謝新慧　司占軍　尚博

摘要：該研究實現(xiàn)了基于移動終端的家居互動展示系統(tǒng)。通過Auto CAD創(chuàng)建房屋的戶型圖，利用3d max創(chuàng)建建筑物以及所有家具的三維模型，并在Photo shop中對家具及建筑物貼圖進行修飾，最后導入到unity中實現(xiàn)房屋漫游以及其他交互功能。在最終的展示系統(tǒng)中，用戶可以任意進入家具城、品牌家具的網上展廳，并以第一人稱的角度對家具城里的家具進行參觀。同時，用戶可以根據自己的意愿選擇某個家具，對其進行移動，旋轉等操作，實現(xiàn)近距離觀看家具的功能。

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實；家具互動；房屋漫游

中圖分類號：TP319 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）15-0209-03

隨著科技飛速發(fā)展，人們的生活質量不斷提高[1]。人們早已不能滿足二維的平面世界，虛擬現(xiàn)實技術（VR技術）應運而生[2]。虛擬現(xiàn)實技術是把現(xiàn)實世界構建成一個新的3D虛擬立體模型，用戶可以借用第三方設施或設備體驗身臨其境的處于所構建的3D模型中[1]。VR技術打破了很久以來的平面展示系統(tǒng)的限制，它利用自己所創(chuàng)建的立體仿真環(huán)境的優(yōu)點在很多領域占有一席之地。比如現(xiàn)在的房地產業(yè)，客戶看到的不僅僅是簡單的戶型圖，或者是房屋的室內照片，而是以第一人稱的視角，真正進入到自己喜歡的房屋內進行游覽、觀看。對房屋的各個部位和角落都可以清楚地了解。另外，對家具的擺放和布局也可以有一個清楚地了解。

基于移動終端的家具互動展示系統(tǒng)，顧名思義，就是把某一個戶型和家具在移動終端上展示出來的系統(tǒng)[2]，這里的移動終端可以是平板電腦，手機等。在向用戶展示的過程中，用戶可以完成與家具的簡單交互，比如對家具進行簡單的移動，旋轉等。在該系統(tǒng)中，人們可以全方位地了解自己喜歡的戶型，并且對戶型里面的家具也可以有比較明確的了解。

1 開發(fā)環(huán)境與軟件

制圖環(huán)境： Windows 8系統(tǒng)，Intel（R） Core（TM）i7 CPU ，4G內存，64位操作系統(tǒng)

建模環(huán)境：Windows 8系統(tǒng)，Intel（R） Core（TM）i7 CPU ，4G內存，64位操作系統(tǒng)

開發(fā)環(huán)境：Windows 7系統(tǒng)，Intel（R） Core（TM）i7 CPU ，4G內存，64位操作系統(tǒng)

制作軟件： Auto CAD 2014、3ds Max 2014、Unity 5.6.1f1 （64-bit）、Photo shop cc

2 設計思路

首先進行市場調研，了解虛擬家裝的應用市場，確定所要建立的戶型結構以及搜集相關的貼圖素材。然后在3ds Max中進行建模并實現(xiàn)相應的渲染效果。在Unity3D中實現(xiàn)后期交互功能，并進行發(fā)布及性能的測試。

3 設計與實現(xiàn)

3.1 前期準備工作

對整個虛擬家裝市場進行調研，根據市場需求制定出相應的策劃方案。同時通過書籍的查閱和互聯(lián)網查詢來收集相關貼圖和模型素材，并下載相關軟件，儲備相關知識，為后期制作做好充分準備[3]。

3.2 房屋模型的構建

房屋模型構建過程分為三部分，房子的戶型建立、門窗的建立、家具及電器模型的建立。

房子的戶型建立。首先在3D MAX設置毫米為基本單位。然后，將CAD戶型圖拖入3D MAX的透視圖中，先描輪廓，并選擇校準工具將描好的輪廓進行校準，使用捕捉工具將所有點的橫坐標和縱坐標對齊到一個點上。將戶型圖描好并且校準之后，選中戶型圖，右鍵選擇“轉換為可編輯多邊形”，然后選擇“邊”工具，隨后選擇“擠出”工具，將戶型擠出為立體狀，高度設置為2550mm，房屋的墻體則建立完畢。如圖2所示。

門窗的建立。在建立門模型時，為了整個門呈現(xiàn)動態(tài)，需要制作為打開的狀態(tài)，首先要選中這個門，利用“捕捉”工具，將門旋轉，并且移動到門框的邊上，即可實現(xiàn)。如圖3所示。在建立窗戶時，關鍵在于玻璃材質的參數(shù)設置，為了渲染出逼真的玻璃效果，在這里要指定Vray渲染器并選用Vray材質。具體參數(shù)如下：漫反射設置為116，141，196；反射參數(shù)為22，22，22；反射高光為0.95；折射參數(shù)為200，200，200；折射光澤度為0.9。

部分家具及電器模型的建立。為了在展示系統(tǒng)中呈現(xiàn)逼真的效果，家具的建模需要精細一些，對每個家具進行建模之前要了解其構造，進行有步驟有層次地建模過程。如圖4所示是制作完成的椅子。

3.3 模型的貼圖重建

在家具互動展示系統(tǒng)中，主要對以下四部分進行貼圖：房屋內部墻體的貼圖、門和窗戶的貼圖、所有的家具以及部分電器的貼圖以及地面的貼圖。貼圖需要“材質編輯器”命令來實現(xiàn)。在3D MAX中可以執(zhí)行“渲染”—“材質編輯器”命令，或者在主工具欄中單擊“材質編輯器”命令按鈕。目前材質編輯器有“材質編輯器”和“Slate材質編輯器”兩種。在這里使用“精簡材質編輯器”，然后將提前搜集好的貼圖素材賦予不同的模型，實現(xiàn)最終的貼圖效果。

3.4 場景設計與相關腳本的編寫

將模型導入到unity中后，可能會存在貼圖大量丟失等問題，這時就需要進行重新貼圖。首先在assets文件夾的models文件夾下建立新的文件夾，命名為materials，然后把所有貼圖素材放在文件夾里面，用英文名稱命名。完成之后，將materials貼圖文件夾復制到unity的根目錄下，然后再導入由3D MAX生成的 fbx格式的文件，模型就自動恢復成先前的貼圖。

建模過程和貼圖渲染過程結束后，需要在Unity3D中實現(xiàn)房屋漫游和交互效果。房屋漫游是第一人稱攝像機的自由移動過程，在該過程的設置中要注意的是房屋和家具要設置“碰撞”效果，這樣可以防止人物的“穿墻”效果和“掉落”現(xiàn)象。交互過程是用戶和家具的交互，用戶可以通過點擊家具實現(xiàn)家具的簡單移動和旋轉[4]。而漫游和交互功能需要通過編寫腳本代碼來實現(xiàn)，腳本如下：

1）漫游腳本：

using System.Collections；

using System.Collections.Generic；

using UnityEngine；

public class MoveObject ： MonoBehaviour {

public Vector3 pos；

public Quaternion rot；

// Use this for initialization

void Start （） {

pos = this.transform.position；

rot = this.transform.rotation；

}

}

2）交互效果腳本：

using System.Collections；

using System.Collections.Generic；

using UnityEngine；

public class PlayerMovement ： MonoBehaviour {

public GameObject OBJECTS， PROPS， target， btn_quit；

public Transform this_cam；

public Rigidbody this_rigid；

public EasyJoystick stick_move， stick_rotate；

public bool isMobileControl = false， canMove = true；

private Vector3 pos；

private Quaternion rot；

private float speed = 3.0f， sideSpeed = 1.5f；

// Use this for initialization

void Start （） {

pos = this.transform.localPosition；

rot = this.transform.localRotation；

}

// Update is called once per frame

void Update （） {

if （！isMobileControl）

MovePlayer （）；

Shoot （）；

}

private void MovePlayer（）{

if （canMove） {

Screen.lockCursor = true；

if （Input.GetKey （KeyCode.W）） {

this.transform.Translate （Vector3.forward * speed * Time.deltaTime）；

} else if （Input.GetKey （KeyCode.S）） {

this.transform.Translate （Vector3.back * speed * Time.deltaTime）；

}

if （Input.GetKey （KeyCode.A）） {

this.transform.Translate （Vector3.left * sideSpeed * Time.deltaTime）；

} else if （Input.GetKey （KeyCode.D）） {

this.transform.Translate （Vector3.right * sideSpeed * Time.deltaTime）；

}

} else {

Screen.lockCursor = false；

}

}

private void Shoot（）{

if （Input.GetMouseButtonDown （0）） {

Ray ray = new Ray（）；

RaycastHit hit；

if （！isMobileControl） {

ray = new Ray （this_cam.position， this_cam.forward）；

} else {

ray = this_cam.transform.GetComponent （）.ScreenPointToRay （Input.mousePosition）；

}

if （Physics.Raycast （ray， out hit， 100.0f， ～（1 << 5））） {

if （hit.collider.transform.GetComponent （） ！= null） {

target = hit.collider.gameObject；

OBJECTS.SetActive （false）；

for （int i = 0； i < PROPS.transform.childCount； i++） {

PROPS.transform.GetChild （i）.gameObject.SetActive （false）；

}

target.SetActive （true）；

btn_quit.SetActive （true）；

canMove = false；

this_rigid.useGravity = false；

this_rigid.isKinematic = true；

stick_move.XAxisTransform = target.transform；

stick_move.YAxisTransform = target.transform；

stick_rotate.XAxisTransform = target.transform；

stick_rotate.YAxisTransform = target.transform；

} else if （hit.collider.tag == "UI"） {

return；

}

}

}

}

public void QuitEditMode（）{

target.transform.position = target.transform.GetComponent （）.pos；

target.transform.rotation = target.transform.GetComponent （）.rot；

target = null；

//this.transform.localPosition = pos；

//this.transform.localRotation = rot；

OBJECTS.SetActive （true）；

for （int i = 0； i < PROPS.transform.childCount； i++） {

PROPS.transform.GetChild （i）.gameObject.SetActive （true）；

}

btn_quit.SetActive （false）；

canMove = true；

this_rigid.useGravity = true；

this_rigid.isKinematic = false；

stick_move.XAxisTransform = this.transform；

stick_move.YAxisTransform = this.transform；

stick_rotate.XAxisTransform = this.transform；

stick_rotate.YAxisTransform = this_cam；

}

}

3.5 測試及發(fā)布

功能實現(xiàn)后在工具欄中點擊“播放”按鈕進行場景的初步測試，觀察模型與貼圖是否符合實際情況[5]。保存之后，使用快捷鍵“CTRL+ALT+B”， 導出“EXE”文件。然后運行“EXE”文件，測試軟件是否能夠正常運行，同時注意內容是否完整以及所有的功能是否都能實現(xiàn)。在檢查無誤后，選擇文件左上角的file工具欄，點擊Build Settings，然后點擊Android，把作品發(fā)布到Android手機上。

4 總結

本設計利用Auto CAD 、3ds MAX、Unity3D軟件對家具展示系統(tǒng)App進行設計及開發(fā)，實現(xiàn)了家具的虛擬交互展示[6]。在后續(xù)開發(fā)中，可以使用VR眼鏡，達到更好的沉浸式的漫游體驗?；贏ndroid平臺的App應用程序，讓使用者可以更生動和直觀的展示家具工藝、造型、裝飾等藝術風格。

參考文獻：

[1] 石寧. 淺談建筑施工管理創(chuàng)新策略[J]. 房地產導刊， 2015（34）.

[2] 趙鵬程. 虛擬現(xiàn)實中三維動畫建模方法的研究[J]. 信息與電腦， 2016（19）： 59-60.

[3] 張姣姣， 董明治， 司占軍. 兒童三維互動讀物的設計與制作[J]. 電腦知識與技術， 2017.

[4] 唐蕾， 林作新， 張亞池. 家具產品互動設計中的行為本質研究[J]. 家具與室內裝飾， 2016（10）： 20-23.

[5] 董春俠， 司占軍. 基于Unity3D的虛擬校園App設計與開發(fā)[J]. 軟件導刊， 2017（2）： 94-96.

[6] 郭海新. 基于Unity3D的在線家具展示系統(tǒng)的實現(xiàn)[J]. 商情， 2017（47）.