数字楼盘漫游系统的设计与实现

罗永慧，王冬梅，沈旭霞，康 寒，吴秀琴 （东北石油大学软件学院，黑龙江大庆163318）

网络技术与虚拟现实技术的飞速发展，为企业提供了更加丰富的商品展示方式。三维数字楼盘漫游系统正是基于网络技术与虚拟现实技术而开发、用于展示楼盘信息的三维全景展示平台。三维数字楼盘漫游系统具有开放性、交互性、共享性等优势，不但丰富了信息展示方式，而且可以实现对小区风貌、户型特色等用户关注的内容进行三维模拟展示，场景逼真，画面生动，交互性强，让用户可以更真实地感受到小区情况，具有身临其境的感觉［1］。为此，笔者结合房地产商售楼的实际需求，采用PhotoShop＋3DSMAX＋VR-Platform的开发平台，建立了具有楼盘导航、小区室内漫游、小区室外漫游、重点户型展示等功能的数字楼盘漫游系统。

1 数字楼盘漫游系统及功能设计

三维数字楼盘漫游系统通过3DSMAX建模软件对楼盘进行高仿真的三维模型制作，在PhotoShop图片处理软件中进行图片高精度处理，然后在VR-Platform平台中进行场景合成、视景仿真等，最终通过网络发布产品。该系统包括小区全景漫游、地图导航、室内装潢、户型结构、信息管理等5个功能模块，并且对每个模块都进行了详细的功能划分和功能实现，具体的展示了楼盘独特的建筑风格及环境，同时融入了丰富的人物生活情节，基本实现了对小区室内室外的全方位立体展示。为地产商、开发商提供了一种全新的数字化营销模式。在这样一个虚拟与现实结合的越来越紧密的高科技时代，三维数字楼盘漫游系统必然在未来的房地产项目的开发与销售中扮演着更为重要的角色［2］。

在充分收集国内外已有的研究成果，并对相关文献资料进行分析总结的基础上，以楼盘小区内主要道路和建筑的虚拟化和信息化为目标，采用不同的建模方法和优化技术，创建三维模型库。在软件工程设计思想的指导下，遵循结构化、模块化、层次化的原则，结合VRP技术开发楼盘漫游系统［3］，实现楼盘数字化，已实现的功能如图1所示。

图1 功能模块图

2 数字楼盘漫游系统的实现

2．1 三维场景的搭建

以房地产公司提供的小区的主要道路、建筑物等为虚拟空间，综合运用三位数字建模技术和虚拟现实技术，以设计开发虚拟漫游系统为目的，根据虚拟楼盘漫游系统的需要，进行需求分析，设计系统的结构和功能，采集相关的数据和资料。根据展示需要，通过各种建模软件 （如3DSMAX），以几何实体来建构虚拟环境，并进行符合虚拟现实技术条件的运动、贴图、渲染处理，之后导入虚拟现实制作软件VRP中实现交互操作，最后进行多媒体信息整合并输出应用。

1）数据采集 ①实体数据测量。场景实际数据，是制作虚拟现实的基础，一切构架都是建立在基础数据之上。首先利用基本的测量技术，测量出基本数据，有时公司会提供大量的有用数据，可供使用。然后在规划纸上设计出按一定比例缩小的精准的场景平面图。②采集实体图像。根据场景平面图所标示的建筑体位置，利用高清数码设备对小区室内室外各个实体及其地形进行图像采集，此过程主要是采集建筑体和家具的3类数据：其一为建筑体全景图，采取各个角度全景方式拍摄；其二为实体局部图，采取中景或者近景方式拍摄，目的是要看清局部结构与细节；其三为实体纹理图 （如地板砖、瓷砖等）。主要是以特写的方式拍摄，务必做到采光均匀，图像清晰。其中全景图和局部图主要是用于制作三维模型时把握实体的形体结构，而纹理图主要是为以后制作模型材质与纹理提供依据。

2）3D仿真模型制作 ①在3DSMAX中，利用多边形建模技术，根据制作的楼盘总规划平面图确定建筑物的具体位置，在认真观察现场照片确定建筑物具体结构，采用自下向上的方法制作。制作时，要对形体高度的概括，大力控制面的数量，消除多余的多边型面，降低整个场景的复杂度，做到形体准确、概括、数据量小，从而降低场景实时渲染时的复杂度，保证系统能够流畅运行。②对建好的模型进行材质制作。贴上处理好的纹理和材质，使其与真实场景相符。③为模型指定完贴图坐标后，把现场所得纹理类照片用PhotoShop处理成仿真纹理，在处理时，一定要注意纹理和模型的比例关系，比如一块砖到底有多大，占模型的百分之几，力求贴图比例准确。其次要注意色彩的和谐搭配，一个模型往往会有2个以上的贴图，图与图之间的色彩和谐关系显得尤为重要，力求色彩搭配和谐自然。

3）模型建完后的系统优化 模型个数的多少直接影响到VRP演示时EXE文件启动时的速度，在制作VRP时尽可能的把同种材质的模型和并成一个物体 （以达到减少模型个数的目的），一般会采用模型塌陷，这是系统优化中的模型个数优化。另外还有模型面数优化，主要是把看不到和不需要的面删掉，只留看得到的面。场景贴图量优化也是至关重要的优化步骤，通过减少不必要的贴图量，从而减少整个场景的大小。

4）灯光 没有灯光的场景平淡、缺乏层次感。3DSMAX灯光是在3D场景中产生实际灯光照明作用的对象，不同种类的灯光对象用不同的方法投射照明光线，模拟真实世界中不同种类的光源。当场景中没有灯光时3DSMAX将使用默认的照明来对场景进行着色或渲染。为了让场景的外观显得更加逼真，可以添加灯光。新创建的灯光所产生的照明将会增强场景的清晰度和三维效果，使光影效果变得更加真实可信。

5）贴图烘焙 贴图烘焙技术 （Render To Texturs），简单的说就是一种把3DSMAX光照信息渲染成贴图的方式，而后把这个渲染后的贴图再贴回到场景模型中去的技术［5］。烘焙工作将光照信息变成贴图，不需要CPU再去费时的计算光照信息，只需计算普通的贴图即可，所以渲染速度极快，笔者主要讨论烘焙技术在漫游系统中的应用。因为把3DSMAX中的模型导入到VR-Platform平台中时，不能将光影信息直接带入，需要把3DSMAX中物体的光影以贴图的方式带到VRP中，才能产生真实感 （见图2）。

图2 烘焙完成后模型效果图

2．2 所需功能的实现

实现所需功能主要使用VRP三维互动仿真平台，主要步骤有：

1）VRP场景处理 VRP场景处理时，首先对场景进行检查、修正、修饰。①首先检查场景是否有瑕疵。如果有，可在VRP或3DSMAX中处理。如出现模型与模型之间出现接缝，可在VRP缩放处理。如出现形体破损或者丢失，就需要在3DSMAX修正后重新导入。②加入系统附加对象，如植物（如树、草等）、光效、雾效以及背景等。其中植物遍布小区的每个角落，对增加虚拟场景的真实性和生动性尤为重要。由于植物的数量比较多，为了降低数据量，近处的植物可用2个面十字交叉来模拟。远处的植物可在制作时命名为 “bb-”类型的单面来表现，这种类型可围绕相机转动。光、雾等效果可根据项目要求选择性加入。

2）制造导航图 对于虚拟漫游场景，为了能让操作者更明确的到达目的地，导航功能的实现显得非常有意义。①根据平面图纸和制作好的仿真场景，制作出楼盘导航图片。②记录下平面图4个角在3DSMAX中的坐标，把坐标值输入到VRP的导航模块中，实现其导航效果。

3）界面设计 根据项目要求，设计出系统整体界面，如科技感风格或清新自然风格等，还有相应的按钮 （如指北针、动画、行走、房屋指定位置等）。通过这种按钮及系统菜单实现系统功能。

4）可执行程序的编译 整个场景调整并设置好后，最后一步就是将该场景打包成可执行EXE文件，EXE文件是可以直接进入程序的文件，不需要依赖于任何软件，因此编译后的文件便于在其他机器上演示。需要注意的是，在将VRP场景编译成EXE文件之前，用户需要将当前场景进行一下存储以便将与场景有关的所有的贴图进行收集，防贴图丢失。

利用VRP来制作出高真实感和实时的画质，利用3DSMAX中各种全局光渲染器生成光照贴图，因而使得场景具有非常逼真的光影效果，也使得场景中的实物对象和概念对象非常真实［6］。运用各种高效优化算法，提高大规模场景的组织与渲染效率。利用高效高精度碰撞检测算法，正确处理碰撞约束情况。模拟丰富的特效，给实时场景增加生动元素。最终系统产生的效果图如图3所示。

图3 室内室外场景效果图

3 结 语

三维数字楼盘漫游系统具有广泛的应用领域，首先它面向的是全世界的房地产销售，其市场广阔。另外掌握了这项技术可以开发校园全景漫游、工业园的全景漫游甚至城市漫游等系统，实用价值巨大，并且具有广泛的开发前景，未来定将会成为房地产销售的主流途径。

［1］刘藻珍，魏华梁 ．系统仿真 ［M］．北京：北京理工大学出版社，1998．

［2］陈华斌，王彤 ．虚拟建筑环境实时漫游系统的设计和实现 ［J］．西南交通大学学报，2001，36（1）：53-56．

［3］孙敏 ．交互设计中德行为研究与目标导向 ［D］．苏州：苏州大学，2007．

［4］李芳，肖红，杨波，等 ．三维数字校园的设计与实现 ［J］．系统仿真技术，2010（1）：71-75．

［5］苏同向 ．虚拟现实技术在风景园林设计中的应用 ［D］．南京：南京林业大学，2006．

［6］张青，雷良育 ．面向视景仿真的虚拟校园实时交互和漫游系统 ［J］．数字技术与应用，2012（1）：87-88．