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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）.
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
}
if （Physics.Raycast （ray， out hit， 100.0f， ～（1 << 5））） {
if （hit.collider.transform.GetComponent
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
target.transform.rotation = target.transform.GetComponent
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）.