摘   要： 针对房地产行业的特点，运用虚拟现实技术对小区中的建筑物、道路以及室内场景进行三维建模和情景仿真，构建数字化小区系统，把真实的场景模拟出来。系统实现了室外漫游、室内漫游、虚拟装修等功能，为购房者、业主和开发商提供了一个交流的平台。
关键词： 数字小区; 虚拟漫游; 三维仿真

    针对房地产建筑与销售行业的特点，运用虚拟现实技术对小区、楼盘、室内结构以及装修效果进行三维建模和情景模拟，构建数字化小区和盘楼，把现实的真实房地产场景模拟出来，设计开发了三维仿真数字小区系统。数字小区能够同时为开发商、购房者、业主提供一个数据和信息交流的平台。开发商能够用现代化的手段全方位地展示销售的产品，购房者能够足不出户地观察整个小区的场景来挑选房子，业主能够根据自己的需求对房屋进行虚拟装修。让购房者买得放心，让业主住得舒心，让开发者获得更好的效益。
1 系统总体结构
    三维仿真数字小区系统的主要功能包括对小区地理位置、居住环境、社区景观、交通路线、楼宇结构、户型格局等各方面的三维虚拟场景的展示[1]，为用户提供多种方式的虚拟漫游，提供室内虚拟装修、辅助设计等。系统功能结构如图1所示。

    虚拟漫游功能包括小区内的室外漫游和样板房里的室内漫游两方面。实现了三维虚拟场景的展示，包括鸟瞰、楼宇整体展示、样板房室内展示以及阴晴雨雪等天气效果模拟。通过键盘鼠标等交互工具可方便地进行漫游，提供步行、自行车、汽车等不同的漫游方式，游览速度可调。导航图、指北针等工具为用户提供位置提示和方向指导。定点展示、动画展示、自主漫游等不同的游览方式之间可以进行任意切换。
    虚拟装修功能使用户可以在自己选择的户型中，根据自己喜欢的装修风格，通过测量户内各个区域的具体尺寸和面积，操作3D模型家具和背景材质纹理进行虚拟装修，并且能够随时观看装修后的效果图。
2 三维建模与导入
    首先通过实地测量绘制出小区的平面图，确定小区场景以及楼宇等建筑物的位置，利用数码设备拍摄照片，获得建筑物与地形的材质和纹理，然后使用3DS MAX制作出基础模型。模型赋予材质、灯光进行渲染后导入VRP中，供后期虚拟漫游使用。利用3DS MAX进行基础建模的步骤如下：
　(1)物体建模。根据绘制的平面图确定道路、建筑物的具体位置，通过观察场景照片确定建筑物的具体结构。使用多边形建模技术，按照由粗到精的方法进行建模。在不影响视觉效果的前提下，尽量对物体的形体进行高度概括，控制面片数量，避免冗余结构，降低整个场景的复杂度，加快场景实时渲染速度，保障系统能够流畅运行。
　(2)材质贴图。为建好的基础模型添加相应的材质和纹理。选择模型某个面指定适合的uvwMapping，对于比较平整的物体指定为planar mapping或box mapping以平贴的方式进行贴图，对于曲面的物体指定为cylindrical mapping或spherrical mapping以柱形包裹或者球形包裹的方式进行贴图。
　(3)灯光调节与渲染。3DS MAX的灯光包括平行光、聚光灯、天光、泛光灯等，根据具体情况调节出虚拟场景所需要的灯光条件。设置好灯光效果后，通过渲染能够使场景中的物体具有真实的色彩和光照效果。
    3DS MAX制作的基础模型是VRP实现虚拟漫游的基础。将渲染后的模型导入VRP，创建一个移动相机，能够在场景里自由走动，同时为相机进行碰撞检查设置。某些会妨碍自由相机行走的物体不需要加入碰撞，例如十字贴图的树木。
    植物遍布虚拟小区的各个角落，对增加虚拟漫游的真实感和生动性非常重要。因为植物的数量较多，为了减少数据量提高运行速度，较近的植物使用两个面贴图十字交叉来模拟，较远的植物通过设置Billboard属性的单面来模拟。
    虚拟漫游过程中，为了能让用户明确地知道自己当前所在的位置，了解整个小区的详细布局，需要实现导航功能。首先根据场景的平面图制作虚拟小区的导航图片，记录下平面图在3DS MAX中4个角的坐标，把坐标值输入到VRP的导航模块中实现其导航效果[2]。
3 系统实现
3.1 室外漫游模块
    室外虚拟漫游模块主要包括导航图、天气模拟、定点展示、动画展示、自主漫游等功能。同时用户可以设置背景音乐、碰撞检测[3]等功能的开启与关闭，从而使漫游过程更加人性化，效果如图2所示。

　(1)导航图。界面右上角可以开启漫游导航图，能够使用户在进行漫游时方便地看到自己所在小区的地理位置。
    (2)天气模拟。系统模拟了晴天、雨天、雪天、雾天等多种天气变化情况，而且可以控制雨雪的大小和阳光的强弱，使整个小区的社区景观和居住环境更加丰富多彩，虚拟场景更加逼真。
    (3)定点展示。通过定点相机向用户详细展示了小区的正门、花园、主要楼宇、体育场等固定地点的景观，同时还能够对整个小区进行鸟瞰景观的展示，方便用户对小区进行快速浏览和整体了解。
    (4)动画展示。能够根据开发人员预先设计好的固定漫游路线，通过VRP提供的动画相机对小区室外的部分区域及公共设施等进行动画展示或动画环游。
    (5)自主漫游。用户可以选择步行、自行车、汽车等多种不同的漫游方式，并且根据自己的需要调节漫游速度进行自主漫游。
3.2 室内漫游模块
    室内虚拟漫游模块主要包括指北针、定点展示、动画展示、自主漫游、录像与截图等功能，效果如图3所示。

    (1)指北针。能够让用户随时随地地明确所在位置朝向，以便于了解室内布局。
　(2)定点展示：通过定点相机对客厅、餐厅、卧室、阳台进行静态全景展示，可以详细地看清各个场景的环境布局以及物品摆设等。
    (3)动画展示。根据预设的固定路线，自动展示室内环境以及布局摆设。
　(4)自主漫游。用户通过键盘、鼠标等控制方式自主地在整个室内进行漫游[4]。包括无人漫游和有人漫游两种，有人漫游允许用户选择一个3D虚拟人物在室内进行参观。
    (5)录像与截图。用户在漫游过程中可以通过录制功能记录下游览过程中看到的场景，同时能够保存收藏，以便日后查看或发给他人观看。用户同样可以通过截图功能以图片的形式将感兴趣的场景保存下来。
3.3 虚拟装修模块
   室内虚拟装修模块主要包括效果预览、场地测量、家具选择、地板与背景样式等功能，效果如图4所示。

　(1)效果预览。用户在进行虚拟装修过程中随时可以通过鸟瞰全景、自主漫游、自动旋转等方式对装修效果进行预览。鸟瞰全景能够让用户俯视整个室内装修效果的全景；自主漫游能够让用户在室内进行自由的移动，体验装修效果；自动旋转能够实现在房间内进行360°旋转，全方位地观察该房间的装修效果。
　(2)场地测量。用户进行装修时可以测量室内任意两点之间的距离，从而更加客观真实地判断室内的大小尺寸。在距离测量的基础上可以自动精确地计算出室内任意部分区域的面积，使用户方便快捷地规划房屋的装修方案。
　(3)家具选择。家具的选择是室内装修的重点部分，系统不但提供了电视、沙发、茶几、餐桌、椅子、床、冰箱、橱柜等多种家具，而且每种家具都提供了多种不同的风格、形状、样式、纹理和颜色，能够满足不同用户的需求。用户选择家具后可以随意放置在室内任何能够摆放开的位置。
    (4)地板与背景样式。提供各种各样的地板纹理模型供用户进行选择。同时用户还可以选择不同的墙纸背景、电视背景、沙发布料的材质纹理模型。
    三维仿真数字小区系统实现了室外漫游、室内漫游、虚拟装修等功能，解决了三维实体建模、碰撞检测、相机移动、场景渲染、纹理映射等相关技术难点，为购房者、业主和开发者提供了便利的交流工具，最终将会促进和谐数字化小区的构建，并成为数字城市的一部分。
参考文献
[1] 任帅,李笑满.小区漫游系统的设计与实现[J].河南教育学院学报,2013,22(1):46-48.
[2] 简静芳.基于VRP的房地产虚拟漫游展示系统构建[J].洛阳理工学院学报,2011,21(3):62-65.
[3] 王良燕,高敏.碰撞检测在三维场景漫游中的研究与实现[J].微型机与应用,2012,31(24):42-44,47.
[4] 袁永美.基于3DS室内模型虚拟漫游场景的管理方法[J].微型电脑应用,2011,27(9):60-63.