摘   要： 針對房地產行業的特點，運用虛擬現實技術對小區中的建筑物、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、業主和開發商提供了一個交流的平臺。
關鍵詞： 數字小區; 虛擬漫游; 三維仿真

    針對房地產建筑與銷售行業的特點，運用虛擬現實技術對小區、樓盤、室內結構以及裝修效果進行三維建模和情景模擬，構建數字化小區和盤樓，把現實的真實房地產場景模擬出來，設計開發了三維仿真數字小區系統。數字小區能夠同時為開發商、購房者、業主提供一個數據和信息交流的平臺。開發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的場景來挑選房子，業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，讓業主住得舒心，讓開發者獲得更好的效益。
1 系統總體結構
    三維仿真數字小區系統的主要功能包括對小區地理位置、居住環境、社區景觀、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的平面圖，確定小區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，使整個小區的社區景觀和居住環境更加豐富多彩，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進行鳥瞰景觀的展示，方便用戶對小區進行快速瀏覽和整體了解。
    (4)動畫展示。能夠根據開發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室外的部分區域及公共設施等進行動畫展示或動畫環游。
    (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、陽臺進行靜態全景展示，可以詳細地看清各個場景的環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域的面積，使用戶方便快捷地規劃房屋的裝修方案。
　(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、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、沙發布料的材質紋理模型。
    三維仿真數字小區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、業主和開發者提供了便利的交流工具，最終將會促進和諧數字化小區的構建，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.