基于移动终端的家具互动展示系统的应用研究

谢新慧　司占军　尚博

摘要：该研究实现了基于移动终端的家居互动展示系统。通过Auto CAD创建房屋的户型图，利用3d max创建建筑物以及所有家具的三维模型，并在Photo shop中对家具及建筑物贴图进行修饰，最后导入到unity中实现房屋漫游以及其他交互功能。在最终的展示系统中，用户可以任意进入家具城、品牌家具的网上展厅，并以第一人称的角度对家具城里的家具进行参观。同时，用户可以根据自己的意愿选择某个家具，对其进行移动，旋转等操作，实现近距离观看家具的功能。

关键词：虚拟现实；家具互动；房屋漫游

中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）15-0209-03

随着科技飞速发展，人们的生活质量不断提高[1]。人们早已不能满足二维的平面世界，虚拟现实技术（VR技术）应运而生[2]。虚拟现实技术是把现实世界构建成一个新的3D虚拟立体模型，用户可以借用第三方设施或设备体验身临其境的处于所构建的3D模型中[1]。VR技术打破了很久以来的平面展示系统的限制，它利用自己所创建的立体仿真环境的优点在很多领域占有一席之地。比如现在的房地产业，客户看到的不仅仅是简单的户型图，或者是房屋的室内照片，而是以第一人称的视角，真正进入到自己喜欢的房屋内进行游览、观看。对房屋的各个部位和角落都可以清楚地了解。另外，对家具的摆放和布局也可以有一个清楚地了解。

基于移动终端的家具互动展示系统，顾名思义，就是把某一个户型和家具在移动终端上展示出来的系统[2]，这里的移动终端可以是平板电脑，手机等。在向用户展示的过程中，用户可以完成与家具的简单交互，比如对家具进行简单的移动，旋转等。在该系统中，人们可以全方位地了解自己喜欢的户型，并且对户型里面的家具也可以有比较明确的了解。

1 开发环境与软件

制图环境： Windows 8系统，Intel（R） Core（TM）i7 CPU ，4G内存，64位操作系统

建模环境：Windows 8系统，Intel（R） Core（TM）i7 CPU ，4G内存，64位操作系统

开发环境：Windows 7系统，Intel（R） Core（TM）i7 CPU ，4G内存，64位操作系统

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

2 设计思路

首先进行市场调研，了解虚拟家装的应用市场，确定所要建立的户型结构以及搜集相关的贴图素材。然后在3ds Max中进行建模并实现相应的渲染效果。在Unity3D中实现后期交互功能，并进行发布及性能的測试。

3 设计与实现

3.1 前期准备工作

对整个虚拟家装市场进行调研，根据市场需求制定出相应的策划方案。同时通过书籍的查阅和互联网查询来收集相关贴图和模型素材，并下载相关软件，储备相关知识，为后期制作做好充分准备[3]。

3.2 房屋模型的构建

房屋模型构建过程分为三部分，房子的户型建立、门窗的建立、家具及电器模型的建立。

房子的户型建立。首先在3D MAX设置毫米为基本单位。然后，将CAD户型图拖入3D MAX的透视图中，先描轮廓，并选择校准工具将描好的轮廓进行校准，使用捕捉工具将所有点的横坐标和纵坐标对齐到一个点上。将户型图描好并且校准之后，选中户型图，右键选择“转换为可编辑多边形”，然后选择“边”工具，随后选择“挤出”工具，将户型挤出为立体状，高度设置为2550mm，房屋的墙体则建立完毕。如图2所示。

门窗的建立。在建立门模型时，为了整个门呈现动态，需要制作为打开的状态，首先要选中这个门，利用“捕捉”工具，将门旋转，并且移动到门框的边上，即可实现。如图3所示。在建立窗户时，关键在于玻璃材质的参数设置，为了渲染出逼真的玻璃效果，在这里要指定Vray渲染器并选用Vray材质。具体参数如下：漫反射设置为116，141，196；反射参数为22，22，22；反射高光为0.95；折射参数为200，200，200；折射光泽度为0.9。

部分家具及电器模型的建立。为了在展示系统中呈现逼真的效果，家具的建模需要精细一些，对每个家具进行建模之前要了解其构造，进行有步骤有层次地建模过程。如图4所示是制作完成的椅子。

3.3 模型的贴图重建

在家具互动展示系统中，主要对以下四部分进行贴图：房屋内部墙体的贴图、门和窗户的贴图、所有的家具以及部分电器的贴图以及地面的贴图。贴图需要“材质编辑器”命令来实现。在3D MAX中可以执行“渲染”—“材质编辑器”命令，或者在主工具栏中单击“材质编辑器”命令按钮。目前材质编辑器有“材质编辑器”和“Slate材质编辑器”两种。在这里使用“精简材质编辑器”，然后将提前搜集好的贴图素材赋予不同的模型，实现最终的贴图效果。

3.4 场景设计与相关脚本的编写

将模型导入到unity中后，可能会存在贴图大量丢失等问题，这时就需要进行重新贴图。首先在assets文件夹的models文件夹下建立新的文件夹，命名为materials，然后把所有贴图素材放在文件夹里面，用英文名称命名。完成之后，将materials贴图文件夹复制到unity的根目录下，然后再导入由3D MAX生成的 fbx格式的文件，模型就自动恢复成先前的贴图。

建模过程和贴图渲染过程结束后，需要在Unity3D中实现房屋漫游和交互效果。房屋漫游是第一人称摄像机的自由移动过程，在该过程的设置中要注意的是房屋和家具要设置“碰撞”效果，这样可以防止人物的“穿墙”效果和“掉落”现象。交互过程是用户和家具的交互，用户可以通过点击家具实现家具的简单移动和旋转[4]。而漫游和交互功能需要通过编写脚本代码来实现，脚本如下：

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）交互效果脚本：

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 测试及发布

功能实现后在工具欄中点击“播放”按钮进行场景的初步测试，观察模型与贴图是否符合实际情况[5]。保存之后，使用快捷键“CTRL+ALT+B”， 导出“EXE”文件。然后运行“EXE”文件，测试软件是否能够正常运行，同时注意内容是否完整以及所有的功能是否都能实现。在检查无误后，选择文件左上角的file工具栏，点击Build Settings，然后点击Android，把作品发布到Android手机上。

4 总结

本设计利用Auto CAD 、3ds MAX、Unity3D软件对家具展示系统App进行设计及开发，实现了家具的虚拟交互展示[6]。在后续开发中，可以使用VR眼镜，达到更好的沉浸式的漫游体验。基于Android平台的App应用程序，让使用者可以更生动和直观的展示家具工艺、造型、装饰等艺术风格。

参考文献：

[1] 石宁. 浅谈建筑施工管理创新策略[J]. 房地产导刊， 2015（34）.

[2] 赵鹏程. 虚拟现实中三维动画建模方法的研究[J]. 信息与电脑， 2016（19）： 59-60.

[3] 张姣姣， 董明治， 司占军. 儿童三维互动读物的设计与制作[J]. 电脑知识与技术， 2017.

[4] 唐蕾， 林作新， 张亚池. 家具产品互动设计中的行为本质研究[J]. 家具与室内装饰， 2016（10）： 20-23.

[5] 董春侠， 司占军. 基于Unity3D的虚拟校园App设计与开发[J]. 软件导刊， 2017（2）： 94-96.

[6] 郭海新. 基于Unity3D的在线家具展示系统的实现[J]. 商情， 2017（47）.