摘 要： 針對房地產行業(yè)的特點，運用虛擬現實技術對小區(qū)中的建筑物、道路以及室內場景進行三維建模和情景仿真，構建數字化小區(qū)系統，把真實的場景模擬出來。系統實現了室外漫游、室內漫游、虛擬裝修等功能，為購房者、業(yè)主和開發(fā)商提供了一個交流的平臺。
關鍵詞： 數字小區(qū); 虛擬漫游; 三維仿真
針對房地產建筑與銷售行業(yè)的特點，運用虛擬現實技術對小區(qū)、樓盤、室內結構以及裝修效果進行三維建模和情景模擬，構建數字化小區(qū)和盤樓，把現實的真實房地產場景模擬出來，設計開發(fā)了三維仿真數字小區(qū)系統。數字小區(qū)能夠同時為開發(fā)商、購房者、業(yè)主提供一個數據和信息交流的平臺。開發(fā)商能夠用現代化的手段全方位地展示銷售的產品，購房者能夠足不出戶地觀察整個小區(qū)的場景來挑選房子，業(yè)主能夠根據自己的需求對房屋進行虛擬裝修。讓購房者買得放心，讓業(yè)主住得舒心，讓開發(fā)者獲得更好的效益。
1 系統總體結構
三維仿真數字小區(qū)系統的主要功能包括對小區(qū)地理位置、居住環(huán)境、社區(qū)景觀、交通路線、樓宇結構、戶型格局等各方面的三維虛擬場景的展示[1]，為用戶提供多種方式的虛擬漫游，提供室內虛擬裝修、輔助設計等。系統功能結構如圖1所示。
虛擬漫游功能包括小區(qū)內的室外漫游和樣板房里的室內漫游兩方面。實現了三維虛擬場景的展示，包括鳥瞰、樓宇整體展示、樣板房室內展示以及陰晴雨雪等天氣效果模擬。通過鍵盤鼠標等交互工具可方便地進行漫游，提供步行、自行車、汽車等不同的漫游方式，游覽速度可調。導航圖、指北針等工具為用戶提供位置提示和方向指導。定點展示、動畫展示、自主漫游等不同的游覽方式之間可以進行任意切換。
虛擬裝修功能使用戶可以在自己選擇的戶型中，根據自己喜歡的裝修風格，通過測量戶內各個區(qū)域的具體尺寸和面積，操作3D模型家具和背景材質紋理進行虛擬裝修，并且能夠隨時觀看裝修后的效果圖。
2 三維建模與導入
首先通過實地測量繪制出小區(qū)的平面圖，確定小區(qū)場景以及樓宇等建筑物的位置，利用數碼設備拍攝照片，獲得建筑物與地形的材質和紋理，然后使用3DS MAX制作出基礎模型。模型賦予材質、燈光進行渲染后導入VRP中，供后期虛擬漫游使用。利用3DS MAX進行基礎建模的步驟如下：
(1)物體建模。根據繪制的平面圖確定道路、建筑物的具體位置，通過觀察場景照片確定建筑物的具體結構。使用多邊形建模技術，按照由粗到精的方法進行建模。在不影響視覺效果的前提下，盡量對物體的形體進行高度概括，控制面片數量，避免冗余結構，降低整個場景的復雜度，加快場景實時渲染速度，保障系統能夠流暢運行。
(2)材質貼圖。為建好的基礎模型添加相應的材質和紋理。選擇模型某個面指定適合的uvwMapping，對于比較平整的物體指定為planar mapping或box mapping以平貼的方式進行貼圖，對于曲面的物體指定為cylindrical mapping或spherrical mapping以柱形包裹或者球形包裹的方式進行貼圖。
(3)燈光調節(jié)與渲染。3DS MAX的燈光包括平行光、聚光燈、天光、泛光燈等，根據具體情況調節(jié)出虛擬場景所需要的燈光條件。設置好燈光效果后，通過渲染能夠使場景中的物體具有真實的色彩和光照效果。
3DS MAX制作的基礎模型是VRP實現虛擬漫游的基礎。將渲染后的模型導入VRP，創(chuàng)建一個移動相機，能夠在場景里自由走動，同時為相機進行碰撞檢查設置。某些會妨礙自由相機行走的物體不需要加入碰撞，例如十字貼圖的樹木。
植物遍布虛擬小區(qū)的各個角落，對增加虛擬漫游的真實感和生動性非常重要。因為植物的數量較多，為了減少數據量提高運行速度，較近的植物使用兩個面貼圖十字交叉來模擬，較遠的植物通過設置Billboard屬性的單面來模擬。
虛擬漫游過程中，為了能讓用戶明確地知道自己當前所在的位置，了解整個小區(qū)的詳細布局，需要實現導航功能。首先根據場景的平面圖制作虛擬小區(qū)的導航圖片，記錄下平面圖在3DS MAX中4個角的坐標，把坐標值輸入到VRP的導航模塊中實現其導航效果[2]。
3 系統實現
3.1 室外漫游模塊
室外虛擬漫游模塊主要包括導航圖、天氣模擬、定點展示、動畫展示、自主漫游等功能。同時用戶可以設置背景音樂、碰撞檢測[3]等功能的開啟與關閉，從而使漫游過程更加人性化，效果如圖2所示。
(1)導航圖。界面右上角可以開啟漫游導航圖，能夠使用戶在進行漫游時方便地看到自己所在小區(qū)的地理位置。
(2)天氣模擬。系統模擬了晴天、雨天、雪天、霧天等多種天氣變化情況，而且可以控制雨雪的大小和陽光的強弱，使整個小區(qū)的社區(qū)景觀和居住環(huán)境更加豐富多彩，虛擬場景更加逼真。
(3)定點展示。通過定點相機向用戶詳細展示了小區(qū)的正門、花園、主要樓宇、體育場等固定地點的景觀，同時還能夠對整個小區(qū)進行鳥瞰景觀的展示，方便用戶對小區(qū)進行快速瀏覽和整體了解。
(4)動畫展示。能夠根據開發(fā)人員預先設計好的固定漫游路線，通過VRP提供的動畫相機對小區(qū)室外的部分區(qū)域及公共設施等進行動畫展示或動畫環(huán)游。
(5)自主漫游。用戶可以選擇步行、自行車、汽車等多種不同的漫游方式，并且根據自己的需要調節(jié)漫游速度進行自主漫游。
3.2 室內漫游模塊
室內虛擬漫游模塊主要包括指北針、定點展示、動畫展示、自主漫游、錄像與截圖等功能，效果如圖3所示。
(1)指北針。能夠讓用戶隨時隨地地明確所在位置朝向，以便于了解室內布局。
(2)定點展示：通過定點相機對客廳、餐廳、臥室、陽臺進行靜態(tài)全景展示，可以詳細地看清各個場景的環(huán)境布局以及物品擺設等。
(3)動畫展示。根據預設的固定路線，自動展示室內環(huán)境以及布局擺設。
(4)自主漫游。用戶通過鍵盤、鼠標等控制方式自主地在整個室內進行漫游[4]。包括無人漫游和有人漫游兩種，有人漫游允許用戶選擇一個3D虛擬人物在室內進行參觀。
(5)錄像與截圖。用戶在漫游過程中可以通過錄制功能記錄下游覽過程中看到的場景，同時能夠保存收藏，以便日后查看或發(fā)給他人觀看。用戶同樣可以通過截圖功能以圖片的形式將感興趣的場景保存下來。
3.3 虛擬裝修模塊
室內虛擬裝修模塊主要包括效果預覽、場地測量、家具選擇、地板與背景樣式等功能，效果如圖4所示。
(1)效果預覽。用戶在進行虛擬裝修過程中隨時可以通過鳥瞰全景、自主漫游、自動旋轉等方式對裝修效果進行預覽。鳥瞰全景能夠讓用戶俯視整個室內裝修效果的全景；自主漫游能夠讓用戶在室內進行自由的移動，體驗裝修效果；自動旋轉能夠實現在房間內進行360°旋轉，全方位地觀察該房間的裝修效果。
(2)場地測量。用戶進行裝修時可以測量室內任意兩點之間的距離，從而更加客觀真實地判斷室內的大小尺寸。在距離測量的基礎上可以自動精確地計算出室內任意部分區(qū)域的面積，使用戶方便快捷地規(guī)劃房屋的裝修方案。
(3)家具選擇。家具的選擇是室內裝修的重點部分，系統不但提供了電視、沙發(fā)、茶幾、餐桌、椅子、床、冰箱、櫥柜等多種家具，而且每種家具都提供了多種不同的風格、形狀、樣式、紋理和顏色，能夠滿足不同用戶的需求。用戶選擇家具后可以隨意放置在室內任何能夠擺放開的位置。
(4)地板與背景樣式。提供各種各樣的地板紋理模型供用戶進行選擇。同時用戶還可以選擇不同的墻紙背景、電視背景、沙發(fā)布料的材質紋理模型。
三維仿真數字小區(qū)系統實現了室外漫游、室內漫游、虛擬裝修等功能，解決了三維實體建模、碰撞檢測、相機移動、場景渲染、紋理映射等相關技術難點，為購房者、業(yè)主和開發(fā)者提供了便利的交流工具，最終將會促進和諧數字化小區(qū)的構建，并成為數字城市的一部分。
參考文獻
[1] 任帥,李笑滿.小區(qū)漫游系統的設計與實現[J].河南教育學院學報,2013,22(1):46-48.
[2] 簡靜芳.基于VRP的房地產虛擬漫游展示系統構建[J].洛陽理工學院學報,2011,21(3):62-65.
[3] 王良燕,高敏.碰撞檢測在三維場景漫游中的研究與實現[J].微型機與應用,2012,31(24):42-44,47.
[4] 袁永美.基于3DS室內模型虛擬漫游場景的管理方法[J].微型電腦應用,2011,27(9):60-63.