虚拟现实技术在房地产展示系统中的应用

董晨辉

（青岛港湾职业技术学院，山东青岛，266000）

虚拟现实技术在房地产展示系统中的应用

董晨辉

（青岛港湾职业技术学院，山东青岛，266000）

将虚拟现实技术应用于房地产展示系统，可帮助购房者模拟体验小区情况。阐述了虚拟现实技术的本质及特征，虚拟现实技术涉及多学科，能够使体验者充分享受沉浸性、交互性和感受性，结合实例介绍了基于该技术的房地产展示系统设计过程。研究表明：视景生成、视点控制设计、撞击检测设计和拾取过程设计，是房地产展示系统设计的核心内容。

虚拟现实；房地产展示；撞击检测；漫游动画；互动体验

引言

虚拟现实起源于二十世纪末期，是集计算机、控制、人体学等多门学科技术为一身的一项综合性较强的技术，是以人的五官感受为中心而发展的。这项技术是开发者运用计算机系统可视、可听、可感地操作繁琐数据处理及反馈，实现开发者与计算机之间的交互的一种方式，与以往的人与计算机的互动和窗体模式开发相比较，有了很大进步。

本文中的房地产展示系统是通过应用虚拟现实相关技术创建的。购房者可将其用于模拟小区情况，仿佛亲身在小区中行走，并且具有真正进入室内参观的感觉。虚拟现实的直观性和可控性较强，是一种全新的、充满发展潜力的设计艺术。

1 虚拟现实技术特征

1.1 技术内涵

虚拟现实技术能够使用计算机创建人物形象的三维听觉、嗅觉、视觉等诸多感受，人们能够方便地对虚拟空间进行体会和交互，是一项综合性较强的集成系统。虚拟现实技术包括：交互技术、图形学、人工智能、传感器技术等。例如，体验者运动时，计算机可以马上对运动进行分析，将准确的三维影像传回，使体验者产生身临其境的感受[1]。

1.2 技术特征

虚拟现实的特征主要包括以下三方面：

（1）沉浸性。虚拟现实技术针对人的心理和生理上的某些特性，通过电脑生成形象的3D画面。体验人员戴上数据手套和3D眼镜等一系列交互设备，就能够感觉到仿佛存在于虚拟的三维空间中。

（2）交互性。虚拟现实技术能够让体验者通过自身的肢体动作或语言表达等一系列技能，对虚拟世界中的物体进行操控或命令。

（3）感受性。体验者可以通过虚拟现实系统中的传感器在虚拟世界中得到多种感知，从而得到置身其内的感受。

2 系统设计案例

房地产展示系统设计的总体过程是模仿实际、虚拟的，但是现场感强烈，在虚拟现实设计、制作过程中，用到的主要设计理念、关键技术等。总体过程主要包括：视景生成和视点控制设计、撞击检测设计、拾取过程设计[2]。

2.1 视景生成和视点控制设计

（1）视觉影像的形成

漫游在虚拟场景中，体验者首先具有的便是视觉上的感受，这种感受是根据前期生成的脚本及体验者的漫游意愿，在三维场景建模的基础上重新收集图形、图像的数据信息，再根据其进行计算而形成的。形成过程如图1所示。

图1 视觉影像的形成

（2）摄像机漫游控制设计

摄像机漫游控制就是对场景中的自由摄像机和目标摄像机的漫游路线的控制。摄像机的运动轨迹一般有推拉和旋转两种。一般用摄相机的捕捉角度θ和总旋转夹角α来表示摄像机方向的改变；用摄像机运动方向上的位移S表示摄像机的运动距离。至于θ、α和S之间的关系，则需要用数学换算来解决[3]。

（3）Vega中的视点控制设计

视点，通俗而言就是观察点在漫游场景中所处的位置。而场景漫游的过程也就是朝向视点位置的变换过程。在Vega的坐标系中，视点的变化有平移和旋转两种。

2.2 撞击检测设计

撞击检测技术在图形学和计算机虚拟现实等领域运用十分普遍。在较大规模的建筑漫游动画项目内部，通常会有很多实时运动着的配景模型，而这些运动对象的运动轨迹难免会发生交叉。为了避免场景中的运动对象发生相互撞击，必须实时地进行撞击检测。而提高撞击检测算法的效率是实现这种应用的关键。

（1）实体与地面间的撞击检测

地形匹配技术，要求场景中有固定位置的实体（如建筑、树木、装饰）随着地势变化而实时改变自身的运动路线，从而不至于与地面相撞。所以在物体运动过程中，要实时调用撞击检测模块中对应的功能类。如果类的返回值为发生与地面的撞击，运动对象则立刻停止运动，随后立刻改变运动方向。

（2）实体间的撞击检测

要想让体验者在虚拟现实建筑漫游动画系统中有身临其境的感觉，就必须要有真实性的行为，这也离不开撞击检测功能[4]。因为不但要考虑运动物体能否与地面发生碰撞，物体间的碰撞也是可能的。运动对象虽然不会撞到地面上的凸起部分，但运动物体之间却可能发生频繁相互撞击。

（3）Vega软件内部的撞击检测

在Vega 软件内部有一个“Isector类”，其中已经写入了8个专门的撞击检测方法，分别是XYZPR方法、Volume方法、Z方法、BUMP方法、HAT方法、ZPR方法、TRIPOD方法、LOS方法，可以使得应用程序非常方便地获取检测结果。虽然相交矢量检测功能灵活而强大，但特性比较复杂。因此利用算法时，在调用Z方法和Offset方法的同时，也调用BUMP方法。产生碰撞则退出，否则设置标志。

一般情况下，当视点与场景产生碰撞时，响应方式有“改变视点高度”和“后退”两种情况。通过键盘使视点提升或者下降，可实现跨过要碰撞到的物体，从而实现视点高度的改变；而后退则是使对象返回到未曾产生碰撞的初始位置，从而从碰撞状态脱离出来[5]。

2.3 获取过程设计

获取操作就是指对三维场景内部的某个静态或动态的模型进行选取。用鼠标或键盘选取对象的过程中，高效算法非常重要。

以射线获取法为例，用鼠标在计算机屏幕上的某个位置点击，在该位置则会生成三维坐标，通过该坐标可计算出投影点的位置。从摄像机焦点到投影点画出一条垂直于电脑屏幕的射线，如果这条射线上所有点的坐标与场景中对象任意一点位置的坐标相同，则该对象被选中[6]。具体计算流程如图2所示。

图2 焦点的变化

（1）实体获取方法

通过鼠标点击位置和摄像机的焦点画出一条射线，找出三维场景中所有与这条射线相交的对象，即实体上与射线上的所有点的坐标有相同值的对象。与摄像机焦点相对位置最近的对象即为获取到的对象，如图3所示[7]。

图3 射线的获取

（2）Vega 中的获取操作设计

若要通过鼠标捕获三维场景中的某动态或静态的对象时，就要将其定义为一个Object（模型对象），再利用“vgPicker类”对对象进行获取操作。在操作之前，必须先定义“vgPicker类”，再指定哪些通道和场景是由vgPicker来作用的，然后改变vgPicker的属性，实现对象颜色的自由调整，再调用vgPicker类，通过改变vgPicker类与对象的mask包含的掩码相同，实现对象的猎取[8]，如图4所示。

图4 获取操作的流程图

3 结论与展望

3.1 结论

通过虚拟现实技术在房地产展示系统中的研究分析，可总结出以下结论：

（1）虚拟现实技术使得人与计算机之间的交流变得更加方便、生动。房地产展示系统也变得更人性化，更具有吸引力。

（2）源于最原始的三维建模技术、源于图像制作技术，以及基于图形混合技术的虚拟现实技术，三者截然不同，每种技术都有着各自的长处和缺点。在设计过程中应扬长避短，在不同的设计阶段运用最适合的技术。这样既能实现视觉上的美观，又能做到交互性的强大，同时达到操作界面友好、操作过程简单易行的效果。

3.2 展望

虚拟现实设计应用范围较广，对细节上的处理要求也较高。在本次设计中，由于时间和条件有限，还有一些方面待改进：

（1）在虚拟现实部分的设计过程中，只是对较为浅显的操作技巧进行了说明，并没有深入进行原理性的论述。

（2）模型的逼真程度是漫游动画成功与否的关键，又与绘制实时性息息相关，所以绘制速度和精确度就显得尤为重要。既让观察者在漫游时感官舒适，又使绘制不缺乏真实感，这方面的把握还有待加强。

（3）在系统展示过程中，人们是在通过鼠标及键盘来实现建筑的动态浏览，而事实上的整个场景中并没有人与客户互动，当客户长时间面对固定不变的场景时，就会产生孤独甚至乏味的感觉。因此，如何保持商家和浏览者的联系，以及及时了解浏览者的需求，还有待改进。

总之，未来应注重原理性的深入分析、速度和精度的统筹协调，以及互动体验的加强，真正将这种具有发展潜力的设计艺术推广到整个房地产行业。

[1]赵筱斌. 虚拟现实技术及应用研究在建筑行业中的应用[M].北京: 水利水电出版社, 2014: 66-67.

[2]乔木. 基于的虚拟场景建模技术的研究[D]. 郑州: 郑州大学, 2015.

[3]崔杏园, 钱桦. 虚拟现实及其演变发展[J].机械工程, 2011, 12(05): 105-106.

[4]Bob Fear. Architecture + Film II[M]. New York: Wiley-Academy, 2000, 121-122.

[5]Perry G L W. SpPack: spatial point pattern analysis in Excel using Visual Basic for Applications (VBA) [J]. EnvironmentalModelling & Software, 2004, 19(6): 559-569.

[6]郭宇承, 谷学静, 石琳. 虚拟现实与交互设计[M]. 武汉: 武汉大学出版社, 2015: 151-153.

[7]MultiGen Paradigm Inc. MultiGen Creator User’s Guide [M]. MultiGen Paradigm Inc, 2015, 122-123.

[8]胡华. 虚拟房产展示系统的设计与实现[D]. 长春: 东北师范大学, 2015.

Applications of Virtual Reality on Real Estate Performance System

DONG Chen-hui
(Qingdao Harbour Vocational & Technical College, Qingdao, Shandong,266000, China)

Applications of Virtual Reality (VR) technology in the real estate performance system can help homebuyers to simulate the experience in the district in advance. Functions and features of VR are stated, and the design process of real estate performance system is introduced based on such a technology. Research shows that, VR is involved in interdisciplinary fields, and experiencers can fully taste its immersion, interactivity and sensitivity. Designs on visual generation and viewpoint control, collision detection and pickup process, are the core contents of real estate performance system.

Virtual Reality (VR); Real Estate Performance; Collision Detection; Roaming Animation; Interactive Experience

F293.33

A

2095-8412 (2016) 06-1260-04

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.06.056

董晨辉(1979-)，男，山东青岛人，讲师，主要从事平面设计、3D建筑动画研究。

青岛港湾职业技术学院自然科学研究项目（编号：QDGW2015Z02）。