武艷芳

（西南科技大學制造學院，四川 綿陽 621010）

隨著經濟的發(fā)展以及競爭的加劇，市場日趨細分，人們的需求正從規(guī)模需求轉向個性化需求。同時外圍環(huán)境的變化，如企業(yè)從大規(guī)模生產轉向敏捷制造，電子商務的快速發(fā)展等共同催生了一個龐大的定制服務市場。而利用虛擬現實技術，不僅能夠構建具有真實感的產品虛擬展示與定制系統(tǒng)。同時對于企業(yè)來說，在產品開發(fā)設計過程中，尤其是早期概念設計階段，更可以通過虛擬平臺，高效、深入地了解用戶對設計方案的評價和需求，從而調整產品研發(fā)策略，幫助制造企業(yè)設計和生產更加符合市場需求的產品，增強企業(yè)的競爭力。

1 虛擬展示與用戶定制

1.1 虛擬展示

虛擬展示不同與傳統(tǒng) Web展示的特點主要體現在其真實感強，通過 Web3D技術，可以構建照片級渲染效果的虛擬場景，用戶可以像對待實物模型一樣，對展示的產品進行立體地觀看，旋轉、縮放、移動，并可以通過鼠標點擊對產品的一些功能進行操作體驗，同時還可以添加聲音效果。目前這種真實感體驗主要集中在動作和聲音，不久的將來用戶還可以體驗更多的感覺，比如直接在虛擬展示系統(tǒng)中通過數字設備“拿”起產品，并感受它的體量感、表面觸感等，從而可以帶來更加深刻的產品體驗。

1.2 用戶定制

在虛擬的展示環(huán)境中，完善的交互功能的設計可以使用戶成為3D產品的參與者而不僅僅是觀看者。用戶可以按照自己的愛好選擇產品的顏色、功能模塊以及形態(tài)模塊、裝飾圖案等，實現個性化定制，對用戶開放的同時，企業(yè)也能夠通過虛擬平臺方便的了解用戶的需求與反饋，及時改善產品、調整產品的設計策略，從而開發(fā)出用戶滿意的產品。

2 Wed3D的主流技術

作為互聯網上的 3D圖形技術，Wed3D最早可追溯到VRML (Virtual Reality Modeling Language) 即虛擬現實建模語言，目前市場上的 Wed3D技術已經發(fā)展到幾 10種之多，如VRML、Virtools、Cult3D、Java3D、Viewpoint等[1]，以上各項技術都各有特點，廣泛應用于企業(yè)信息數據、房地產行業(yè)、城市規(guī)劃、電子商務、網絡娛樂、遠程教育、信息可視化等領域。其中Cult3D文件量非常小，卻有近乎完美的三維質感表現，交互能力和顯示效果均不錯，同時其內核是基于 Java的，可以嵌入用戶自己開發(fā)的 Java類，可擴展性好。對于窄帶網的應用，Cult3D是展示產品最好的解決方案之一。因此，本文以Cult3D作為基礎平臺，對汽車的虛擬展示與定制為例進行研究。

Cult3D工作流程如下：

1）創(chuàng)建三維模型 Cult3D本身沒有三維建模的能力，必須采用其它的3D軟件來建模，它支持3DMAX或MAYA來制作物體的三維模型，并賦予材質、燈光、攝像機等。

2）導出模型 在3DMAX或MAYA中，建模完畢后，通過 Cult 3D Exporter 插件輸出為Cult3D Designer支持的C3D格式。

3）建立Cult3D模型 在輸出C3D格式的3D的模型后，就可以用Cult3D Designer打開該模型，給模型加入互動效果，事件和聲音，另外也可以用Java自己編寫腳本,進行更高級的交互。添加完畢后你可以將文件保存成 Cult3D Project文件，文件格式是C3P，以便以后的修改，或者利用文件菜單下面的保存網絡文件把模型導出成Cult3d Player文件，文件的格式是CO。

4）發(fā)布 Cult3D模型已經建立完畢，剩下的工作就是發(fā)布CO文件了。Cult3D的跨平臺性好，除可以在線發(fā)布外，還可以嵌入到Office、Acrobat 等應用程序中進行發(fā)布[2]。

3 汽車的虛擬展示與用戶定制

3.1 汽車的虛擬展示

在3DMAX環(huán)境下創(chuàng)建汽車三維模型，賦予材質，創(chuàng)建燈光和攝像機，并輸出為 C3D格式的文件。在 Cult3D中，利用動作面板中的對象運動、交互、聲音等事件實現通過鼠標控制模型的3D旋轉、縮放、移動以及功能性操作動作和聲效。如在本例中，在事件規(guī)劃圖中，給世界啟動添加鼠標控制球交互事件，并連接到整個汽車組件上，那么當用戶操縱鼠標的左右中鍵就可以實現汽車的全方位觀看了，另外汽車內飾的觀看可在車門上添加鼠標左鍵控制的旋轉動作，并用事件的激活與解除激活控制鼠標動作，用戶用鼠標點擊門，門會旋轉開，就可以看到內飾，再次點擊門會關閉。具體操作如圖1所示。

圖1 汽車的虛擬展示

3.2 汽車的色彩定制

由于汽車造型的整體性較強，除了車身的形狀之外，大面積的車身色彩、質感和潤度往往成為汽車吸引消費者的第一要素，進而影響購買選擇。所以汽車廠商應制定盡可能豐富的備選顏色，以適合和滿足不同層次消費者的喜好和需要，靠個性化、時尚化的顏色，給消費者第一眼就留下深刻印象，從而激發(fā)他們的購車欲望。在汽車外觀設計中，配色相對簡單，基本上是以車身色彩搭配配件的黑白色系為主，相對于產品定制的其他方面，比如形態(tài)定制、功能定制而言，實現起來相對簡單和便利。

在 Cult3D中，可以通過兩種方式來實現色彩的定制：

一是通過熱區(qū)貼圖法。把不同顏色的圖片設置成熱區(qū)，通過對熱區(qū)貼圖的控制來實現色彩變化。具體操作如圖2所示：在場景圖表窗口，展開紋理節(jié)點，從中找到在原先3DSMAX中賦予車體紅色的紋理貼圖。雙擊該貼圖，利用熱區(qū)窗口增加新的紋理貼圖，將熱點區(qū)域設置大小設置與原圖片大小相同，即可生產新的色彩熱區(qū)，用同樣的方法可以任意添加需要的色彩。最后在事件規(guī)劃圖窗口中，可以給鍵盤事件或者自定義事件添加動作窗口紋理節(jié)點下的切換熱區(qū)個性標簽動作，這樣就可以通過按鍵或者圖標來控制色彩的選擇變化了。在本例中，選用自定義事件，因為圖標選擇控制比按鍵更方便直觀，但是需要在Director中利用腳本觸發(fā)這些事件。

二是通過加入Java動作腳本。在Cult3d中，可以使用JavaScript創(chuàng)建先進的交互性以控制行為和外表，通過事件來調用。Java Action Script它是一組經過編譯后的Java類型程序，是實現對網絡三維對象在場景中交互式控制的核心[3]，JAS工具集包括以下幾個組成部分：Java類、JAS事件、JAS腳本以及JAS命令，如更換顏色，可以通過JAS腳本執(zhí)行，執(zhí)行方式有兩種一種是通過改變材質貼圖顏色，一種是改變貼圖，如下腳本程序是通過改變顏色來執(zhí)行的，這樣需要新的顏色時，只需要在腳本中加入相關的顏色數據就可以了，十分簡便。

JavaActionscript(1,0,0){

MapExecute(“yellow”,1); }

actoinsList(“yellow”,“right”){

setTexture(“red”,[255,0,0],[255,255,0],40,40);

mapExecute(“red”,1); }

actoinsList(“red”,“l(fā)eft”) {

setTexture(“red”,[255,0,0],[255,255,0],40,40);

mapExecute(“yellow”,1); }

圖2 色彩定制

3.3 汽車的形態(tài)定制

形態(tài)是影響用戶購買產品的重要因素，定制設計在很大程度上是圍繞產品形態(tài)要素展開的。在產品定制設計中，通常需要使產品的零部件標準化和通用化[4]，這樣，同一產品族的產品零件可以實現相互更換，達到定制的目的。在汽車定制中，同一系列的產品，其形態(tài)組件一般包括車身、輪轂、前臉、尾翼、后視鏡、引擎蓋、車燈組。

在 Cult3D中，有兩種方法可以實現形態(tài)的定制設計：

1）通過消隱和顯示實現形態(tài)組件的定制在用三維軟件建模時，如在3DSMAX中，在同一位置，放置可供選擇的不同形態(tài)組件，導入到Cult3D中，首先消隱掉不顯示的形態(tài)組件，留下一個形態(tài)組件進行展示，然后利用消隱顯示行為對其他對應的形態(tài)組件進行選擇替換顯示，從而獲得形態(tài)定制的效果。

如在本例中，汽車輪轂的定制，有3種形式的輪轂可供用戶定制。在世界開始事件預制第1種輪轂模型為顯示形態(tài)，第 2、3種輪轂模型處于消隱狀態(tài)，然后給鍵盤事件或者自定義事件添加激活/隱藏動作，激活要顯示的輪轂模型，而隱藏其他輪轂模型的事件，達到對相應組件進行消隱和顯示處理，即達到了形態(tài)定制的目的，由于所有輪轂均是由各部件組合起來的，所以隱藏/激活動作應點右鍵選擇應用到子項。具體操作過程如圖3所示。

圖3 形態(tài)定制

2）通過前面介紹的熱區(qū)貼圖的模式 這種方法不僅可以進行色彩的定制，而且對于平面或板型的形態(tài)組件，如控制面板的按鍵布局、窗口形狀、裝飾帶等，這些組件的形態(tài)主要靠表面圖案來定義，所以通過更換熱區(qū)貼圖的方式可以很容易的實現形態(tài)組件的變換。

3.4 汽車的功能定制

產品所有的功能都是由組件來完成的，所以功能定制事實上是屬于形態(tài)定制的一部分，對不同功能的形態(tài)組件進行選擇組合即可完成功能定制。

4 媒體合成

Cult3D場景制作好了后，可以在網頁、Office、Adobe Acrobat等環(huán)境中進行發(fā)布，在HTML中，播放器提供屬性、程序，并將事件添加到HTML腳本中（JavaScript, VBScript），可以通過HTML頁觸發(fā)場景中的事件，使用戶可以利用熟悉的 Web用戶界面例如按鈕和下拉列表框控制 Cult3D對象的外觀和行為，大大豐富了三維瀏覽時的交互效果。相比較而言，作者選擇用Director來封裝Cult3D作品，利用Director強大的程序功能，封裝后的 Cult3D作品同樣可以美化界面，而且更容易的進行事件驅動，能夠更好的表現3D交互作品。由于鍵盤事件的驅動要靠按鍵比較麻煩，所以在本例中所有的定制都用的是自定義事件，自定義事件可以通過Director圖標來驅動，用戶只需要點擊圖標進行選擇即可進行瀏覽和定制。同時用Director可以直接進行本地演示，還可以發(fā)布為exe文件，在網頁中進行連接或者用于本地和多媒體演示。

封裝過程如下：

1）導入 Cult3D場景制作好了后，保存方案。然后打開 Director，在控件選擇對話框中，選擇Cult 3D ActiveX Player控件，選擇Custom，彈出屬性設置對話框。該對話框提供了兩種連接到 Cult3D場景的方式：嵌入方式和鏈接方式。使用嵌入方式，Cult3D場景發(fā)布后將嵌入在可執(zhí)行文件中，無須另外提供 co文件，而使用鏈接方式，必須將Cult3D場景發(fā)布為co文件。在這里作者選擇嵌入方式。

2）制作按鈕 在時間線上只留一個放置Cult3D文件的幀，制作觀察角度按鈕，制作顏色定制按鈕，如圖4所示，紅色、藍色、灰色和黃色4種顏色，用于改變汽車的顏色，制作所需要的形態(tài)定制按鈕，如圖4中輪轂1、輪轂2、輪轂3的形狀以及尾翼，將這些按鈕布置到舞臺上的相應位置。在本例中，只對車輪、尾翼、車燈形態(tài)進行了定制，對操作控制、觀察角度、車燈、車門控制進行了模擬，在實際應用中，可以根據自己的需要對需要定制的部件以及模擬的效果進行調整。

圖4 最終平臺

3）自定義事件控制 通過為按鈕添加腳本來對 Cult3D中的自定義事件進行控制。比如，顏色控制腳本如下所示：

on mouseUp

TriggerEvent sprite (1), "red"

end

其中1為Cult3D物體所在的通道，red是在Cult3D中定義事件的名稱。其他形狀控制以及觀察角度變換的腳本添加改變相應的自定義事件名稱即可。

4）優(yōu)化界面 最后可以通過圖片和文字對界面進行優(yōu)化，以利于用戶更好的操作和了解，優(yōu)化完畢后，單擊播放按鈕，就可以在 Director中操作了，移動、旋轉、縮放、開關門，車燈控制感覺好像是在操縱真正的汽車模型一樣，還可以定制顏色、相關功能部件形態(tài)，使用戶真正暢游在虛擬現實的平臺中。

5 小 結

虛擬現實技術的應用，將使得未來的產品設計以及產品推廣宣傳的方式產生根本性的變化，產品的虛擬展示使用戶更方便快捷的獲取產品信息，并獲得更多真實體驗，產品的網絡定制設計可以為客戶提供個性化的產品服務，并為企業(yè)研發(fā)提供設計依據。隨著 Web3d技術以及對這些技術應用的發(fā)展，未來用戶網絡瀏覽和選擇產品的體驗必將大大豐富，對虛擬設計平臺的進一步開發(fā)行業(yè)也必將成為提高企業(yè)競爭力的重要資源。

[1]蘇威州. 實現網絡三維互動—— Cult 3D應用指南[M].北京: 清華大學出版社, 2001: 20-30.

[2]劉 勝. Web環(huán)境下交互式3D虛擬展示[J]. 工程圖學學報, 2009, 30(4): 20-25.

[3]阿新工作室. 任我虛擬: Cult3d/3ds max 4.2/maya 4三維產品設計與互動教程[M]. 北京: 希望電子出版社, 2002: 40-45.

[4]李曉玲. 基于網絡的交互式虛擬展示技術研究[J].計算機工程與應用, 2007, 43(3): 90-92.