擬仿真場景，將房屋設計與虛擬現(xiàn)實技術結合起來，避免了傳統(tǒng)裝修公司房屋設計圖紙反復修改、不能團隊同時開發(fā)設計的限制，從而實現(xiàn)房屋裝修設計的高效出圖設計。

關鍵詞：VR;Unity 3D;虛擬

中圖分類號：TP391.9? ? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）10-0040-03

Abstract： This paper introduces the 3D real estate decoration simulation system based on Unity 3D platform， constructs the 3D simulation scene for the decoration of the new house， and combines the house design with virtual reality technology， therebysettlesseveral problems such asthe repeated modification of the traditional decoration company housing design drawings and the inability of a team to develop the design simultaneously， so as to realize the efficient drawing design of the housing decoration design.

Keywords： VR;Unity 3D; virtual

VR（全稱為Virtual Reality），指虛擬現(xiàn)實技術，是由美國公司創(chuàng)建人拉尼爾（Jaron Lanier）提出的一個虛擬仿真場景化概念。其具體操作就是利用計算機終端和外圍設備接口，在計算機上進行渲染，操作者通過外圍設備，在可交互的三維環(huán)境中體驗真實場景。

本文以設備安裝、室內裝飾、場景漫游、家具詳情展示為例，設計了包括家居、門窗、室內裝飾物等一體化Unity3D仿真場景，從觸控板監(jiān)聽、場景漫游家居裝飾為順序進行設計和編碼，形成一套適合房產裝修的立體化場景設計軟件系統(tǒng)，可以通過游戲手柄和射線進行房屋的場景漫游、為客戶提供具有交互性和真實性的漫游體驗。

1 設備介紹

HTC VIVE，是由HTC與Valve聯(lián)合開發(fā)的頭戴式顯示產品，于2015年3月在MWC2015上發(fā)布。它是距今為止比較通用的3D體驗設備，產品演示前，需要在Steam平臺下載相關軟件進行支持。

2 HTC VIVE安裝

步驟一：選定合適的游戲位置

找到屬于自己的游戲位置，關鍵是要適合你，它適合任何的空間區(qū)域，你只要遵循考慮激光定位器在游玩區(qū)中的安裝和放置位置：激光定位器的組合視場要能復蓋整個游戲區(qū)，因此兩個激光定位器之間的距離不要超過16.4英尺或5米。

步驟二：安裝軟件

開始安裝之前需要在 HTC Vive官網下載 Vive執(zhí)行文件，可以幫助我們一步一步正確的安裝和配置整個VR軟硬件系統(tǒng)。Vive需要的顯卡功能比較高，一般的臺式筆記本顯卡不支持該設備運行，如果是AMD顯卡需要安裝最新驅動程序。下載后，依照其程序即可隨時的安裝了。

步驟三：安裝HTC vive激光定位器

打開HTC Vive的包裝盒，對照物品清單取出激光定位其相關設備（2個激光定位器、電源適配器、安裝支架），并確認以下需求：

激光定位器需高于使用者的頭部，才能利于追蹤（建議至少6英尺半）;兩個激光定位器需分別被安置于對角位置;支架架設完成后，將激光定位器對準游戲區(qū)位置，調整其位置為向下傾斜30-45度;確保兩個激光定位器之間的視線不受阻擋;為激光定位器接上電源并撕下保護膜后，即可開始啟用。需要離地兩米，可以選擇通過相機三腳架和隨機自帶墻面固定座安裝，定位器接通電源即可啟動。頻道設置，更改為不同頻道方可正常定位，狀態(tài)指示燈為綠色時表示工作正常，閃爍表示出現(xiàn)了位移。

步驟四：設置頭戴式設備

將電源適配器插上電后，再接到串流盒上; 將USB數據線插到串流盒上（PC端口），并將另一端插入電腦的USB端口; 將HDMI連接線插到串流盒上（PC端口），然后將另一端插入電腦顯卡的HDMI端口; 最后，將頭戴式設備的線纜插頭一一插入串流盒上的橙色端口，完成初步設置。

接下來拿起頭戴式顯示器，撕下顯示器上的保護膜即可使用。但要注意的是，盡量避免尖銳物品觸及感應器，另外，也須避免將鏡頭放至于陽光直射處，這些行為都有可能傷害頭戴式顯示器，整體集成度一般，串流盒的細節(jié)，黃色接口為頭顯端，另外一端接到電腦上，連接頭顯。

步驟五：設置HTC游戲操作手柄，長按系統(tǒng)按鈕啟動手柄

步驟六：劃定游戲區(qū)域

步驟七：房間設置，手柄放置到地面上點擊校準地面，按住扳機畫出最大活動范圍，有時候場景的材質會影響設置，比如場地的一面墻是玻璃材質，反光造成了定位偏移。最后帶上頭顯和耳機就可以開始進行3D漫游了。

3 3D場景設計

搭建場景及顯示指針，首先導入SteamVR和VRTK包，新建場景，刪掉自帶Camera，新建一個Plane，新建一個空物體，重命名為[VRTK_SDKManager]，添加組件VRTK_SDK Manager。創(chuàng)建空物體為[VRTK_SDKManager]的子物體，重命名為VRTK_SDKSetup，添加組件VRTK_SDKSetup。在VRTK_SDK Setup中的Quick Selection里選擇SteamVR，如果VRTK_SDKSetup腳本中的Actual Objects中沒有自動填充，則點擊Populate Now填充物體。添加預制體Camera_Rig作為VRTK_SDKSetup的子物體。選中[VRTK_SDKManager]，選中Setups中點擊“+”，將VRTK_SDKSetup拖動到“None（VRTK_SDK Setup）”的位置。新建空物體，重命名為[VRTK_Scripts]。在[VRTK_Scripts]下創(chuàng)建兩個空物體，分別重命名為LeftController（用來配置左手柄）、RightController（右手柄）。選中LeftController和RightController，分別添加VRTK_Controller Events（事件交互的腳本）、VRTK_Pointer（手柄的指針）、VRTK_Straight Pointer Renderer（直線指針）或者VRTK_Bezier Pointer Renderer（貝茲爾曲線指針）。分別設置左指針和右指針。分別制定兩個手柄。

4 觸控按鈕監(jiān)聽

首先要獲取左手控制器，先獲取到這個左手control這個腳本組件組件，通過這個腳本組件，再調用是STeaVRinput這一個方法，可以得到正確的設備。因此第1步獲取左手設備上面的一個腳本，取名為追蹤腳本，如果是左手程序變量我們取名left，右手的程序變量取名right，我們以左手變量為例，將變量初始化，我們可以通過transform來查找它的子物體，它也是VR相機的一個子物體，他們是有父子關系的，通過子物體的路徑找到當前子物體的控制器，這個只是找到了它的transform，我們還是要獲取它的腳本，就是通過代碼從而獲取左手設備，獲取左手設備，還需要調用方法，傳遞對應設備的手柄ID，獲取對應的設備ID，然后由系統(tǒng)自動填充的，它可能是device1也可能是device2或device3，這是隨機的。但是由于在第1次使用的時候，設備手柄由于各種原因（或者是沒電或者說是沒有開機），可能不能正確拿到這個手柄，這時那我們就需要時時的去獲取，所以將設備的初始化放到Update（）里面，還有一種情況就是當我們離開了定位器范圍之后，我的手柄包括圖形都會丟失，當我再次回時需要重新獲取設備，也需要我們的設備的初始化放到Update里面。接下來輸入參數，首先要判斷這個腳本，如果說這個腳本是空的，那么我們通過這一個空的游戲物體是沒有辦法拿到這個index的，這時候會報一個錯誤，這時需要加一個判斷。如果條件成立的，說明這個腳本是肯定獲取到的，并且是start方法里面獲取的，通過調用Steam input這個方法傳入對應的設備ID，通過ID我們可以正確的得到設備，也就是得到left device，我們通過這個設備可以去監(jiān)聽設備上面的9個按鍵。

5 場景漫游

Move函數是做場景漫游，首先要去監(jiān)聽左手，手柄觸摸板的一個點擊事件，所以需要添加一個判斷。首先判斷設備是否為空，并且ID不能為NO，當這些條件成立之后，可以通過左手設備去獲取一個事件，這個事件是對于按鍵的監(jiān)聽，按鍵監(jiān)聽分為三種狀態(tài)，一種狀態(tài)是一開始按下的那一瞬間，是press down事件，然后傳入要監(jiān)聽的是哪一種類型的按鍵，比如說枚舉值，現(xiàn)在我們監(jiān)聽的是觸摸板，所以添加一個Touchpad。如果我們監(jiān)聽單擊鍵我們可以傳一個Trigger參數，選擇Touchpad，按F12進入Api，查看按鍵類型，這里的監(jiān)聽Touchpad可以得到一個布爾值，默認值為Fasle，當按鍵按下去的時候為true，代碼如下：

6 家具詳情展示

此處以沙發(fā)為例，在沙發(fā)上添加一個UI控件，取名為image，系統(tǒng)會自動給它添加一個副控件Canvas和EventSystem，Canvas相當于一個畫布，EventSystem是一個事件系統(tǒng)，通過此事件系統(tǒng)來檢測事件的交互，image相當于一個背景，可以在上面添加文字、圖片等，選中image，將場景切換到2D，選中Canvas，雙擊，選中image在image屬性面板，選擇樣式列表中的最后一個樣式，調整image錨點大小，讓image大小正好填充滿Canvas，修改Canvas屬性窗口中的Render Mode，改為World Space，場景由2D切換為3D，找到沙發(fā)物體上的Couch，調整屬性窗口的Scale參數為1，1，調整沙發(fā)的子物體，將主界面的Iteminfo拖動到沙發(fā)下面，當作沙發(fā)子物體，修改畫布大小，修改縮放比例，尺寸Scale參數為-0.1，-0.1，在主界面將Iteminfo拖動到合適位置，其他家具也如此進行相關屬性及畫面大小的調整，然后，監(jiān)聽左手的TrackPad點擊事件進行射線發(fā)射，選中指定家具，使用UGUI顯示具體家具詳情，監(jiān)聽事件代碼如下：

7 結束語

本文主要針對房屋的門窗及室內家具物體進行了Unity 3D的虛擬場景設計，使用C#語言開發(fā)了動態(tài)場景，可以為房產施工者和買房客戶提供虛擬的場景體驗。虛擬現(xiàn)實技術是未來的發(fā)展趨勢，可以應用于更多的場景，并且可以逐步推廣至手機端。

參考文獻：

[1]朱惠娟.基于Unity3D的虛擬漫游系統(tǒng)[J].計算機系統(tǒng)應用，2012，21（10）：36-39.

[2]高國雪，高輝，焦向東，等.基于Unity3D的焊接機器人虛擬現(xiàn)實仿真技術研究[J].組合機床與自動化加工技術，2018（3）.

[3]汪學著，孫鳳佳.宣城市宛溪河矮塔斜拉橋設計[J].世界橋梁，2012，40（1）.

[4]C Helbig，H S Bauer，K Rink，et al.Concept and workflow for 3D visualization of atmospheric data in a virtual reality environment for analytical approaches[J].Environmental Earth Sciences，2014，72（10）.