基于虚拟现实技术的建筑室内沉浸式漫游展示与交互设计.doc

基于虚拟现实技术的建筑室内沉浸式漫游展示与交互设计 　　【摘 要】借助虚拟现实技术，本研究将虚 　　【关键词】虚拟现实（VR）；建筑漫游；三维建模；虚拟引擎 　　中图分类号： TU242 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）13-0020-002 　　DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.13.009 　　0 引言 　　虚拟现实技术（Virtual Reality），简称VR，也译作灵境技术或人工环境，它是利用计算机仿真技术模拟创建一个三维的虚拟空间，是一种多源技术融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统。利用仿真技术、计算机图形（CG）技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等等多种技术融合，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。让观者能够沉浸到一个拥有视觉、听觉、触觉、力觉、运动感知，甚至嗅觉与味觉的虚拟世界中。 　　建筑漫游，是将设计师对建筑空间的构想、对建筑功能的规划、对建筑造型的设计，利用三维仿真技术模拟出来，并且运用摄像机镜头动画，为人们展示建筑的空间、格局、地势、外观、材质、内饰等等。让人们可以在建筑尚未完工之前，就能预先看到它未来的完成样式。介于此特性，建筑漫游被大量运用在地产工程投标、房产销售、楼盘宣传等环节。 　　但是，传统的建筑漫游局限于视频动画，虽然也能够看到建筑完工时的样貌，但是却只能循着设计师原本设定好的摄像机路径去观看，无法实现自主性、交互性地观看，也无法真实地体验空间感、光照度、时间性。利用虚拟现实技术搭配穿戴式外接头显设备，可以很好地解决这一问题。虚拟现实在建筑设计中的应用一直是人们关注的热点。实时漫游系统与传统建筑漫游的表现手段相比，能够多维度地、自主性地、交互式地从各个不同的角度游览建筑物，具有很大的实用价值[1]。从八十年代末以来，一直有学者对这方面进行研究。而在近年，随着计算机技术与虚拟技术的发展，特别是几款虚拟引擎的改进，虚拟外接设备的开发投用，使得开发门槛变低，也从一方面促进虚拟现实在各个行业中的普及和发展。 　　本文开展基于虚拟现实技术的建筑室内展示设计与交互设计研究，利用3D建模软件构建模型、设计室内装潢，进而进行纹理映射、实例化、布光等处理；设置交互体验；并结合实景提取，实现建筑空间与周围真实地理环境的结合；利用虚拟引擎实时光照照明系统，实现可观看建筑物任意时间段光照效果，达到身临其境、主动交互的展示效果。 　　1 基于虚拟现实的室内建筑漫游系统设计思路 　　鉴于目前虚拟现实技术的三维立体、虚拟仿真、实时渲染、视听触多维体感、自主交互等特点，正好符合建筑漫游的目的，便于观者多维度体验，填补传统漫游所无法实现的临场体验。虚拟漫游是建筑展示、广告方式的一大革命，具有很好的研究价值。 　　本项目设计诉求来自于温州云天楼洲际广场的VR楼盘漫游展示系统，内容为酒店公寓，两室一厅，简欧风格。项目将该户型通过三维建模、赋予材质贴图，成立虚拟立体形象。再运用虚拟引擎，实现实时渲染，设置空间碰撞范围、人机交互模式、外接设备链接。配合HTC VIVE虚拟现实头戴式设备，观者戴上VR头显后，能够沉浸到在现场看房的视觉体验中，使用VIVE操控手柄，可实现在建筑户型里自由移动，直观观察到每个角落，每个物体的细节。观者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像实时更新，无缝更新到头显设备，从而产生临场感。 　　2 基于虚拟现实技术的建筑漫游展示与交互设计制作过程 　　VR建筑漫游展示制作过程包括：首先确定需要展示建筑的布局、大小和风格；进而开展基于虚拟现实技术的建筑漫游展示主体制作，建模、分UV、设置材质、绘制贴图；而后导入虚拟引擎，布置灯光、环境球，设置外接设备SDK、碰撞范围，编写交互模式，最后导出PC端应用包。 　　（1）3D建模 　　项目设计的第一步，首先明确建筑风格，并根据风格要求制作出室内装潢展示的模型，即是用三维制作软件构建出具有三维数据的模型。3D建模行业通用软件有3DSmax、Maya、Sketchup等，本项目使用的建模工具是3DSmax。 　　构建三维模型是虚拟仿真的基本元素，在VR视觉中观看到的任何物品、任何模型都是再现真实场景中的实物，这也是虚拟现实能给人一种身临其境的关键因素。建模是构建场景的基础，在建模过程中最重要的一点是控制模型比例，必须按照真实比例制作，否者就会发生沙发高于人、餐桌矮得像茶几一样令人发笑的错误。同样重要的还有模型的优化，一个好的虚?M现实项目不仅要逼真，还要求运行流畅，保证程序包不会占用太大的内存，让观者得到良好的体验。基本的优化原则有：控制模型面数，部分次要的细节和纹理用贴图、法线贴图弥补，删除不被显示的面，尽量减少模型的点已