虚拟家装系统的设计与开发

谢新慧 司占军 黄庆秀

摘要：该研究实现了虚拟家装系统的设计与开发。通过illustrator创建房屋的户型图，利用3d max创建户型以及部分家具的三维模型，并在Photoshop cc中对家具及户型贴图进行修饰，最后导入到unity中实现房屋漫游以及其他交互功能。该系统实现了室内家具的移动、更换，材质替换，场景漫游等功能，不受时间和地点的限制，达到在最短的时间内开发和体验房产的目的，不论是消费者，还是房产商家和设计师，都能因此而受益。

关键词：虚拟家装； 3ds Max建模； Unity3D； UGUI

中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）32-0300-02

传统的手绘室内装修效率低下，一旦成稿则无法更改，而且二维平面设计图纸可操作性、交互性、可靠性极差，所以有必要引入计算机技术，用科技的力量寻求出路[1]。虚拟现实技术作为计算机技术的重要分支，其自身立体性、可见性、沉浸性的感官体验正好能满足传统家装转型升级的需求，成为家装企业备受追捧的转型方向[2]。

虚拟现实全称是Virtual Reality，是新兴前沿技术类学科[3]，它的学科交叉性强，涉及范围广泛，包括计算机图形学、数字图像处理、人机接口技术、模式识别、人工智能等计算机技术，还涉及美学、色彩学、光学、心理学等感知学科领域[4]。其基本概念就是借助一系列传感辅助设备向计算机输入信息，再触发人类相关感知，如听觉、触觉、视觉甚至是嗅觉、以营造一种身临其境的感觉[5]。

1 系统设计思路

该设计目的旨在开发一个基于PC端的虚拟家装系统，该系统包含两套户型。用户选择户型后即可进入房型内部，通过键盘操作实现自由漫游，以参观室内设计细节。对室内家具可以利用鼠标进行移动和摆放，同时可以更换简单家具的材质，增删部分家具[6]。如图1所示为该系统设计的框架结构图。

2 系统设计

2.1 家具、户型的三维建模

使用3ds max对家具、户型进行建模，单位设置为毫米。将在illustrator中生成的.dwg文件导进3dmax中，根据.dwg底图绘制房型平面图。平面房型图绘制完成后，检查墙体线条是否完全闭合，检查完毕后在“修改”面板给封闭线条添加“挤出”修改器，“数量”设置成280厘米。墙体完成后，通过ProBoolean命令实现门窗的制作。效果如图2所示。门窗制作完成后，将搜集、制作的家具导入到房型中，调整家具的大小、位置。模型建立完成后，进行模型的贴图，最终导出生成FBX格式文件。

2.2 Unity场景搭建

2.2.1 初入系統界面

该界面为初入系统的界面，上面包含两个户型选择按钮，选择相应按钮可跳转至相应的户型场景，另外设置一个操作指南按钮，用来帮助用户尽快适应该系统交互操作，以及一个退出系统按钮。设计效果如图3。

2.2.2 家具导航栏

户型一的家具导航包括主卧床、次卧床、沙发、电视柜、餐桌，户型二的家具导航包括椅子、台灯、沙发、电视柜、餐桌，点击相应按钮可显示相应家具，再点击相应的家具可更换户型内的相应家具。图4为家具导航制作效果图。

2.2.3 家具编辑栏

家具编辑栏界面为隐藏界面，只有用鼠标触碰到相应的家具并同时点击鼠标左键方可调出使用。家具编辑栏设置在系统主界面右下角，界面内包含了家具名称、材质选项、删除按钮、恢复按钮以及编辑栏关闭按钮。实现鼠标左键即点即换材质。

2.3 交互功能实现

2.3.1 场景漫游

以第一人称视角进行室内漫游，就是用摄像机模拟人眼以及真人在实际场景中可能会做出的运动。根据常识可将运动分解为前进、后退、左移、右移、左转头、右转头、抬头和低头，另外考虑到摄像机视角问题，还添加了调节摄像机高度的操作。

2.3.2 家具的移动

用户点击该系统内的某一家具产品后，如鼠标左键单击场景中的椅子，并保持按键的状态不变，移动鼠标，场景中的沙发就会根据操作进行相应移动，这样用户就可以根据喜好将家具移动到任意位置。

2.3.3 家具的切换

家具切换需鼠标配合家具导航栏实现。选中所要替换的家具，家具导航栏就会出现家具选择菜单，根据需求及喜好单击家具样式，即可完成家具的切换。

2.3.4 家具的删除和恢复

当用户使用鼠标点击家具导航栏的家具时，系统页面下方会出现如图5所示的窗口。若用户单击“删除”功能按钮，场景中的懒人沙发将会被删除，通过“恢复”按钮沙发将会重新回到场景中。这个功能在传统的家装展示系统中很难实现。

2.3.5 家具的材质替换

该设计可实现单面家具以及墙纸、地板等材质的更换。用户使用鼠标单击该系统场景中的沙发后，可调出如图5所示的沙发纹理图片选项，材质的选择性具有多样性。再次单击某一材质图片，即可把场景中的沙发替换为所选的沙发材质。

3 系统测试及发布

执行“File→Build Settings”命令，打开 Build Settings窗口，通过“Add open Scenes”添加所要发布的场景，并且保证“Scenes in Build ”中的场景都勾选上，然后在platform中选择PC Mac&Linux; Standalone，设置完成后点击“Build”即可将作品发布至PC端。制作完成后，检查无误后，配置参数，即可保存并发布为.exe文件，完成虚拟家装系统的设计与开发。

4 结束语

该设计利用3ds MAX、Unity3D等软件对虚拟家装展示系统进行设计及开发，基本实现了虚拟家装系统所应具备的功能，包括家具的移动，家具、材质的替换，家具的删除、恢复以及室内漫游等功能，让用户可以足不出户通过浏览家装系统，选择不同风格的户型及家具，给用户带来沉浸式的震撼视觉体验，真正实现了“所见即所得”。

参考文献：

[1] 徐江群. 虚拟现实在室内装潢设计中的实际应用[J]. 工艺与设计， 2013（10）： 27.

[2] 黄玮， 余叶兰. 基于Unity3d的虚拟现实家装系统的设计与实现[J]. 新余学院学报， 2016， 22（3）： 19-22.

[3] 陆剑驰. 来自科技的威胁——以家装设计为例谈人工智能对传统设计行业的影响[J]. 科技资讯， 2017（5）： 54-57.

[4] 李静， 李众立， 李培亮. 基于虚拟现实技术的建筑施工动态仿真研究[J]. 计算机与现代化， 2012（8）： 80-83.

[5] 黄兴旺. 虚拟现实技术论文[D]. 广州： 华南师范大学， 2016.

[6] 汤子颖. 虚拟展示系统的服务设计研究与应用[D]. 济南： 山东建筑大学， 2016.

【通联编辑：谢媛媛】