基于VRP的三维楼盘漫游系统研究

于 明 （东北石油大学软件学院，黑龙江 大庆 163318）

随着计算机技术的发展，楼盘信息化建设也快速发展起来，而三维楼盘漫游系统是楼盘信息化建设的重要组成部分[1]。三维楼盘漫游系统突破了传统效果图的平面化布局，可以全方位、立体和动态地展示楼盘布局及功能，为用户更好地了解相关楼盘提供了一种全新模式。下面，笔者对基于VRP（虚拟现实平台）的三维楼盘漫游系统进行了研究。

1 系统设计

1.1 功能设计

经过对所售楼盘的相关小区进行调查研究后，主要设计了小区室外全景漫游、地图导航、室内装潢设计、户型结构展示等功能，功能模块图如图1所示。

图1 功能模块图

1.2 设计流程

根据展示需要，通过3DSMAX建模软件，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，然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。设计流程图如图2所示。

2 系统实现

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技术开发三维数字楼盘漫游系统。具体实施流程图如图3所示。

图2 设计流程图

2.1 材质贴图的处理

在进行系统设计前，应对所售楼盘进行实地考察，进行大量的拍照和精细图纸绘制工作，并通过图片处理软件对贴图进行处理。可以采用Adobe公司出版Photoshop CS5，根据建筑、环境场景对图片的分辨率和精度的不同要求，将采集的图像进行大小调整、杂质去除、亮度、对比度调节和锐化等效果处理，制作模型的材质贴图。

2.2 三维场景的构建

1）三维模型制作 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，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的复杂度，保证系统能够流畅运行。模型效果如图4所示。

2）场景优化 虚拟展示系统要求实时动态逼真地模拟环境，考虑到硬件的限制和虚拟现实系统的实时性的要求，虚拟展示系统的建模应当遵循一个原则：在能够保证视觉效果的前提下，尽量采用比较简单的模型。因此在创建场景时进行模型优化很重要，建模时主要采用以下方法[2]：①删除隐藏面。在场景中的对象里删除看不见的面。模型的结构有些部分是不可见的，这些面对于显示效果没有帮助，但是会消耗系统资源。同时在有关视觉设计方面不要试图获取非常高的精确度。②减少分段数。减少面的数量的最简单的方法就是在所建立的基本几何体中减少分段数。在3DSMAX中建模，基本几何体中分段数的默认设置将生成过多的面。可以建立基本几何体后，转到Modify面板调整减少分段数。在满足要求的前提下，应尽量减少模型的点数、段数，不要过于苛求细节部位，尽可能使用模拟的几何体。③使用纹理贴图。模型的有些细节可以通过纹理贴图实现，尽管纹理贴图增加了下载时间和屏幕重画时间，但这比给物体建造细节的代价要小得多。好的纹理贴图能使虚拟场景看起来栩栩如生。通过在图形上使用不同的纹理贴图以及改变尺寸和方向，可以使场景看起来与实际形状不同。在3DSMAX优化处理后的场景效果如图5所示。

图3 实施流程图

2.3 烘焙场景的完善

为保证烘焙后的效果，烘焙前还要做一些前期工作，即更改重名模型和检查模型破面、重面等现象[3]。首先设置VRAY为当前渲染器，在渲染场景对话框中的常规选项卡中，展开指定渲染器卷展栏，然后单击产品后的按钮，紧接着在弹出的选择渲染器对话框中，选择VRAY渲染器，最后单击OK按钮。这时，VRAY渲染便被指定为当前激活使用的渲染器。在将VRAY渲染器设置成当前激活渲染器之前，用户需要确定已安装了VRAY渲染器插件，否则将无法激活VRAY渲染器。

图4 在3DSMAX中构建的模型效果图

图5 室外场景图

一般来说，纹理图越大渲染的效果就越好。烘焙纹理也是一样，烘焙纹理的大小直接影响最终效果。但纹理过大，对计算机的系统资源的消耗也就越大，渲染速度也就相对变得很慢。因此，对于一个复杂的场景，需要有计划地烘焙设置，即表面积比较大的、多边形面复杂的应优先考虑使用较大的纹理尺寸，次要的物体可以适当地降低烘焙时的纹理尺寸。这样便可节约有限的系统资源，从而获得高质量的烘焙效果。

2.4 VRP平台的导入

1）场景合成 在3DSMAX中对三维模型制作和在VRP中对模型的制作需同步进行，如果等待三维模型全部制作完成后再进行VRP制作将增加系统的负担，因而完成部分模型后应进行模型优化、烘焙渲染等操作，并将部分场景导入到VRP中进行效果制作及修改，然后保存到指定的文件夹中。当所有模型全部制作完成后，可根据项目开始时设计的项目图纸进行场景合成。

2）创建相机及碰撞检测 创建相机主要分为创建 “动画相机”、“行走相机”或 “飞行相机”。首先在 “创建对象”下点击 “相机”按钮，在出现的 “创建相机”面板下选择所要创建的相机类型。若所要创建的相机为 “动画相机”，则按 “F5”进入动画相机录制界面，然后按 “F11”开始录制，按 “F11”结束动画录制。而 “行走相机”中要在相机的属性面板中设置相机的水平视角为 “75°”、相机机器人的身高为 “170cm”（根据实际生活中人的高度而定），其他参数为默认参数，然后再应用平移物体工具将机器人拖到地面上方，即可完成 “行走相机”的创建。在创建 “飞行相机”后，视图的上方会出现一个小摄像头，此即飞行相机。用户可以应用缩放工具和移动工具对飞行相机的大小与位置进行适度调整。另外，单击物理碰撞按钮，选中场景中所有模型，然后将不需要加碰撞的模型取消选择，如此便可以设置所选模型具有精确碰撞属性[4]。

3）导航图的制作 制作导航图时，首先要制作导航图框，即根据整个场景的地形绘制出导航图的边框，应用Photoshop编辑导航图并对导航图进行设置。然后，在3DSMAX中拾取场景坐标并输入导航图的坐标值[5]。最后，启用导航图的鹰眼功能。在导航面板下，勾选使用鹰眼复选框，在运行VRP场景时，可以通过在导航图中任意单击进行视角快速切换。

4）VRP中其他功能效果的实现 在VRP编辑器中，需要对车体动画、蝴蝶与飞鸟动画、刚体动画、柔体动画、骨骼动画、木纹、自发光材质和双面材质、玻璃材质、天空盒、太阳晕、ATX动画贴图、背景音乐等功能和效果进行处理和设置。通过 “窗口消息函数”对话框创建一个初始化函数，在弹出的 “VRP命令行编辑器”进行编译，通过对应的命令及代码实现所需功能。

3 系统的发布与测试

三维楼盘漫游系统制作完备后，可以通过软件的发布操作，直接生成一个可以直接运行的EXE文件，把所有的元素打包后进行发布。发布完成后，需要对系统的性能、功能及视图效果进行测试，如存在场景过大、部分功能不可用、场景播放不顺畅及图片处理模糊等现象，需要重复以上的系统实现步骤，对场景进行优化和修改，最终制作出符合实际需要的三维楼盘漫游系统 （见图6）。

图6 场景最终效果图展示

4 结 语

为适应信息化楼盘建设的需要，利用3DMAX并结合VRP三维互动平台的建模方法，设计和实现了三维楼盘漫游系统。结果表明，该系统能够真实生动、情境化地展示楼盘的虚拟现实环境，可以为用户更好地了解相关楼盘提供极大便利。

[1]赵筱斌 .节能环保建筑虚拟现实技术辅助建筑设计探微 [J].今日科技，2008（12）：38-40.

[2]李长山 .虚拟现实技术及其应用 [M].北京：石油工业出版社，2006.

[3]林军政.3DSMAX＋VRAY建筑动画表现技法 [M].北京：清华大学出版社，2009.

[4]顾文望，陈一民 .碰撞检测在虚拟仿真系统中的应用 [J].计算机工程，2005，31（4）：186-188.

[5]罗永慧，王冬梅，沈旭霞，等 .数字楼盘漫游系统的设计与实现 [J].长江大学学报 （自科版），2013，10（1）：43-45.