互联网时代三维数字化在家居产品展示中的新形式探究

■林晓鸿 黄敬东 Lin Xiaohong & Huang Jingdong

(1.2.福建农林大学东方学院，福建福州 350000）

家居产品展示包括实物与虚拟展示两种，这是用户了解产品信息的重要渠道，购买产品的关键因素很多是受产品体验后感受度的影响。基于互联网、大数据和云计算的智能生活时代的来临，传统的产品展示形式已经无法适用线下商务与互联网结合的新模式。新的网上营销模式——线上体验、咨询、预定、支付，线下实体店提供全方位服务，为最后促成订单的达成，努力探寻一种更为真实、互动流畅的家居产品展示形式。息，造成信息不对称，从而造成消费者时间和精力的浪费；而作为企业方，所增加的销售成本只好转嫁到产品的价格上。随着互联网时代的到来和信息量爆炸式的增长，这种方式已经无法满足用户对信息收集的需求。消费者除了到实景现场亲身体验产品外，只有通过商家提供的宣传手册、企业网站的图片资料以及相关内容的视频播放，来了解产品更多的咨询信息，但是这种对于产品的展示基本上还停留在二维静态的形式上，不能充分地表现产品的外型和内部特征。

1 现状分析

近几年家居业大浪淘沙，市场处于盘整期，积极拥抱互联网使自己的企业在此轮变革中重生，而互联网的使命就是提高效率消除消费者与厂商之间的壁垒，建立新的消费模式。一个新的商业文明的到来，提倡的是“以人为本”的互联网思维，实现了“每个个体、时刻联网、各取所需、实时互动”已不再是神话[1]，新的营销模式应运而生——O2O模式、纯互联网品牌模式、在线家居定制模式、F2C模式等，它们的优势体现在：一是成本之所以居高不下，关键在中间的流通环节，减少流通环节产品的价格就会大大降低；二是目前家居市场为客户提供在线服务，实现个性化和多样化的定制，这样可以便于设计订单的落定；三是提升用户在线体验、互动氛围、凸显个性化的交互方式，促成设计方案的达成，增加用户的忠诚度[2]。

在这样一个开放的互联网平台上，人们期待更加平等、民主和人性化的体验，互联网经济的诞生也正是基于“以人为本”的环境背景，它不再是一种技术或一种工具而是作为一种思维、文化、工作和生活的态度为大家所追崇。互联网背景下的家居产品展示将以更智能、更人性化的方式，带给大家不一样的体验[3-4]。

家居产品展示不仅要让用户对产品的外观、结构、材料等特点有个直观全面的了解，同时用户可根据自己的习惯选择观察产品的视角、完成一些设计修改的互动过程，比如可以针对自己的关注点，对产品的材质、配件等进行选择搭配以满足自身的设计要求。在人与人、人与物之间进行深层次的互动，具有了深刻的过程特性，对产品展示的内容产生前所未有的沉浸感和时空感的完美互动体验。

2 传统的产品展示方式

产品最好的展示方式就是将产品实物呈现在用户的面前，以实体店、大卖场、产品博览会等进行实景布置，而这种实景布置要求展示的空间比较大，但展示产品的品种却很有限。作为消费者一方，他们是被动地接受信

3 三维虚拟的产品展示形式

3.1 基于图像的三维全景展示

360全景技术自2013年以来，在全球范围内逐步流行并得到迅速的发展，它是一种基于图像的视觉新技术，为人们带来全新的真实存在感和互动感[5]。

360度全景是通过共摄影中心的多相机机构同时拍摄场景的各个角度相片，采用专门开发的算法集提取相片的网格点和角点之后，匹配相邻点对，点对集拼接形成一张360度全景图。浏览漫游360度全景图时，需专门的播放器插件或最新的支持html5的浏览器把360度全景图呈现给用户，同时提供放大、缩小、多方向移动场景和切换到下一张360度全景图等UI功能，实现了真实场景的虚拟浸入效果，达到身临其境之感[6-7]。因使用鱼眼镜头拍摄，会产生变形的夸张效果，所有的直线都变成曲线，在浏览的时候存在一定的不适应感（图1）。

■图1 360室内全景图

■图2 室外实景重建

■图3 室内实景重建

■图4 工作原理图：相机拍摄位置

■图5 自动建模摆件

■图6 写实空间

在产品展示的设计过程中，通常是作为产品的背景环境来用，它的展示效果介于平面媒体和三维建模之间，因图像是从真实场景拍摄来的，所以不仅具有绝对的真实感，还具有三维立体感和沉浸感，而且制作成本低、速度快。

3.2 基于模型的三维展示

三维产品模型通常是用三维建模工具软件来实现，常用的建模软件有Proe、Rhino、UG、Solidwork等，实体创建完成后，将模型导入专用的渲染软件，赋予模型材质或贴图、灯光、镜头等参数的设置，最后渲染出图像并确认图像效果与真实度，常用的渲染软件有Keyshot、Vray等。

三维产品展示一般是基于GPU渲染的硬件系统（如图形工作站），把全尺寸的模型和材质导入虚拟产品展示系统（如OSG）进行实时渲染，渲染出图像按每秒最少25帧的帧率呈现出来，后期加入音乐、语音制作成视频文件播放。

在上述实现过程中，三维建模和采集纹理并调整贴图具有最大的工作量。随着GPU硬件的进步和光线跟踪算法和光能传递算法的优化，对产品纹理采集和调整的工作量已大为降低，甚至某些完全基于物理的光线跟踪引擎可以不要求纹理而只要求物理材质属性（如金属，塑料、木纹）就可渲染出极其逼真的效果，但对产品一些特定的纹样以及所放置的环境还是需要纹理采集和调整的工作，另外室内环境场景内容丰富，每种风格各异，若全部用三维建模工作量巨大，对设计师的技术水平也极富挑战，最后提交的产品因人而异，逼真度还会遭受质疑，生产制作成本必将很高，生产周期必然很长。对于环境背景的处理一般是拍摄实景做为背景图片，但由于图片是二维的，无法无缝地融入三维虚拟空间中，而实景重建可以满足环境背景与产品的无缝衔接。

3.3 实景重建+产品自动建模展示

3.3.1 实景重建技术介绍

我们借鉴谷歌地球中的街景体验技术（图2），把室外空间的实景采集技术应用于室内空间：即以室内空间中心为虚拟相机的机位，采集四周的高重叠相片，通过多视立体视觉重建（multi view stereo）技术恢复出室内空间的三维几何和纹理，之后导入虚拟产品展示系统，达到三维虚拟家具无缝地融入室内实景空间中。

3.3.2 室内环境实景重建实例

实景重建是一种基于倾斜摄影原理的三维建模技术，通过标定或非标定的相机或相机组多角度、多细节尺度地拍摄物方对象表面照片，获取高重叠率的一组物方照片，通过计算机算法和机器智能处理技术提取图片的特征点，并通过三角测量原理计算出物方的各特征点三维位置，然后通过密集插值获得物方的三维坐标，从而完成物方场景的全要素三维建模（图3）[8]。

3.3.3 产品自动建模

有些家居产品采用三维建模软件无法完美重构，例如细节特征丰富的物件、复杂曲面、软包家具等，而含有这些要素的模型需要自动建模技术来重建。

产品自动建模是基于实景重建的技术原理，整个建模过程由计算机完成，大大提升了工作效率，降低了三维建模的成本[9]。受拍摄照片的重叠度、照片质量、拍摄角度的影响导致几何模型效果不佳，可通过后期的处理软件进行人工编辑和优化，建立更加完美的模型。

为了获取最佳的模型精度，使用定焦照相机，并且相邻照片的重叠率尽量控制在60%-80%之间（图4），物品表面的纹理或肌理要足够清晰，细节特征比较丰富。对于构造太过复杂的物品，在采集照片时细节特征可能会相互遮挡，需要拍摄更多的细节图片以避开特征的相互遮挡，最后得到的模型才有相片级的效果（图5）[10]。

3.3.4 产品与实景融合展示

在视觉的表现上，产品与环境空间是相互依存和彼此制约的关系，它们共同来呈现不同风格、功能、形式、文化等内容的空间格局，诠释不一样的生活方式、文化传承和人文情怀。我们面对的客户大部分没有接受过专业的训练，设计师通过产品与实景的再现引导客户去描述自己内心的真正诉求，这样就可以将各种抽象的语境用真实的场景显现出来，其目的是为了沟通平台更加的直观和快捷，为方案的落定搭建写实级的交流环境。

产品与实景不再受视角的限制实现了真正意义的无缝衔接，重建了一个现实版的真实空间(图6)。早期电脑、手机因硬件的限制，浏览3D图形需要加载专用的渲染插件而且速度还很慢，体验很差，如今电脑、手机硬件提升，免费的浏览器都内置WebGL提供的硬件3D加速渲染，Web开发人员很方便地使用HTML5 Canvas，在其网站设计中提供3D展示功能，以便客户能流畅地浏览3D场景和产品模型，导航可以有更复杂的设置和相应数据的视觉化[11-13]。

4 结语

通过自动建模技术为家居产品创造一个低成本、高效率、写实级的展示交互环境。在目前提倡体验经济背景下，参与感变得越来越重要，随着科技的发展这种沉浸式体验将更富创意，将改变人们对传统形式的认知，让消费者更有机会和在现实版的空间里与产品近距离接触，不再受时空的限制，以收获更真实的产品展示体验。