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家装论文范文素材 跟基于Unity3d的虚拟家装漫游系统有关论文范文素材

主题:家装论文写作 时间:2024-03-20

基于Unity3d的虚拟家装漫游系统,该文是家装电大毕业论文范文与Unity3d和漫游和家装有关论文范文素材.

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陶健林

(安庆职业技术学院 安徽 · 安庆 246003)

中图分类号: TP391.9 文献标识码: A DOI: 10.16871/j.cnki.kjwhc.2018.12.077

摘 要 本文针对室内设计师与客户在家装各个方面的意见很难达成一致的问题, 设计和开发了虚拟家装漫游系统,系统完成了虚拟漫游的功能.作品采用 AutoCAD 设计室内平面图, 然后用 3ds max 建立主要墙体模型后, 根据需要建立室内其他家具及装饰模型,之后导入 Unity3d 中实现虚拟现实漫游并进行手机端的发布.

关键词 虚拟现实 AutoCAD 室内设计 漫游 3ds max 材质与贴图 Unity3d

近年来, 随着 “80 后” 和 “90后” 的成长, 越来越多的年轻人步入婚姻的殿堂,筑起了自己的爱巢.可装修爱巢不是一件容易的事, 对家装客户来说, 不能在装修材料和装修风格上与设计师有共同语言, 两者不能达成一致的话, 最终的装修效果或许根本不是自己所想要的.室内设计师也会对此很烦恼, 每次和用户沟通之后,如果用户的想法和自己之前的设计有出入的话, 还得重新设计, 一来二去, 是对精神的重大考验.另外设计师会请人去做三维效果图,要知道三维渲染是非常费时的, 若修改频率过多, 就会浪费大量时间, 且做出来的只是效果图, 展示效果和交互体验效果都非常差.若长时间效率得不到提高的话, 将会丢失大量客户.近些年随着 VR 技术的日益成熟,各种 VR 体验馆随处可见. 2016 年更是被命名为 VR 元年, 将 VR 技术与各个方面的结合也成为研究虚拟现实的大势所趋.

在这种情况下虚拟家装便应运而生,让用户只需带上简单的头盔便可以 “实地” 观察设计师给自己设计的室内效果, 对于不理想的部分可以自由改动, 最终在用户和设计师之间找到平衡点.

1 基于 Unity3d 的虚拟家装漫游系统工作流程

明确想要实现的功能及需要的软件后需要明确工作流程, 如图 1 所示.

2 虚拟家装漫游概述及相关软件

2.1 虚拟家装漫游概述

虚拟现实技术是对现实世界的模拟,是对自然界及人造环境的数字抽象, 在人物感官如听觉、 视觉和嗅觉等方面进行逼真的、 抽象的模拟, 这一过程主要由计算机完成.虚拟现实技术是多种技术的集成, 如动补技术、 情感测试等,它可以对观察者头、 眼和手进行跟踪. VR 技术一个最明显的特点就是增强了人们在虚拟世界里的沉浸感,即虚拟世界的真实感非常强, 让人很容易认为这是真实的世界, 而不是由电脑和相关技术创造的虚拟世界.加之虚拟现实还添加了人与虚拟世界的交互,使得虚拟现实技术已经被广泛应用于各个领域 [1] .而作品则将虚拟现实与室内设计结合, 将设计美学与科技结合.实现用虚拟代替现实生活中的平面化的室内设计与耗费财力物力的样板间设计.

虚拟现实不仅可以对设计师的作品进行展示和演示,还可以是一个进行设计的平台和工具 [2] . 传统的设计图纸是设计师思想的反映, 然而它涉及很多专业领域, 只有内行的专业人士才能读懂,而虚拟现实则是将设计师的想法具体化、 实物化, 变成了可见的、 可触摸的虚拟物体和环境, 在极大程度上提高了设计的质量与效率.运用虚拟现实这一技术, 体验者可以按照自己的想法去装饰 “虚拟” 的房间, 并可以任意变换自己在房间中的位置,在观察设计效果的同时可以随自己的喜好改变设计风格, 直到满意为止.既节约了设计师与体验者之间沟通的时间,也节约了模型制作的费用, 可谓一举多得.作品主要是事先对室内进行设计后用虚拟现实技术来实现空间的观察和漫游.

随着现代计算机技术的发展,人们越来越享受信息时代带来的 “足不出户” 的便利.其中与虚拟家装漫游相关的有各种陈列场馆的虚拟参观、 酒店的预先体验、 著名旅游景点的漫游体验等.这些方面的应用不仅可以让用户提前感受准备前往的地方的环境, 还能了解该处的结构, 充分节约了时间与精力.

随着科技的高速发展,人们对于美的要求不仅仅限于现实生活中的展画、 工艺品等静态物品, 而是希望自己的想法也可以融入各种设计中, 让自己参与到设计的过程中; 另一方面, 设计者又希望自己的作品可以被接纳与欣赏 [3] .想要实现两者之间的平衡, VR 技术是一个非常好的桥梁, 让设计者能够最大限度地保留自己的原设计,又给用户留出了很大的空间去进行创造, 这便是虚拟家装的意义所在.

2.2 相关软件介绍

虚拟加装漫游系统主要用到了大家熟悉的 AutoCAD、3ds max 和 Unity3d 软件.

AutoCAD 是由 Autodesk 开发的计算机辅助设计软件,用于二维绘图、 详细绘制、 设计文档和基本三维设计, 现已经成为国际上广为流行的绘图工具.可以用于建筑行业、 装潢装饰行业、 工业制图行业、 电子信息行业、 服装设计行业等多方面领域.所以此次设计选用 AutoCAD 来进行室内平面图的设计.

3ds max 是由 Autodesk 公司开发的用于制作三维模型与动画的软件, 因为 3ds max 在模型优化、 贴图渲染等方面较其他建模软件有着较大优势,所以 3ds max 也被广泛应用于很多方面, 例如广告、 影视、 工业设计、 游戏等许多可视化领域 [4] .因此本次设计采用 3ds max 作为三维建模软件.

Unity3d 是当今最炙手可热的游戏开发工具, 它是轻松创建诸如三维视频游戏、 建筑可视化、 实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型游戏开发平台,是一个全面整合的专业游戏引擎.它可发布运行在 Windows、 Mac、 Wii、 i-Phone、 Windows phone 8 和 Android 平台的游戏, 也可以利用插件发布网页游戏.很多著名的游戏, 如: 神庙逃亡、 新仙剑、 乐团等等, 都是出自这个平台.所以我选择这个多平台的游戏引擎进行虚拟现实的制作.

3 虚拟家装漫游设计构想

3.1 总体框架

虚拟家装漫游旨在通过 VR 眼镜向用户展示室内设计,从而让体验者可以全方面地了解设计师的设计思想,也能让设计师更了解用户的想法.主要是体验者戴上暴风魔镜后,通过手柄控制视觉的前后左右移动可以 720 度全方位观察室内空间, 获得全面的视觉体验. 作品以 AutoCAD 为平面设计工具,以 3dax 为三维建模工具,以 Unity3d 为虚拟现实开发载体.通过 Unity3d 的多平台特性, 再将作品发布到安卓手机上, 通过暴风魔镜进行观察.

3.2 房型的设计构思

表面上看,房型即将建筑的室内空间分隔开来,需要从整体上来考虑各种建筑问题, 因而是一个建筑技术问题, 完全是建筑设计师的事.其实并不是这样, 房型是实现消费者居家生活的基本要素, 是满足 “舒适性” 的首要前提, 只有满足了消费者的需求的设计才有意义 [5] . 因此我从自己本身及对周边人的调查中进行了总结, 从每个人的习惯和住房整体的舒适性来考虑,设计了如图 2 所示的房型.

这是一个简单的两室一厅一卫的房型,厨房连接餐厅与客厅有隔断隔开,这个设计点符合现代年轻人对开放式厨房的追求,又对传统的将厨房与客厅分开的设计有所保留.另外, 主卧与次卧分别在卫生间的两边, 节省了空间又方便了用户.整体来看, 我所设计的房型较符合现代人的生活习惯, 是较为舒适的房型.

3.3 家具及家装材料的选择

现代人对家具和家装材料的选择较重视,往往置办这些所花的钱会占到买房的 40%左右, 甚至更多.人们现在不仅仅会考虑家具及装修的外观,还会更多地考虑材料的质量与是否含有甲醛等因素.

所设计的房型因为客厅没有窗户,唯一的自然光源来自厨房, 故选用米白色大理石来进行客厅、 餐厅及厨房地面的铺设,且米白色大理石一般会给人特别干净、清爽的感觉.另外, 卫生间也需要达到同样的效果, 所以也用米白色大理石进行铺设.

而卧室部分则选用咖啡色木地板.卧室主要是休息场所, 所以选用木地板会给人踏实的感觉, 而咖啡色则是让人缓解疲劳的颜色.两间卧室的墙面也主要是选用了适合卧室的花纹壁纸.

除卫生间外室内都有吊顶, 且都是二级吊顶, 其中厨房部分采用了绿色田园式吊顶主要是为了营造轻松、清新的氛围.

家具部分则是相对传统的家具, 主卧有衣柜, 次卧就简单放了张床, 卫生间有洗脸池、 浴屏, 餐厅有餐桌、 挂画, 厨房则是橱柜和餐具等,客厅主要放沙发.灯具主要有吸顶灯、 落地灯和筒灯.至此, 室内设计草图部分完成, 接下来就是模型制作和摆放的问题.

4 虚拟现实漫游制作

4.1 三维模型制作

三维模型中首先制作墙体.将 AutoCAD 的图纸导入后,用直线工具根据图纸轮勾勒墙体线条, 然后用 “挤出” 工具,挤出墙体 2600cm, 再进行窗洞和门洞的制作, 如图 3 所示.

接下来是吊顶的制作, 根据之前的设计, 除卫生间需要制作二级吊顶, 如图 4 所示.厨房部分采用绿色吊顶, 显得整个室内活泼生动, 吊顶的横木有凹槽, 主要是放置射灯,如图 5 所示.

至此,墙体部分制作完成,接下来是家具的设计和制作.作品先从网上找些家具的照片, 然后根据自己的想法进行改造来制作三维模型.

先是筒灯的制作, 作品选用了简单的筒灯进行制作, 旨在将现代简约进行到底, 如图 6 所示, 左图是模型来源, 右图是三维模型.将筒灯模型制作好后就将其放入墙体模型中, 进行摆放, 这一过程其实也是为后期布光进行准备.

然后是制作隔断将厨房与客厅进行隔开, 如图 7 所示,左图是模型来源, 右图是三维模型.

接下来是房门的制作, 房门的颜色选用白色, 显得卧室整洁干净, 如图 8 所示, 左图是模型参照图, 右图是模型.

之后依次是防盗门、 沙发、 床、 柜子、 橱柜等家具的制作, 如图 9 所示.

三维模型都制作完成后便是贴图和材质的赋予,这些模型用到贴图的比较少, 大多都是直接调整材质, 一部分需要用到贴图, 如地毯会用到贴图, 地毯的贴图都用下图的图片, 是一种比较柔软的地毯, 如图 10 所示.

室内整体的模型如图 11 所示, 分别是客厅、 次卧、 卫生间、 厨房.

模型部分完成后, 对模型进行烘焙, 主要是为了防止导入 Unity3d 后材质的丢失.接下来就可以将制作好的模型导入 Unity3d 进行虚拟现实的制作了.

5 虚拟漫游设计

5.1 设计思路

将所有三维模型都制作完成后就是漫游的设计与实现, 首先将三维模型导入 Unity3d, 并将贴图与材质设置好后进行布光.接着便是导入暴风魔镜的 API.目前想要实现虚拟现实需要有两个相机, 分别对应左右眼 [6] .对两个摄像机分别添加相应功能并实现手柄控制移动.

5.2 设计过程

Unity3d 中有 Directional Light、 Point Light、 SpotLight、 Area Light 四种灯光.Directional Light 是平行投射光源, 也可称为直射光源, 用来模拟探照灯, 或是透射性光源等等. Point Light 是点光源. 没有方向性, 通常用来模拟太阳, 月亮, 或是台灯; Spot Light 是聚光灯, 可用于筒灯等放射性的光源; Area Light 俗称面灯, 没有任何实时光照的效果, 仅用于 Light baking 即烘焙 [7] . 本作品主要是用到 Directional Light、 Point Light、 Spot Light 灯光.为了显得真实, 需要选择灯光的 Shadow Type 选项, 即在灯光的照射下物体需要有影子, 后期为了影子显得真实, 可以进行烘焙.最终布光后的效果图如图 12 所示.

将暴风 API 导入,编写 CSharp 对左右镜头进行设置.首先获取当前镜头, 然后激活并实时更新 VR 镜头.

先获取当前对象:

最后进行左右眼更新操作,其中还要再次判断是否进入虚拟现实模式:

并在后面对矩阵的各个值进行赋值:

接下来需要设置瞳距、 观察角度、 成像的尺寸, 理想情况下, 屏幕能够放下整个畸变图形 , 通常情况下需要对屏幕进行裁剪 [8] .

除了位置的移动还有视角的转动,为了实现视角的转动, 需要先创建一个胶囊体, 然后将 Mouse Look 赋予这个胶囊体, 里面定义了最大和最小旋转角度, 并且这个转动是不会影响人物转动的, 只是单纯的视觉的转动 [9] .核心代码如下:

最后还有将这个虚拟现实与手柄进行连接,实现手柄控制视角的移动, 主要是通过蓝牙与手机进行连接后控制.我所下载的暴风魔镜 API 里面已经含有 CrossPlatformIn-putManager, 后面只需直接获取按键事件即可, 获取按键事件的核心代码如下 [10] :

以及 MojingInputManager 中的设置:

之后与设备进行连接即可:

到这里, 虚拟现实部分基本完成, 效果图如图 13 所示.

未导出之前可以用键盘来控制人物的行走,但是视觉的转动不能进行测试, 只能导出后在安卓机上进行测试.

那 么 接 下 来 就 进 行 导 出 工 作 , 选 择 菜 单 栏 的File->Build Setting->add open sciences,然后选择安卓即可, 导出前需要进行一些设置, 如图 14 所示, 如将 De-fault Orientation 改为 Auto Rotation 等.然后点击Building 即可发布.

室内设计是当今社会一个非常热门与重要的领域, 对虚拟现实的研究也正在如火如荼地进行,将两者结合必将会将室内设计提升到一个新的层次.虚拟现实除了让人可以有明显的沉浸感之外还需要人机交互的功能,这也为室内设计提供了一个新的出路,相信室内设计在虚拟现实的协助下可以更平民化、 更亲民化, 让人人都有舒适的居住环境.

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