董晨輝

（青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東青島，266000）

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在房地產(chǎn)展示系統(tǒng)中的應(yīng)用

董晨輝

（青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東青島，266000）

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于房地產(chǎn)展示系統(tǒng)，可幫助購(gòu)房者模擬體驗(yàn)小區(qū)情況。闡述了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的本質(zhì)及特征，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)涉及多學(xué)科，能夠使體驗(yàn)者充分享受沉浸性、交互性和感受性，結(jié)合實(shí)例介紹了基于該技術(shù)的房地產(chǎn)展示系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程。研究表明：視景生成、視點(diǎn)控制設(shè)計(jì)、撞擊檢測(cè)設(shè)計(jì)和拾取過(guò)程設(shè)計(jì)，是房地產(chǎn)展示系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。

虛擬現(xiàn)實(shí)；房地產(chǎn)展示；撞擊檢測(cè)；漫游動(dòng)畫(huà)；互動(dòng)體驗(yàn)

引言

虛擬現(xiàn)實(shí)起源于二十世紀(jì)末期，是集計(jì)算機(jī)、控制、人體學(xué)等多門學(xué)科技術(shù)為一身的一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的技術(shù)，是以人的五官感受為中心而發(fā)展的。這項(xiàng)技術(shù)是開(kāi)發(fā)者運(yùn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可視、可聽(tīng)、可感地操作繁瑣數(shù)據(jù)處理及反饋，實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者與計(jì)算機(jī)之間的交互的一種方式，與以往的人與計(jì)算機(jī)的互動(dòng)和窗體模式開(kāi)發(fā)相比較，有了很大進(jìn)步。

本文中的房地產(chǎn)展示系統(tǒng)是通過(guò)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)技術(shù)創(chuàng)建的。購(gòu)房者可將其用于模擬小區(qū)情況，仿佛親身在小區(qū)中行走，并且具有真正進(jìn)入室內(nèi)參觀的感覺(jué)。虛擬現(xiàn)實(shí)的直觀性和可控性較強(qiáng)，是一種全新的、充滿發(fā)展?jié)摿Φ脑O(shè)計(jì)藝術(shù)。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特征

1.1 技術(shù)內(nèi)涵

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠使用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建人物形象的三維聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、視覺(jué)等諸多感受，人們能夠方便地對(duì)虛擬空間進(jìn)行體會(huì)和交互，是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的集成系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)包括：交互技術(shù)、圖形學(xué)、人工智能、傳感器技術(shù)等。例如，體驗(yàn)者運(yùn)動(dòng)時(shí)，計(jì)算機(jī)可以馬上對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，將準(zhǔn)確的三維影像傳回，使體驗(yàn)者產(chǎn)生身臨其境的感受[1]。

1.2 技術(shù)特征

虛擬現(xiàn)實(shí)的特征主要包括以下三方面：

（1）沉浸性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)針對(duì)人的心理和生理上的某些特性，通過(guò)電腦生成形象的3D畫(huà)面。體驗(yàn)人員戴上數(shù)據(jù)手套和3D眼鏡等一系列交互設(shè)備，就能夠感覺(jué)到仿佛存在于虛擬的三維空間中。

（2）交互性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠讓體驗(yàn)者通過(guò)自身的肢體動(dòng)作或語(yǔ)言表達(dá)等一系列技能，對(duì)虛擬世界中的物體進(jìn)行操控或命令。

（3）感受性。體驗(yàn)者可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的傳感器在虛擬世界中得到多種感知，從而得到置身其內(nèi)的感受。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例

房地產(chǎn)展示系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體過(guò)程是模仿實(shí)際、虛擬的，但是現(xiàn)場(chǎng)感強(qiáng)烈，在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)、制作過(guò)程中，用到的主要設(shè)計(jì)理念、關(guān)鍵技術(shù)等?？傮w過(guò)程主要包括：視景生成和視點(diǎn)控制設(shè)計(jì)、撞擊檢測(cè)設(shè)計(jì)、拾取過(guò)程設(shè)計(jì)[2]。

2.1 視景生成和視點(diǎn)控制設(shè)計(jì)

（1）視覺(jué)影像的形成

漫游在虛擬場(chǎng)景中，體驗(yàn)者首先具有的便是視覺(jué)上的感受，這種感受是根據(jù)前期生成的腳本及體驗(yàn)者的漫游意愿，在三維場(chǎng)景建模的基礎(chǔ)上重新收集圖形、圖像的數(shù)據(jù)信息，再根據(jù)其進(jìn)行計(jì)算而形成的。形成過(guò)程如圖1所示。

圖1 視覺(jué)影像的形成

（2）攝像機(jī)漫游控制設(shè)計(jì)

攝像機(jī)漫游控制就是對(duì)場(chǎng)景中的自由攝像機(jī)和目標(biāo)攝像機(jī)的漫游路線的控制。攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡一般有推拉和旋轉(zhuǎn)兩種。一般用攝相機(jī)的捕捉角度θ和總旋轉(zhuǎn)夾角α來(lái)表示攝像機(jī)方向的改變；用攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)方向上的位移S表示攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離。至于θ、α和S之間的關(guān)系，則需要用數(shù)學(xué)換算來(lái)解決[3]。

（3）Vega中的視點(diǎn)控制設(shè)計(jì)

視點(diǎn)，通俗而言就是觀察點(diǎn)在漫游場(chǎng)景中所處的位置。而場(chǎng)景漫游的過(guò)程也就是朝向視點(diǎn)位置的變換過(guò)程。在Vega的坐標(biāo)系中，視點(diǎn)的變化有平移和旋轉(zhuǎn)兩種。

2.2 撞擊檢測(cè)設(shè)計(jì)

撞擊檢測(cè)技術(shù)在圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域運(yùn)用十分普遍。在較大規(guī)模的建筑漫游動(dòng)畫(huà)項(xiàng)目?jī)?nèi)部，通常會(huì)有很多實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)著的配景模型，而這些運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)軌跡難免會(huì)發(fā)生交叉。為了避免場(chǎng)景中的運(yùn)動(dòng)對(duì)象發(fā)生相互撞擊，必須實(shí)時(shí)地進(jìn)行撞擊檢測(cè)。而提高撞擊檢測(cè)算法的效率是實(shí)現(xiàn)這種應(yīng)用的關(guān)鍵。

（1）實(shí)體與地面間的撞擊檢測(cè)

地形匹配技術(shù)，要求場(chǎng)景中有固定位置的實(shí)體（如建筑、樹(shù)木、裝飾）隨著地勢(shì)變化而實(shí)時(shí)改變自身的運(yùn)動(dòng)路線，從而不至于與地面相撞。所以在物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，要實(shí)時(shí)調(diào)用撞擊檢測(cè)模塊中對(duì)應(yīng)的功能類。如果類的返回值為發(fā)生與地面的撞擊，運(yùn)動(dòng)對(duì)象則立刻停止運(yùn)動(dòng)，隨后立刻改變運(yùn)動(dòng)方向。

（2）實(shí)體間的撞擊檢測(cè)

要想讓體驗(yàn)者在虛擬現(xiàn)實(shí)建筑漫游動(dòng)畫(huà)系統(tǒng)中有身臨其境的感覺(jué)，就必須要有真實(shí)性的行為，這也離不開(kāi)撞擊檢測(cè)功能[4]。因?yàn)椴坏紤]運(yùn)動(dòng)物體能否與地面發(fā)生碰撞，物體間的碰撞也是可能的。運(yùn)動(dòng)對(duì)象雖然不會(huì)撞到地面上的凸起部分，但運(yùn)動(dòng)物體之間卻可能發(fā)生頻繁相互撞擊。

（3）Vega軟件內(nèi)部的撞擊檢測(cè)

在Vega 軟件內(nèi)部有一個(gè)“Isector類”，其中已經(jīng)寫(xiě)入了8個(gè)專門的撞擊檢測(cè)方法，分別是XYZPR方法、Volume方法、Z方法、BUMP方法、HAT方法、ZPR方法、TRIPOD方法、LOS方法，可以使得應(yīng)用程序非常方便地獲取檢測(cè)結(jié)果。雖然相交矢量檢測(cè)功能靈活而強(qiáng)大，但特性比較復(fù)雜。因此利用算法時(shí)，在調(diào)用Z方法和Offset方法的同時(shí)，也調(diào)用BUMP方法。產(chǎn)生碰撞則退出，否則設(shè)置標(biāo)志。

一般情況下，當(dāng)視點(diǎn)與場(chǎng)景產(chǎn)生碰撞時(shí)，響應(yīng)方式有“改變視點(diǎn)高度”和“后退”兩種情況。通過(guò)鍵盤使視點(diǎn)提升或者下降，可實(shí)現(xiàn)跨過(guò)要碰撞到的物體，從而實(shí)現(xiàn)視點(diǎn)高度的改變；而后退則是使對(duì)象返回到未曾產(chǎn)生碰撞的初始位置，從而從碰撞狀態(tài)脫離出來(lái)[5]。

2.3 獲取過(guò)程設(shè)計(jì)

獲取操作就是指對(duì)三維場(chǎng)景內(nèi)部的某個(gè)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的模型進(jìn)行選取。用鼠標(biāo)或鍵盤選取對(duì)象的過(guò)程中，高效算法非常重要。

以射線獲取法為例，用鼠標(biāo)在計(jì)算機(jī)屏幕上的某個(gè)位置點(diǎn)擊，在該位置則會(huì)生成三維坐標(biāo)，通過(guò)該坐標(biāo)可計(jì)算出投影點(diǎn)的位置。從攝像機(jī)焦點(diǎn)到投影點(diǎn)畫(huà)出一條垂直于電腦屏幕的射線，如果這條射線上所有點(diǎn)的坐標(biāo)與場(chǎng)景中對(duì)象任意一點(diǎn)位置的坐標(biāo)相同，則該對(duì)象被選中[6]。具體計(jì)算流程如圖2所示。

圖2 焦點(diǎn)的變化

（1）實(shí)體獲取方法

通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊位置和攝像機(jī)的焦點(diǎn)畫(huà)出一條射線，找出三維場(chǎng)景中所有與這條射線相交的對(duì)象，即實(shí)體上與射線上的所有點(diǎn)的坐標(biāo)有相同值的對(duì)象。與攝像機(jī)焦點(diǎn)相對(duì)位置最近的對(duì)象即為獲取到的對(duì)象，如圖3所示[7]。

圖3 射線的獲取

（2）Vega 中的獲取操作設(shè)計(jì)

若要通過(guò)鼠標(biāo)捕獲三維場(chǎng)景中的某動(dòng)態(tài)或靜態(tài)的對(duì)象時(shí)，就要將其定義為一個(gè)Object（模型對(duì)象），再利用“vgPicker類”對(duì)對(duì)象進(jìn)行獲取操作。在操作之前，必須先定義“vgPicker類”，再指定哪些通道和場(chǎng)景是由vgPicker來(lái)作用的，然后改變vgPicker的屬性，實(shí)現(xiàn)對(duì)象顏色的自由調(diào)整，再調(diào)用vgPicker類，通過(guò)改變vgPicker類與對(duì)象的mask包含的掩碼相同，實(shí)現(xiàn)對(duì)象的獵取[8]，如圖4所示。

圖4 獲取操作的流程圖

3 結(jié)論與展望

3.1 結(jié)論

通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在房地產(chǎn)展示系統(tǒng)中的研究分析，可總結(jié)出以下結(jié)論：

（1）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使得人與計(jì)算機(jī)之間的交流變得更加方便、生動(dòng)。房地產(chǎn)展示系統(tǒng)也變得更人性化，更具有吸引力。

（2）源于最原始的三維建模技術(shù)、源于圖像制作技術(shù)，以及基于圖形混合技術(shù)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，三者截然不同，每種技術(shù)都有著各自的長(zhǎng)處和缺點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)揚(yáng)長(zhǎng)避短，在不同的設(shè)計(jì)階段運(yùn)用最適合的技術(shù)。這樣既能實(shí)現(xiàn)視覺(jué)上的美觀，又能做到交互性的強(qiáng)大，同時(shí)達(dá)到操作界面友好、操作過(guò)程簡(jiǎn)單易行的效果。

3.2 展望

虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)應(yīng)用范圍較廣，對(duì)細(xì)節(jié)上的處理要求也較高。在本次設(shè)計(jì)中，由于時(shí)間和條件有限，還有一些方面待改進(jìn)：

（1）在虛擬現(xiàn)實(shí)部分的設(shè)計(jì)過(guò)程中，只是對(duì)較為淺顯的操作技巧進(jìn)行了說(shuō)明，并沒(méi)有深入進(jìn)行原理性的論述。

（2）模型的逼真程度是漫游動(dòng)畫(huà)成功與否的關(guān)鍵，又與繪制實(shí)時(shí)性息息相關(guān)，所以繪制速度和精確度就顯得尤為重要。既讓觀察者在漫游時(shí)感官舒適，又使繪制不缺乏真實(shí)感，這方面的把握還有待加強(qiáng)。

（3）在系統(tǒng)展示過(guò)程中，人們是在通過(guò)鼠標(biāo)及鍵盤來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑的動(dòng)態(tài)瀏覽，而事實(shí)上的整個(gè)場(chǎng)景中并沒(méi)有人與客戶互動(dòng)，當(dāng)客戶長(zhǎng)時(shí)間面對(duì)固定不變的場(chǎng)景時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生孤獨(dú)甚至乏味的感覺(jué)。因此，如何保持商家和瀏覽者的聯(lián)系，以及及時(shí)了解瀏覽者的需求，還有待改進(jìn)。

總之，未來(lái)應(yīng)注重原理性的深入分析、速度和精度的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，以及互動(dòng)體驗(yàn)的加強(qiáng)，真正將這種具有發(fā)展?jié)摿Φ脑O(shè)計(jì)藝術(shù)推廣到整個(gè)房地產(chǎn)行業(yè)。

[1]趙筱斌. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用研究在建筑行業(yè)中的應(yīng)用[M].北京: 水利水電出版社, 2014: 66-67.

[2]喬木. 基于的虛擬場(chǎng)景建模技術(shù)的研究[D]. 鄭州: 鄭州大學(xué), 2015.

[3]崔杏園, 錢樺. 虛擬現(xiàn)實(shí)及其演變發(fā)展[J].機(jī)械工程, 2011, 12(05): 105-106.

[4]Bob Fear. Architecture + Film II[M]. New York: Wiley-Academy, 2000, 121-122.

[5]Perry G L W. SpPack: spatial point pattern analysis in Excel using Visual Basic for Applications (VBA) [J]. EnvironmentalModelling & Software, 2004, 19(6): 559-569.

[6]郭宇承, 谷學(xué)靜, 石琳. 虛擬現(xiàn)實(shí)與交互設(shè)計(jì)[M]. 武漢: 武漢大學(xué)出版社, 2015: 151-153.

[7]MultiGen Paradigm Inc. MultiGen Creator User’s Guide [M]. MultiGen Paradigm Inc, 2015, 122-123.

[8]胡華. 虛擬房產(chǎn)展示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 長(zhǎng)春: 東北師范大學(xué), 2015.

Applications of Virtual Reality on Real Estate Performance System

DONG Chen-hui
(Qingdao Harbour Vocational & Technical College, Qingdao, Shandong,266000, China)

Applications of Virtual Reality (VR) technology in the real estate performance system can help homebuyers to simulate the experience in the district in advance. Functions and features of VR are stated, and the design process of real estate performance system is introduced based on such a technology. Research shows that, VR is involved in interdisciplinary fields, and experiencers can fully taste its immersion, interactivity and sensitivity. Designs on visual generation and viewpoint control, collision detection and pickup process, are the core contents of real estate performance system.

Virtual Reality (VR); Real Estate Performance; Collision Detection; Roaming Animation; Interactive Experience

F293.33

A

2095-8412 (2016) 06-1260-04

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.06.056

董晨輝(1979-)，男，山東青島人，講師，主要從事平面設(shè)計(jì)、3D建筑動(dòng)畫(huà)研究。

青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院自然科學(xué)研究項(xiàng)目（編號(hào)：QDGW2015Z02）。