王兴鲁 王永生

(1.兰州交通大学机电工程学院,甘肃 兰州 730070； 2.兰州交通大学艺术设计学院,甘肃 兰州 730070)



以兰州碧桂园小区为例谈建筑漫游的实现方法

王兴鲁1王永生2

(1.兰州交通大学机电工程学院,甘肃 兰州 730070； 2.兰州交通大学艺术设计学院,甘肃 兰州 730070)

分析了虚拟现实技术的基本概念及发展状况，从数字资源准备、互动方式设计、小地图设计、跨平台发布等方面，总结了一套运用虚拟现实技术进行建筑漫游设计的方法，指出虚拟现实技术在建筑漫游设计及其相关领域具有广阔的应用前景。

虚拟现实技术，建筑漫游设计，三维模型，数字资源

1 虚拟现实技术与建筑漫游设计

如今，虚拟现实技术已经不再是空洞的概念，正如当初PC从实验室走进人们的生活一样，它已经融入到了社会的各行各业。虚拟现实技术是一种计算机仿真系统，它完全可以自由地创建和体验计算机中的虚拟世界。虚拟现实技术作为全世界新的一项实用型技术，在建筑设计和城市规划领域有着广泛的应用前景。

随着计算机硬件的飞速发展与计算机技术的广泛应用，虚拟现实技术也日益变得成熟。通过虚拟现实技术在建筑上的深入应用,用户们可以任意地进入到一个完全与真实世界相一致的虚拟世界之中，真实世界中的建筑、景观、地形、城市等等都可以在虚拟世界中得到完美的实现。漫游的高度、视角、位置、路线，以及进行各种随机性地操作，都可以由操作者随时地改变。用户可以实时(立即看到结果)和交互(操作者可以干预浏览的方式并控制场景中物体的运动)的漫游，感受行走当中的场景变化和动画效果，并有三维立体影像和多媒体效果的支持，没有时间、空间的限制，更真实、详尽的感受三维环境。

本文对兰州碧桂园小区设计一个场景漫游为例，通过前期真实地形，在3ds max软件中的三维模型建模及在Unity3D软件中的场景搭建等数字资源的准备，和之后第一人称视角的漫游程序设计，到最后从多平台的发布，详细介绍了对建筑场景漫游实现的方法与步骤，进一步分析和总结了虚拟现实技术在建筑漫游设计中的广阔应用前景。

2 方法与步骤

2.1 数字资源的准备

1)真实地形。

本文以兰州碧桂园楼盘真实建筑漫游设计及景观规划为例，经过了如下步骤来确定小区的真实地形。a.进行小区真实信息的实地考察与采集及分类。通过对小区地形、建筑、环境、景观、气候、人文等真实信息的调查和实地观察，做出大概的楼盘方位和朝向，道路规划及景观、娱乐设施的大概位置。b.通过数字高程模型(DEM)来提取碧桂园小区的地形高度灰度图，其中高程值对应地形的灰度值，若设高程越大，灰度越亮。利用DEM图像中的线特征,可以提取此地形特征。然后，通过提取出的地形三维模型与地图上截得的地形贴图，在3ds max软件中合成真实的小区地形。c.在Unity3D软件中，有两个专门做真实地形的插件，分别为Unity3D-TerrainComposer插件与Unity3D-WorldComposer插件。利用小区的地区经纬度，通过集成在Unity3D软件中的地图信息和建立地形功能，快速的创建小区真实的地形。

2)三维建模。

在此次案例的三维模型的制作上，充分考虑到能够看到的所有物体或者模型在虚拟场景中都是相对近似真实的，使用户就像是身临其境一样，达到虚拟现实技术的最终目的，即给人一种眼前是虚拟场景但感觉像是在真实场景里。所以，要做到这些，建模是第一步，也是最基本和最重要的一步。在建模的过程中，模型的优化问题无疑是最需要注意而且又是非常重要的一点，因为模型的优化可以保证虚拟现实项目发布后占用的内存尽可能最小，同时，模型的优化对于一个项目给人的感觉是否真实、运行是否流畅也有着非常重要的影响。模型优化最基本的原则就是：尽量制作简模，尽量减少模型的点数和删除重复面。建筑上，通过小区的规划图纸，结合AutoCAD软件，包括大门、亭子、喷泉、座椅、路灯、楼盘等都在3ds max软件中进行建模。3ds max软件是现在软件市场上主流的三维模型建模软件，可以导出包括.obj，.fbx等格式，有着广泛的兼容性，与后期制作场景漫游设计的Unity3D软件可以很好的兼容。

3)道路插件应用。

本文在场景道路建设中采用Unity3D-EasyRoad插件。EasyRoad插件可以利用控制点基础来制作道路或者河流。只需要在创建的地形上用鼠标简单的点击几下就可快速的产生真实的城市道路系统。这个插件包括丰富的地形上的道路样式与大量的道路细节表现。甚至，在使用EasyRoad插件创建道路之后，还可以快速的创建出道路旁的围篱，墙面，植物带，桥梁与铁轨模型。利用EasyRoad插件,使创建道路这个工作变得更加轻松，节省了大量的模型制作时间。

2.2 互动方式设计

在虚拟漫游中，最主要的是通过人机交互来和虚拟场景建立联系的，所以说交互很重要。人机交互的实现是借助Unity3D软件这个开发工具来完成的，而在Unity3D软件中，人机交互主要是通过JavaScript语言和C# 语言来实现的。在兰州碧桂园小区场景漫游设计中，交互包含的有界面之间的交互，有漫游场景里的交互。对于界面上的交互，像改变漫游的高度、视角、位置等，需要点击其对应的按钮来实现相对应的功能。在漫游场景与用户之间的互动上，主要采用了第一人称摄像机与虚拟现实眼镜及游戏手柄这两种方式。

1)第一人称摄像机。我们要实现在场景中的漫游，当然需要让摄像机以第一人称视角的方式运动起来，Unity3D软件中自带的Charactor Controller(角色控制器)组件就可以帮助我们完成这样的工作。而且在Unity3D软件中提供了第一人称摄像机的相关代码，通过编辑代码，用户可以实现自由控制摄像机的移动、位置，高度的改变等操作。运用Unity3D中的此组件，可以让我们做更少的工作，实现我们所期望的功能。

2)虚拟现实(VR)眼镜及游戏手柄。在兰州碧桂园小区场景漫游设计中，除了电脑外界的显示器之外，还准备了第二种互动的方式，即虚拟现实眼镜与游戏手柄。虚拟现实头戴显示器设备，即VR眼镜。通过VR眼镜，可以使用户达到身临其境的感觉；在兰州碧桂园小区场景漫游设计中，因为其场景过大，需要一个可以帮助摄像机移动的设备，所以在此次项目中采用了游戏手柄来控制摄像机的移动。相对于鼠标和键盘来说，游戏手柄能够更方便，更快捷，更准确的操作。

2.3 小地图设计

在虚拟场景里漫游时，小地图是一个不可或缺的元素。在本案例中，利用了Unity中的KGFMapSystem插件，在全视图的右上角加入了一个小地图。在漫游过程中，能够清晰实时地显示摄像机或者角色在二维地图中的位置和方向。为用户方便直观的确定自己在小区中的位置信息。

2.4 跨平台发布

Unity3D软件之所以是一款强大的虚拟现实软件，正是因为这款软件可以跨平台发布产品。在本次真实场景虚拟漫游产品制作后，首先发布到了PC端，可以使客户很直观的来体验这款场景漫游产品，其次，再考虑到主流的虚拟现实产品都支持虚拟现实眼镜来与客户互动后，在这款产品中加入了虚拟现实眼镜和游戏手柄同时控制的交互方法。通过发布到Android平台的手机中，与市场中主流的虚拟现实眼镜进行匹配，配合来进行真实场景的漫游。

兰州碧桂园楼盘虚拟漫游程序见图1。

3 结语

今后虚拟现实技术在建筑漫游中的发展可以通过研究大范围虚拟场景的显示算法，通过优化场景减少数据，发展新的虚拟现实技术语言，高速发展网络技术加快浏览速度、大幅提高计算机性能来得到更大的提升。虚拟现实技术在目前而言还是一项新的技术，在今后必将更加的成熟和实用。将虚拟现实技术有机地应用到建筑漫游中，可以提供更生动、更真实的用户体验，所以，虚拟现实技术在建筑漫游里将有广阔的应用前景。

[1] Encyclopedia Britannica cd-rom 2.0:“Virtual Reality”,Britannica Ency-clopedia,INC,1996.

[2] Sherman Barrie. Judkins Phil:“Glimpses of Heaven,Visions of Hell,Virtual Reality and it’s Implications”,Hodder and Stoughton,1992.

[3] 陈 洁.房地产虚拟产品展示系统研究[J].硅谷,2009(3):115.

[4] 查正军.基于数字高程模型(DEM)的地形特征提取[D].上海：同济大学,2007.

[5] 周 灵,周晓梅,郝 婧.一种基于Unity 3D的场景交互漫游[J].电子世界,2016(12)：231-232.

Discussion on architectural roaming realizing method with Biguiyuan community in Lanzhou as an example

Wang Xinglu1Wang Yongsheng2

(1.CollegeofMechanicalandElectronicEngineering,LanzhouUniversityofTraffic,Lanzhou730070,China; 2.CollegeofArtsDesign,LanzhouUniversityofTraffic,Lanzhou730070,China)

The paper analyzes basic concepts and development conditions of virtual reality technique. Starting from aspects of digital resource, interaction design, mini-map design and cross-platform message publishing system, summarizes architectural roaming design methods by applying virtual reality technique, and finally points out that: virtual reality technique has wide application prospect in architectural roaming design and relevant fields.

virtual reality technique, architectural roaming design, 3-dimentional model, digital resource

1009-6825(2016)31-0014-02

2016-08-27

王兴鲁(1992- )，男，在读硕士

TU201

A