基于虚拟现实的三维产品展示

田　茵

文章编号：1672-5913(2009)06-0119-05

摘要：随着数字化技术的高速发展，人们已不满足二维信息，“实时性”和“交互性”是商品3D展示的魅力所在，虚拟现实(VR)与商业的结合，为体验式零距离的营销方式装上一对翅膀。本文通过对VR的讨论，分析VR技术在三维产品展示中的应用。

关键词：虚拟现实；3D展示；三维互动；三维产品展示

中图分类号：G642

文献标识码：B

1引言

电子商务时代，对产品的展示、宣传、营销提出了更高的要求，一般的网上产品展示或广告宣传仅仅是一幅静态的平面图片或二维的Flash动画，无法充分表达产品的特点、功能、结构等特点。虚拟现实技术可以更好地展示产品的特性，它不再只是改善图像效果，而是动态地、三维地、交互地提供产品信息。可以让消费者来决定如何体验产品，逼真的3D模型，仿佛身临其境，非常直观和饶有兴趣的互动方式，可以把复杂产品内部都模拟出来，将真正实现与消费者零距离、面对面，使得个性产品深入人心，激发客户的购买欲望，提高成交率。

2虚拟现实技术的应用

2.1产品展示中运用虚拟现实技术的意义

虚拟现实技术 (Virtual Reality, VR) 是20世纪末兴起的一门崭新的综合性信息技术，它是近来计算机网络世界的热点之一，在社会生活的许多方面有着美好的发展前景，在辅助营销方面同样也发挥了很好的作用。

通常情况下，产品的宣传通常是通过模型、平面效果图、动画等方式来展示设计效果，这些传统展示方式都各有其不同的优缺点，但有一个缺点是共同的，即不能以人的视点深入其中，得到全方位的观察设计效果。

(1) 与模型的比较

实物模型有较大的限制性，不足以体现出产品的设计细节，不便于信息传播。而运用了VR技术，三维产品展示可以与其它媒体进行无缝结合，所传递的信息量是巨大的。

(2) 与平面效果图的比较

效果图只能提供静态局部的视觉体验，对观察者提出的其他问题与要求必须以相近的图像或文字加以说明，运作起来不直观、不全面。而以VR为核心的多媒体展示，不需要观看者发挥任何的想象力，以空前直观的方式将项目展现给观众。

(3) 与影视动画的比较

影视动画在一定程度上弥补了静止画面的不足之处，声音与动画同步播放，生动细致，影视动画有二维、三维的，即使是三维动画虽有较强的动态三维表现力，但是浏览演示方式多数只是用于产品演示项目，观者在被动的观看，并不能按照自己的意愿去观看、查阅、检索相关信息，不具备实时的交互性。而虚拟现实产品则完全解决了这些问题，人们在虚拟空间中地点与时间都是无限的。

总之，运用VR技术，设计者、工程人员以及消费者都可从任意角度，实时互动真实地看到设计效果，身临其境地了解产品功能和特性，甚至实现网页模式的在线浏览，这是传统手段所不能达到的。

2.2运用虚拟现实技术需要解决的问题

经过多年的发展，虚拟现实技术的实现也派生出多种不同的方法，现在较为流行的有JAVA3D、QUEST3D、Cult3D、VRML等多种实现方法，它们也各有其不同的优缺点。而对于三维产品的模拟，Cult3D较为适合。由于 Cult3D采用图形界面方式，不仅使用方便，而且对象可在大多数系统平台和网络浏览器上流畅地显示。Cult3D能将3D模型、动画、声音和JAVA整合在一起，它的交互性能、文件体积和画面质量等方面的优势，很受用户的欢迎，现已广泛应用于众多电子商务网站的3D产品展示中。

目前一些常用的三维图形制作软件，如3DSMAX、MAYA等都对Cult3D提供了一定的支持。采用3DSMAX建模，虚拟现实环境的产品展示与制作产品三维动画的过程基本一致，但侧重点有所不同，后者需要的是动画表现的流畅性及渲染效果，而前者则更关注实时浏览的流畅感和空间感和交互性，为达到预定的产品三维展示目标，必须从产品建模方法和虚拟人-机交互这两个角度来分析要解决的技术问题。

虚拟产品的几何模型应该考虑产品要表现的性能特点等，同时也要考虑着人机交互中的活动范围。由于产品的三维展示需要实时运行三维模型,因此模型的仿真性与交互的流畅性始终是对矛盾。经实验与研究，总结出在创建虚拟现实产品时应做到下面几点：

(1) 目前Cult3D只支持多边形结构的几何体，虽然Cult3D并没有明确限定多边形的数量，越多的多边形意味着需要更多的处理资源，在满足视觉要求的前提下，尽量减少模型的面数。模型创建完后使用3DSMAX中的优化修改器(Optimize)进行优化，能最大限度的减少模型面数，另外用其他技术(如纹理)而不是增加几何造型复杂度来提高逼真度。

(2) 对于相对复杂的商品要注意考虑三维模型的层次结构，建模之前要对模型及交互信息进行全面的分析，按照商品模型的层次结构来分解实体，再对实体的每一部分进行分别建模，最后把所有的模型进行整合，在Cult3D中设置从属关系。

(3) Cult3D只支持3DSMAX中Standard(标准)和Multi/Sub-Object(多维次物体)材质类型。贴图大小必须是2的次方，贴图大小最大到2048*2048，并尽量缩小尺寸，以提高系统的交互速度。

(4) VR场景的浏览是通过摄像机来进行的，在3DSMAX中创建摄像机(camera)来确定视域和视高，不同的视域和视高在实时浏览时能给人以不同的感受。但在同一时刻只能有一架摄像机被激活，可以通过在Cult3D Designer中用select camera Action切换摄像机。

3三维产品展示系统的设计与实现

展示复杂而多变的商品模型，较有效的处理方法是使用专业的设计软件，用AUTOCAD、3DMAX将产品的三维模型设计出来，然后将三维模型导出为相关虚拟现实设计软件所需格式的文件，用虚拟现实设计软件进行三维展示的交互设计，最后将它发布到网站上。设计流程如下：

3.1三维建模

(1) 在Max中创建一个产品的三维模型，对相对独立的部分，尤其是需要交互控制的，应该单独建模型，调整部件的运动中心点，给各部件赋予不同的材质，创建摄像机，最后进行整合，就得到了如下的3D模型，如图2所示。

(2) 为了在虚拟平台中更好地模拟产品的运动，在3DS MAX中，按照实际运动情况的情况，设置运动的物体。打开Auto Key按钮，创建关键帧，在非0帧改变物体可变参数(如移动、转动)，关键帧之间的其他帧3DS MAX会用插值的方法自动生成。这样就确定了物体以时间为横轴的位移曲线。

(3) 为方便在系统中调用，将建立好的模型赋予材质渲染，在输出的渲染图形中就可以观察到所建立的虚拟模型了。得到的渲染图如图3所示。如设置了动画还可输出为视频文件，观察动画效果。

3.2导出C3D文件

通过3DMAX建立三维模型，生成了*.max文件，因为Cult3D并不能直接调用该文件，需要通过Cult3D Exporter 导出器转换成C3D文件。导出Cult3D格式文件时，可在弹出设置窗口选择背景、也可预览显示效果，对于需要设置动画的文件，在弹出窗口中的Nodes节点中，Animation

动画属性选定Matrix animation矩阵动画，最后保存文件，如图4所示。

3.3虚拟现实设计

在Cult3D Designer中创建一个项目，将模型导入到项目中，创建一个虚拟组合，以便更好的管理众多的几何零部件。基本的交互性是使用事件和动作在其中创建的，经编辑设计完成可交互控制的工程文件，然后将工程文件编译成发布的文件。发布时执行Save Internet filt命令,可设置的项目有：Object motions,Vertax motions,sound,Geometries, Html等。可设置压缩属性，用以减小文件大小，如图5所示。

3.4产品的三维展示

制作的Cult3D作品，文件小，在网络上传输十分迅速。在此将生成的发布格式与网络或其他相关媒体文件做连接，用网页制作工具或其他相关媒体的制作工具完成网页展示界面的设计。在网页设计中加一段程序代码，把Cult3D文件嵌入到页面中，可以让浏览器在页面上显示Cult3D物体(对象)，代码如下：

…

＜object classid="clsid:31B7EB4E-8B4B-11D1- A789-00A0CC6651A8"

codebase="http://www.cult3d.com/download/cult.cab"

width="width in pixels" height="height in pixels"＞

＜param name="src" value="path to the .co file"＞

＜param name="name1" value="value1"＞

＜param name="name2" value="value2"＞

＜embed type="application/x-cult3d-object"＞

pluginspage=http://www.Cult3D.com/newuser/index.html

scr="path to the .co file"

width="width in pixels" height="height in pixels"

name1="value1"

name2="value2"

＜/embed＞

＜/object＞

…

当浏览器无法显示对象时，系统会提示安装插件，如插件设在本地自动安装，则可修改程序：codebase= "cult.cab"。

在网页还可将3D与Flash结合创造出完美的视觉效果。

在浏览器中通过鼠标或键盘控制交互的三维产品，图6所示，如同身临其境。

4结束语

虚拟现实技术是综合性与集成性极强的高新技术，通过三维软件对商品进行建模，并利用虚拟现实技术实现三维产品展示，既克服了二维展示的缺陷，又发挥了三维交互展示的效果，技术潜力十分巨大，应用前景广阔。

参考资料

[1] 石教英. 虚拟现实基础及实用算法[M]. 北京:科学出版社,2002.

[2] 胡小强. 虚拟现实技术与应用[M]. 北京:高等教育出版,2005.

[3] 黄心潮. 虚拟现实技术与应用[M]. 北京:科学出版社,1999.

[4] 姜学智,李忠华. 国内外虚拟现实技术的研究现状[J]. 辽宁工程技术大学学报,2004,23(2):238-240.

[5] 刘耀林,孔建益,蒋国璋,孙亮波. 虚拟现实技术的发展[J]. 湖北工业大学学报,2005(3).

[6] 邓朝晖. 利用VRML和Java实现三维交互研究[J],科学技术与工程. 2007,(8).