基于Unity实现虚拟楼盘展示制作.docx
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基于Unity实现虚拟楼盘展示制作
LUOYANGNORMALUNIVERSITY
2015届本科毕业论文
基于Unity实现虚拟楼盘展示制作
院（系）名称
专业名称
学生
学号
110424010
指导教师
完成时间
2015．5
基于Unity实现虚拟楼盘展示制作
马天宇
数学科学学院信息与计算科学学号：
110424010
指导教师：
青青
摘要：
Unity引擎推出后在全世界得到了大量的运用。
本文通过运用Unity制作出来的是房地产虚拟展示的一个软件，通过虚拟现实技术制作全方位三维展示以与逼真的动画和过场。
关键词：
MentalRay烘培；材质；三维坐标；虚拟漫游；视频播放；手指触控
引言
虚拟现实（VirtualReality，简称VR）是最近几年来新出现的高新技术，也称灵境技术或者人工环境,虚拟现实技术集成了计算机图形（CG）技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果的集合，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统,虚拟现实技术的发展与应用离不开计算机技术的发展，两者是相辅相成的关系，如果要正确认识和剖析并把握虚拟现实技术的应用与发展，就必须深入研究计算机技术的变化与发展趋势，这样才能有利于我们未来更好的掌握与应用虚拟现实技术。
[1]
实时互动的应用程序可以让你漫步在还没有盖好的房子里，或是回到几世纪以前的废墟让你在里面可以行走，尽管现在的计算机辅助绘图技术（CAD）能建立3D
的模型，但仍不太容易真正的传达客户希望看到的视觉仿真效果。
"大多数的房地产公司仍然无法给予客户一个身历其境的体验的感觉，而交互式的3D可以让我们创造出一个完整的模拟环境，现在已经可以做到让客户在房子还没盖好之前就可以在未来的家里走来走去，甚至可以体验到当早晨的从窗户透进来的感觉。
"本篇论文与大家一起分享Unity在非游戏领域的应用实例,在房地产家居行业中,通过Unity开发的应用将传统设计师的工作化繁为简并交予住户,让住户自己设计呈现喜好的家居环境在虚拟现实中来感受与评估。
制作地产楼盘漫游，能够让顾客更好的了解整个楼盘的规划，效果，取代了以往图片平面化信息的不够直观的表达效果，信息传达不够直观全面的弊端。
在楼盘尚未建成，也能让顾客身临其境的感受到整个楼盘的居住环境，建筑外观，配套设施，能够推动地产楼盘前期推广的效率，促进整体销售的提升，更能提升整体地产公司整体的品牌与企业形象。
1研究主要容
1.1研究方法与手段
以Unity3D为开发平台开发的一个虚拟仿真楼盘展示系统，是一个逻辑完整的、程序运行流畅的三维软件．通过对相关资料的大量查询以与对手指触控的一些研究，对Unity3D游戏引擎有了相关的了解．对Unity3D中需要使用的编辑语言C#进行学习，查阅C#相关资料，使自己的编程水平可以满足这个展示的基本需要．虚拟展示的制作过程以与软件实现后的整体过程大致分为以下几个步骤：
1）了解3Dmax建模软件以与MentalRay渲染器，掌握相关的基本操控，熟悉3Dmax的四角面建模以与MentalRay烘培方法。
2）熟悉Unity3D引擎，掌握unity基本的编辑器操作，熟悉Unity3D每个功能模块的作用和操作方法．熟练使用unityAPI的方法。
3）设计软件的UI主界面，对软件的整体功能进行架构，明确虚拟展示软件的主要功能以与软件的风格。
4）设计软件的容，策划软件的主题，并设定软件的相关场景。
5）根据别人的需求和自己的理解，在Unity3D中制作下相关部分，包括交互
逻辑，加载逻辑，UI逻辑，漫游逻辑等，用到了EasyTouch插件和NGUI插件。
6）初步测试，对系统的各项功能进行测试，与时发现问题，进行逐项解决。
7）在PC上进行发布，并进行测试，完成在PC端触控上的正常操作。
8）在IOS上进行发布，并进行测试，解决Ipad平板上的正常操作。
1.2开发的环境
PS
Photoshop经常用做于图像处理，而不是图形创作。
图像处理是对已有的位图图像进行编辑加工处理以与运用一些特殊效果，主要用做于在于对图像的处理加工；图形创作软件是按照自己的构思创意，使用矢量图形等来设计图形。
3DMax
3DStudioMax，（原名：
3DStudioMax），常简称为3dsMax或MAX，是Autodesk娱乐部开发的基于PC系统的全功能的三维计算机图形软件。
Maya
AutodeskMaya是美国Autodesk公司出品的世界顶级的三维动画软件，运用领域是专业的影视广告，角色动画，电影特技等。
Maya引擎的功能完善，工作灵活多变，易学易懂易用，制作效率很高，渲染真实感极强，是电影级别的高端制作动画软件，
MentalRay渲染器
Mentalray是一个专业的3D渲染引擎，它可以生成十分逼真的高质量真实感很强的图象。
现在你可以在3DStudio的高性能网络渲染中直接控制Mentalray。
它在电影领域得到了大量的应用和认可，被认为是市场上最高级的三维渲染解决方案之一。
Unity3D
Unity3D是由UnityTechnologies开发的一个玩家轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画的类型互动容的多平台的综合型游戏开发工具，是一个全面整合的专业游戏引擎。
C#
C#是C++衍生出来的面向对象的编程语言，是微软公司发布的一种面向对象的于NETFramework之上的高级程序设计语言，并定于在微软职业开发者论坛（PDC）上登台亮相，C#是微软公司研究员AndersHejlsberg的最新成果，C#看起来与Java有着惊人的相似，它包括了诸如单一继承，界面，与Java几乎同样的语法，和编译成中间代码再运行的过程，C#是微软公司NETwindows网络框架的主角。
AE
AdobeAfterEffects简称“AE”是Adobe公司推出的一款图形视频制作和处理软件，适用于从事视频设计和视频特效的机构，包括电视台、动画制作公司、个人后期制作工作室以与多媒体工作室。
属于层类型后期制作类软件。
Xcode
Xcode是苹果公司开发的特有的编程软件，是开发人员建立OSX和iOS应用程序的最快捷的方式。
Xcode具有统一的用户界面设计，编码、测试、调试都在一个简单的窗口完成。
2Unity3D简介
2.1Unity3D总体概述
Unity3D是一个用于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容的综合型创作工具，由UnityTechnologies开发，是一个全面整合的专业游戏引擎,Unity类似于Director，Blender，Virtools或TorqueGameBuilder等利用交互的图型化开发环境为首要方式的软件其编辑器运行在Windows和MacOSX下，可发布游戏至Windows、Mac、Wii、iPhone、Windowsphone8和Android平台,也可以利用Unitywebplayer插件发布网页游戏，支持Mac和Windows的网页浏览,它的网页播放器也被Macwidgets所支持,Unity分成Free与Pro版。
[2]
2.2Unity3D软件特色
综合编辑：
通过Unity简单的用户界面，易上手进行界面编辑和编程工作。
导入资源：
支持所有主要的文件格式，并能和大部分的相关应用程序协同工作。
一键部署：
让玩家的作品在多平台呈现。
着色器：
着色器系统整合了易用性、灵活性和高性能。
天空盒：
优化软件流畅度的一种很好的办法。
资源包：
资源和逻辑从外部加载。
音频和视频：
实时三维混合音频流、视频流。
光影：
提供了具有柔和和阴影与烘焙的高度完善的光影渲染系统。
文档：
为学习者提供逐步的指导、文档和实例方案。
2.3软件总体设计
1.摄像机初始镜头，处于天空鸟瞰的感觉
（单手指左右滑动控制旋转，双手指打开合拢控制方缩小）
（上图箭头只是做参考，主要操作还是基于触屏，这两个功能用的很多）
2.拉近后，单击可把视角转移到黄色单个中心点进行360度旋转拉近拉远观察
（单手指左右滑动控制旋转，双手指打开合拢控制方缩小）
3.1软件操作说明
3.1.1场景操作说明
在开始场景中为楼盘的外围建筑的鸟瞰图。
拖动鼠标或者手指拖动屏幕可对楼盘中心进行水平360以与上下0度到60度旋转，下方按钮功能，分别为
1）区域分布：
为大楼的地理位置的一个视频
2）鸟瞰：
为大楼的中心进行鸟瞰观察
3）街景漫游：
设置了4个街景点，点击街景漫游，会响应的出现4个街景漫游的按钮，4个按钮分别为不同的场景漫游地点，
4）车库：
点击车库会跳转场景，进入车库的场景
5）室：
设置了4个室场景，两个办公室，两个家居室，三个室为
没渲染的建模。
一个室为渲染的简模，点击跳转在室场景后，有四个按钮一个是毛胚房按钮，一个是简装，一个是漫游，一个是返回主程序
6）主楼：
点击出楼会相应的出现6个按钮，分别为1，2，3，4，5，6
点击六个按钮，围绕的中心点这会变成相应的主楼，
7）退出按钮：
点击按钮，退出程序。
3.2软件建模流程介绍
3.2.1建模和模型整理
在3DMAX建模中标准单位设置为毫米，导入CAD原图归到一个图层到坐标原点，根据CAD墙线制作墙体，根据设计方案硬装模型，根据设计方案软装模型，建好模型后把所有的单体的Gimao（中心点）整理到单体的中心，按程序不同的用处归到不同的层中，这样即使美术修改，跟程序也没什么大关系，顶视图在用线沿墙勾出一个闭合的空间，原则是避开家具不能穿插墙体，描绘出线转角要给一个圆角命令，用在程序中漫游时不越过这个闭合的空间，尽量把该合并的材质都合并，这样的话会节省存开销，是软件流畅度得以提升。
漫游路径模型例图和程序不渲染路径图：
3.2.2贴图方法与贴图的制作
材质和贴图不能出现中文名称，纯色的物体贴图需弄32*32像素的纯色贴图，贴图的尺寸要按照2的N次方像素设置，这些设置也是为了软件运行时减少存的开销，提高流畅度。
例图：
3.2.3材质赋予，模型减面与合并
指定MentalRay渲染器，标准材质（Standard）换成MentalRay嵌套的材
质，设置主要的几种材质参数，例如墙体，透明玻璃，灯罩，黄铜金属类，一样材质物体必须是同一材质球，材质球命名不能是中文来写。
模型减面要适当，不能破坏模型原有的造型。
不规则的模型要用ProOptimizer（批处理）命令。
看不到的面要删除，但离地面比较高的面不能删除，灯罩窗帘使用双面模型，如果平面物体表面有黑斑时，应该取消那几个面的光滑组，对曲面要统一曲面的光滑组，避免烘培的时候贴图出现黑色接缝。
模型减面后都应该用一下ResetXForm（重置变换）和TurntoPoly（转换为多边形）；对模型结构与贴图坐标不起作用的点和面要删除以减少数据量，提高FPS帧速率。
在保证场景效果的前提下减少场景的总体面数，曲线挤压的时候要注意线的段数，必要时候可以使用折线形式来代替曲线，模型的网格分布要合理，模型中平直部分可以使用较少的分段数，曲线部分为了表现曲线的转折可以适当多分配一些，模型平面边缘轮廓点分布尽量做到均匀，否则容易使模型破面或者产生其他问题。
按空间里同材质物体塌陷。
不同材质的挂画可以塌陷在一起，后期不需要调节，对整个空间影响不是很大的物体也可以塌陷在一起（具体方法视户型而定）。
剪完面后整体效果帧速率要大于60；最后的模型分别打为两组，一组是静态的程序调用不到的场景模型，一种是程序有调用用到的按钮，动画等等有用的模型
例图：
3.2.4展UV与灯光测试
手动展UV的目的是要尽量使UV铺满整贴图以节省存消耗。
模型没减面前展的都不符合规，必须在减面后展。
展完UV模型后面加上贴图像素的大小。
指定MentalRay渲染器，检查Gamma值，选择曝光方式，窗户位置打射面灯模拟天光。
灯槽位置用圆柱灯模拟灯带，台灯位置用球灯模拟，光域网模拟室筒灯，调节灯光强度和颜色，尺寸，阴影方式和阴影细分。
同一空间的灯应该关联复制，调节渲染器常用参数。
做渲染处理时尽量模块化渲染，一般的计算机硬件对渲染处理都很慢。
[3]
3.2.5烘培以与烘培贴图在PS中的处理
按层给场景中要烘培的物体添加CompleteMap和LiaghtingMap，贴图格式存为.exr。
设置好存储位置，贴图格式，贴图尺寸，烘培贴图.exr格式的要在Photoshop中批处理一下Gamera值。
3.2.6Unity3D中场景模型的后期处理
在模型导入unity后，还需要进一步的材质和灯光的处理。
在这里我采用了一些输出的材质插件名称Marmoset着色器，在主场景中用到的着色器主要是有
一．自定义的Simplereflection（简单反射shader）：
这个着色器主要是用于大楼的整体玻璃效果，仔细看的话，会看到玻璃反射过来的天空云朵和光线，简单反射着色器的简单原理为：
在一个镜像摄像机投影的矩阵中，在我们的操作软件时首先会将镜子这个对象的顶点转换为世界坐标，然后在使用镜像摄像机空间的投影矩阵，最终顶点在屏幕上的投影会被用来作为UV贴图坐标来采样镜像相机渲染出啊来的材质贴图中（RenderTexture）。
[4]
这是普通着色器和简单反射着色器的区别：
二．半透明凹凸高光着色器：
此着色器主要用于家具玻璃的呈现方式。
它的简单原理为：
光在半透明物体中沿着各个方向进行反射和折射，所以光的方向性就消失了，但光在物体部的所能前进的深度和物体的密度，物体到光源的距离密切相关的，所以我们用shader提供的两个变量一个是控制物体到光源距离的偏差，一个是用来控制光在无题中的衰减速度，其实也就是对对象密度以与透明度的衰减控制。
[4]
普通着色器和半透明高光漫反射着色器的区别如图：
用到的着色器还有一些顶点着色，视差漫反射着色等等。
3.3软件功能实现脚本介绍
3.3.1全局通用脚本的逻辑
在本系统的开发过程中，一些声音的播放，对象的显示与隐藏，对一些通用路基进行了封装使用，在写通用方法开发中，遇到了一些问题。
遇到的问题和解决方法是：
当鼠标悬浮物体时，写脚本使物体变红，移开恢复
原来的颜色，但是，我是一个开发者，不是使用者，我在操作时，就会按照我的
流程来，使用者不知道怎么操作就会乱点，最大的问题就是：
如果鼠标悬停物体
变红，点击拖着不放再移动到不与物体碰撞的地方，再松开鼠标，这时物体依然
是红色的，并没有变回原来的颜色，我起初使用的是NGUI插件的OnHover（）悬
停方法，因为有Bug，就放弃了这个方法，使用unityOnMouseOver（）方法和
OnMouseUp（）方法。
当鼠标弹起方法，测试都是没有任何问题的。
但是，如果
NGUI插件结合使用的话，如果我们使用NGUI来做一些UI按钮逻辑的话，就会在
摄像机上添加一个UICamera的组件，按钮的原理是用的射线原理：
即从摄像机发
射出来一条射线，如果碰到碰撞盒，则会反馈回来一个消息事件，unity自带的这
两个方法竟然就失效了，后来网上查询资料和自己的理解，发现NGUI也封装好了
一个叫做OnPress（）按下button响应的方法。
在这个方法里添加一句使物体颜
色RGBA值变回原来的颜色，这样的话，就解决了问题，但是依然留下的问题就是
NGUI中封装好的UICamera脚本与unity系统自带的鼠标事件冲突的问题。
解决问题后的图例：
3.3.2UI功能逻辑
在UI功能开发这个模块中，都是要考虑一些，点击那个出现，点击按钮实现什么功能，例如：
点击室按钮，会相应的出现室的4个按钮，点击主楼按钮，会相应的会出现6个主楼的按钮，但是，不能同时出现，那么就得对这些做一个判断了，如果室按钮没出现时，点击主楼，那么出现主楼按钮，如果室按钮出现后，再次点击主楼按钮，那么室按钮隐藏，主楼按钮出现，相应的其他一些类似的按钮功能也一样。
在UI逻辑开发中遇到了一个问题就是和3D模型有关。
当我点击6个楼时会有一些相应的反映，但是大楼的模型是一些组件拼起来的，并不是一个物体，而是很多个物体，但是按钮就一个，所以在这里就做了一个处理：
建模的时候建两个模型，一个超简模，一个模型，超简模用作按钮使用，但是不做渲染，例图：
3.3.3手指触控逻辑的深入研究
在开发过程中，手指触控逻辑是最主要的一个环节开发，也是本系统开发的一个最难得点。
需手指触控可围绕中心点进行360度旋转和上下旋转。
由于是拖拽进行旋转，所以就是用插值来改变相机的位置，在围绕中心旋转中，差值的使用方法用两种，一种是欧拉角，另外一种是四元数，但是使用欧拉角旋转时，可能会碰到万向锁的Bug，所以就采用了四元数进行对围绕中心的旋转。
手指触控原理：
在手指触控中获取手指触点屏幕坐标的点A（X,Y）这个点
是在手指只要触控屏幕就会实时检测更新的，再定义一个点B（X.Y）.加一个判断
Bool初始为真，如果手指触控到屏幕就让B=A，然后B=A不执行，判断Bool为假，
直到手指脱离屏幕才能为真，定义一个Vector3C=（A.x-B.x，X.y-B.y，0）
然后再次让B=A。
这里的大概意思就是：
C就等于手指现在的坐标减去上一刻的坐
标，主要目的就是控制旋转的速度。
我们再定义两个值RX和RY
RX=Mathf.Clamp（RX+Mathf.Clamp（-x*调节速度,-45,45）,minY，maxY）;
RY=Mathf.Clamp（RY+Mathf.Clamp（-x*调节速度,-45,45）,minX，maxX）;
QuaternionQA=EulerToQuaternion（RY,RX,0）;
摄像机的角度=Quaternion.Slerp（摄像机现在的角度，QA,转动速度）
摄像机的位置=摄像机角度*newVector3（0，水平高度，-离中心点距离）
离中心点距离=缩放滑动值（触摸缩放*缩放速度）；
缩放滑动值=Mathf.Lerp（离中心点距离，Mathf.Clamp（这一刻的距离+=缩放值*缩放速度,最小值,最大值）,速度））
缩放值的判断原理：
如果是两点触控并且第一个点和第二个点都移动才能执
行以下判断，获取两个点的屏幕坐标A（X,Y）和B（X,Y）,过一瞬间，获取当前的屏
幕坐标C（X,Y）和D（X,Y）如果C-A的绝对值并且D-B的绝对值都大于0那么就进
行放大返回float缩放值。
否则就缩小，返回float缩小值。
手势判断关键性数学代码如下：
EnlargeisEnlarge（Vector2oP1,Vector2oP2,Vector2nP1,Vector2nP2）
{
//函数传入上一次触摸两点的位置与本次触摸两点的位置计算出用户的手势
varleng1=Mathf.Sqrt（（oP1.x-oP2.x）*（oP1.x-oP2.x）+（oP1.y-oP2.y）*（oP1.y-oP2.y））;
varleng2=Mathf.Sqrt（（nP1.x-nP2.x）*（nP1.x-nP2.x）+（nP1.y-nP2.y）*（nP1.y-nP2.y））;
if（Mathf.Abs（leng1-leng2）<10）returnEnlarge.None;
outx=leng1;outy=leng2;
if（leng1elsereturnEnlarge.Large;//放大手势
}
根据欧拉角到四元数的转换的数学公式写出转换的方法。
[5]
//欧拉角到四元数的转换的代码：
publicQuaternionEulerToQuaternion（float_x,float_y,float_z）{
floatx=Mathf.Cos（_y/2*Mathf.Deg2Rad）*Mathf.Sin（_x/2*Mathf.Deg2Rad）*Mathf.Cos（_z/2*Mathf.Deg2Rad）+Mathf.Sin（_y/2*Mathf.Deg2Rad）*Mathf.Cos（_x/2*Mathf.Deg2Rad）*Mathf.Sin（_z/2*Mathf.Deg2Rad）;
floaty=Mathf.Sin（_y/2*Mathf.Deg2Rad）*Mathf.Cos（_x/2*Mathf.Deg2Rad）*Mathf.Cos（_z/2*Mathf.Deg2Rad）-Mathf.Cos（_y/2*Mathf.Deg2Rad）*Mathf.Sin（_x/2*Mathf.Deg2Rad）*Mathf.Sin（_z/2*Mathf.Deg2Rad）;
floatz=Mathf.Cos（_y/2*Mathf.Deg2Rad）*Mathf.Cos（_x/2*Mathf.Deg2Rad）*Mathf.Sin（_z/2*Mathf.Deg2Rad）-Mathf.Sin（_y/2*Mathf.Deg2Rad）*Mathf.Sin（_x/2*Mathf.Deg2Rad）*Mathf.Cos（_z/2*Mathf.Deg2Rad）;
floatw=Mathf.Cos（_y/2*Mathf.Deg2Rad）*Mathf.Cos（_x/2*Mathf.Deg2Rad）*Mathf.Cos（_z/2*Mathf.Deg2Rad）+Mathf.Sin（_y/2*Mathf.Deg2Rad）*Mathf.Sin（_x/2*Mathf.Deg2Rad）*Mathf.Sin（_z/2*Mathf.Deg2Rad）;
returnnewQuaternion（x,y,z,w）;
}
3.3.4播放视频的不同方法
在视频播放问题上。
我遇到了一些难题，由于在IOS和Android移动端不支持unity自带的Movtexture播放模式，所以经过网上查询后，解决了这一办法，先写一个宏定义，如果是电脑端，那么就执行电脑端播放视频的方法，如果是移动端，就执行移动端播放视频的方法。
电脑端比较简单，这里主要做移动设备中播放视频的方法。
，利用IOS和安卓的播放视频的控件来对视频进行播放。
这里用到的是Handheld.PlayFullScreenMovie播放方法
具体的4种方法代码如下：
//视频播放时触摸屏幕视频关闭
Handheld.PlayFullScreenMovie（“视频名称.格式”，背景颜色，FullScreenMovieControlMode.CancelOnInput）；
//视频播放时弹出IOS高级控件，可以控制视频暂停播放全屏等等
Handheld.PlayFullScreenMovie（“视频名称.格式”，背景颜色，FullScreenMovieControlMode.Full）；
//视频播放时无法停止，当播放万一此后自动关闭
Handheld.PlayFullScreenMovie（“视频名称.格式”，背景颜色，
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