汽车虚拟展示的数字表现与制作
汽车虚拟展示的数字表现与制作
本文以汽车虚拟展示为切入点展开的数字表现与制作的课题。
首先通过分析现今汽车市场的竞争状况及未来发展趋势，确定汽车虚拟展示的数字表现与制作的可行性与未来接受度。接着文章分析了个性化定制的发展阶段以及国内外的发展状况，为前面的分析论断提供依据，并进一步提出了个性化定制的发展意义。明确了本文的研究目的和意义之后，文章开始着手介绍汽车虚拟展示的数字表现与制作的具体设计过程，并从设计过程和制作过程两方面进行详细的阐述，设计部分包括界面的设计，icon的设计，以及交互的设计；制作部分包括3D模型制作，界面制作，以及交互制作。重点介绍应用virtools这一三维交互软件进行制作的具体过程，文章采用图文并茂的方式，更加清晰的展示作品制作的全过程，为让人们更加清楚的看到作品的全貌，文中还附上了作品测试图过程截图。设计主要运用了3D建模软件3D MAX和3D交互制作软件virtools，汽车虚拟定制系统能够实现3D交互展示，同时能够满足用户的虚拟个性化定制及实时查看定制效果的需求。20191030134809
关键词：汽车定制；虚拟展示；数字表现；virtools
摘 要 1
ABSTRACT 2
第1章 绪论 5
1.1研究背景 5
1.2 研究目的 5
1.3 研究方法 5
1.4 研究内容 6
第2章 设计调研及分析 7
2.1 设计背景 7
2.1.1 汽车行业的个性化定制趋势 8
2.1.2虚拟现实技术与汽车虚拟展示 9
2.2国内外汽车订制状况 10
2.2.1国外汽车定制状况 10
2.2.2国内汽车定制状况 10
2.2.3国内主流汽车定制状况 11
第3章 作品方案及设计过程 17
3.1设计规划 17
3.1.1 设计概念 17
3.1.2设计规划 17
3.2设计设定 19
3.2.1 界面设计 19
第4章 设计的技术实现 25
4.1 汽车数字化模型的构建和优化 25
4.1.1 模型构建与优化 25
4.1.2材质处理与优化 26
4.2 汽车虚拟展示的技术实现 28
4.2.1 交互功能模块的设计 28
4.2.2 交互定制模块的技术实现 32
4.3 汽车虚拟展示系统的发布及测试 32
4.3.1 汽车虚拟展示系统的发布 32
4.3.2 系统测试 33
第5章 结论 37
参考文献 39
致 谢 40
4.2 汽车虚拟展示的技术实现
首先对开发工具virtools进行介绍：Virtools 是由法国全球交互三维开发解决方案公司VIRTOOLS 所开发, 其三维引擎已经成为微软XBox认可系统.其特点是方便易用,应用领域广.它除了自身的3D/VR 开发平台VirtoolsDev以外, 还有5个可选模块,分别是网络服务器VirtoolsServer、物理属性模块Physics Pack、人工智能模块AI Pack、Xbox 开发模块和沉浸式平台VR Pack. VIRTOOLS技术以其强大的三维引擎功能逐渐得到了更多专业人士的信赖.之所以选择virtools是因为它在制作本课题系统时具备以下优势:
(l)图形化用户界面
virtools为使用者提供了一个友好的图形化、可视化的语言编程脚本界面，让使用者不需要掌握大量复杂难懂的程序语句、编程方法，也可以得心应手的使用这款程序开发软件。让开发过程更加轻松、方便。
(2)模块化开发方式
这是virtools的最大特色，用户在使用过程中不再需要编写任何函数和语句，而是采用拖拽连接的方式，将软件提供的 Building Blocks(行为交互模块）加给适当的character(虚拟角色)或是object(对象)上，并以流程图的方式，进行拼接，便可实现交互脚本设计。即使没有任何编程基础的用户也能够进行开发，从而降低了开发门槛。
(3)便捷的网络传播
virtools设计的作品除了能够独立打包为exe文件，能够独立播放；也同时适用于基于网络的电子商务平台，便于网站携带，有利于传输和宣传。
(4)强大的扩展能力
高级开发用户可以自主开发功能更强大行为模块，创建自定义的应用程序和交互行为脚本，实现更多更强大的功能。
4.2.1 交互功能模块的设计
根据第三章所设定的系统功能，将本系统划分为以下5个部分：
(l)虚拟展示部分
向用户展示汽车模型，让用户对所选车型可以直观全面的查看了解，用户可以使用鼠标右键来围绕汽车旋转查看，另外，展示功能中还有能够实现让用户与汽车外部部件之间进行交互操作，比如开关前后车盖、车门、车灯等。另外为了增加系统的交互效果还添加了一些娱乐元素具体环境因素，这样可以让整个系统更加吸引人，如添加音乐、模式及车模等功能。
(2)个性化定制功能
个性化定制功能是定制系统的核心功能，个性化定制选项包括车漆颜色、车窗颜色、车顶窗样式、车轮毂、尾翼的定制，用户可以在个性定制系统中自由选取，并能够马上看到自己定制结果。定制过程中虚拟展示功能一直处于激活状态，方便用户随心所欲的查看自己定制的汽车效果。
（3）定制信息功能
定制完成后，用户可以查看定制的汽车的详细性能数据，在感性认识的基础上再理性认识一遍自己定制的汽车产品。
（4）后台管理功能
后台实时的记录着用户确认定制的配件的型号及数量，及最终成交配置数，用来帮助厂家宏观调控配件的产量，从而更高效的进行汽车定制。
（5)界面菜单及按钮控制
设计登陆界面以及欢迎、主界面，让所有版块协调有效的工作，并能相互切换。
接下来开始正式进入应用virtools的制作，使用virtools的最新版本virtools 5.0，下载完软件安装包后，按照提示一步步将软件主体，以及各种插件都安装好，尤其是virtools exporter，必须安装好这个可以针对3DS MAX的插件，否则在3DS MAX中做好的模型无法导出virtools所能接受的nmo文件格式。
我们首先来简单的介绍一下virtools的界面及功能菜单，如下图所示：
第5章 结论
课题设计的是一套可以虚拟展示汽车并且提供个性化定制功能的系统，系统将应用于销售大厅的客户终端，即独立打包为exe文件，不需安装任何其他插件，能够独立播放运行；同时也要做出适用于基于网络的电子商务平台，便于网站使用，达到快速通过网络传输和宣传的效果。设计采用虚拟现实技术，利用virtools软件进行设计制作，最终完成一个可以供用户完成虚拟交互的个性化定制的系统。
在研究汽车虚拟展示的数字表现与制作的过程中，遇到了很多难题，通过对相关方面的渐渐深入的学习，有了很大的提升，但一些方面还是存在着不足，主要表现在以下几方面：
(l)个性化定制系统使用虚拟现实技术表现。改善了现存的定制系统缺乏交互性与直观性的状况。基于虚拟现实的个性化定制系统，用户可以自由旋转查看自己定制的个性化的汽车，并且可以随时更改汽车的配件并且实时的显示出来，从而用户可以得到实时而准确的定制信息反馈。
(2)虚拟现实展示技术需要在基于网络的推广时，要尽量减小文件的大小，但又要保证模型的真实度，利用贴图和烘焙技术可以使我们既能够减小了文件的大小，又能让模型尽可能真实，同时还能降低模型开发的重复工作量。
(3)通过设计开发汽车虚拟展示系统，我对 virtools这款三维交互软件有了一些认识。Virtools是一款让设计师与程序师更高效沟通的设计工具，流程图式的行为模块降低了虚拟现实系统开发的难度，经过本系统的开发实践，为应用virools开发更多功能丰富的系统提供了很重要的实践经验。
当然汽车虚拟定制系统也存在着一些问题：
(l) 要求较高的使用环境
本汽车虚拟定制系统使用即时渲染功能，来达到自由展示的目的，对于电脑硬件，特别是显卡的要求较高，因此可能会限制系统的推广和普及。
(2)三维仿真效果不够真实
三维模型汽车作为虚拟定制系统的主角，应该能够展示出像真实汽车一样逼真的外观效果以及一些小细节，由于本人并没有能力买下virtools的完整版，virtools自带的材质效果远达不到3DS MAX中的逼真效果，当然可能也是因为我的技术有待提高，在以后的学习中我将继续寻求这方面的实现方法。
(3)个性化定制功能的丰富度有待提高
个性化定制的功能项还不够全面，还有一些汽车市场上常见的定制如内饰的定制、音响的定制、空调的定制等，主要是因为我的技术能力有限，我的时间有限，以后我会利用业余时间继续完善系统。
（4）系统中的概念设计
系统中的后台管理功能是我想的一个概念设计，用以帮助厂商实时的监控产品的销量、及受关注度，从而能够让厂商高效的调整产品型号的产量，降低风险。由于我的技术有限，还无法实现这一功能。以后有待完善。
系统最后的定制完成发送邮件功能也是一个概念设计，定制系统不应该只是一个用于展示产品的系统，更应该记录下用户的定制信息，并将其发送给经销商，从而真正的完成定制。但由于绑定邮箱发送邮件这种功能需要跟邮箱技术对接，目前我能力、技术有限，只好暂时搁置，日后会继续探索。
本文以汽车虚拟展示为切入点展开的数字表现与制作的课题。
首先通过分析现今汽车市场的竞争状况及未来发展趋势，确定汽车虚拟展示的数字表现与制作的可行性与未来接受度。接着文章分析了个性化定制的发展阶段以及国内外的发展状况，为前面的分析论断提供依据，并进一步提出了个性化定制的发展意义。明确了本文的研究目的和意义之后，文章开始着手介绍汽车虚拟展示的数字表现与制作的具体设计过程，并从设计过程和制作过程两方面进行详细的阐述，设计部分包括界面的设计，icon的设计，以及交互的设计；制作部分包括3D模型制作，界面制作，以及交互制作。重点介绍应用virtools这一三维交互软件进行制作的具体过程，文章采用图文并茂的方式，更加清晰的展示作品制作的全过程，为让人们更加清楚的看到作品的全貌，文中还附上了作品测试图过程截图。设计主要运用了3D建模软件3D MAX和3D交互制作软件virtools，汽车虚拟定制系统能够实现3D交互展示，同时能够满足用户的虚拟个性化定制及实时查看定制效果的需求。20191030134809
关键词：汽车定制；虚拟展示；数字表现；virtools
摘 要 1
ABSTRACT 2
第1章 绪论 5
1.1研究背景 5
1.2 研究目的 5
1.3 研究方法 5
1.4 研究内容 6
第2章 设计调研及分析 7
2.1 设计背景 7
2.1.1 汽车行业的个性化定制趋势 8
2.1.2虚拟现实技术与汽车虚拟展示 9
2.2国内外汽车订制状况 10
2.2.1国外汽车定制状况 10
2.2.2国内汽车定制状况 10
2.2.3国内主流汽车定制状况 11
第3章 作品方案及设计过程 17
3.1设计规划 17
3.1.1 设计概念 17
3.1.2设计规划 17
3.2设计设定 19
3.2.1 界面设计 19
第4章 设计的技术实现 25
4.1 汽车数字化模型的构建和优化 25
4.1.1 模型构建与优化 25
4.1.2材质处理与优化 26
4.2 汽车虚拟展示的技术实现 28
4.2.1 交互功能模块的设计 28
4.2.2 交互定制模块的技术实现 32
4.3 汽车虚拟展示系统的发布及测试 32
4.3.1 汽车虚拟展示系统的发布 32
4.3.2 系统测试 33
第5章 结论 37
参考文献 39
致 谢 40
4.2 汽车虚拟展示的技术实现
首先对开发工具virtools进行介绍：Virtools 是由法国全球交互三维开发解决方案公司VIRTOOLS 所开发, 其三维引擎已经成为微软XBox认可系统.其特点是方便易用,应用领域广.它除了自身的3D/VR 开发平台VirtoolsDev以外, 还有5个可选模块,分别是网络服务器VirtoolsServer、物理属性模块Physics Pack、人工智能模块AI Pack、Xbox 开发模块和沉浸式平台VR Pack. VIRTOOLS技术以其强大的三维引擎功能逐渐得到了更多专业人士的信赖.之所以选择virtools是因为它在制作本课题系统时具备以下优势:
(l)图形化用户界面
virtools为使用者提供了一个友好的图形化、可视化的语言编程脚本界面，让使用者不需要掌握大量复杂难懂的程序语句、编程方法，也可以得心应手的使用这款程序开发软件。让开发过程更加轻松、方便。
(2)模块化开发方式
这是virtools的最大特色，用户在使用过程中不再需要编写任何函数和语句，而是采用拖拽连接的方式，将软件提供的 Building Blocks(行为交互模块）加给适当的character(虚拟角色)或是object(对象)上，并以流程图的方式，进行拼接，便可实现交互脚本设计。即使没有任何编程基础的用户也能够进行开发，从而降低了开发门槛。
(3)便捷的网络传播
virtools设计的作品除了能够独立打包为exe文件，能够独立播放；也同时适用于基于网络的电子商务平台，便于网站携带，有利于传输和宣传。
(4)强大的扩展能力
高级开发用户可以自主开发功能更强大行为模块，创建自定义的应用程序和交互行为脚本，实现更多更强大的功能。
4.2.1 交互功能模块的设计
根据第三章所设定的系统功能，将本系统划分为以下5个部分：
(l)虚拟展示部分
向用户展示汽车模型，让用户对所选车型可以直观全面的查看了解，用户可以使用鼠标右键来围绕汽车旋转查看，另外，展示功能中还有能够实现让用户与汽车外部部件之间进行交互操作，比如开关前后车盖、车门、车灯等。另外为了增加系统的交互效果还添加了一些娱乐元素具体环境因素，这样可以让整个系统更加吸引人，如添加音乐、模式及车模等功能。
(2)个性化定制功能
个性化定制功能是定制系统的核心功能，个性化定制选项包括车漆颜色、车窗颜色、车顶窗样式、车轮毂、尾翼的定制，用户可以在个性定制系统中自由选取，并能够马上看到自己定制结果。定制过程中虚拟展示功能一直处于激活状态，方便用户随心所欲的查看自己定制的汽车效果。
（3）定制信息功能
定制完成后，用户可以查看定制的汽车的详细性能数据，在感性认识的基础上再理性认识一遍自己定制的汽车产品。
（4）后台管理功能
后台实时的记录着用户确认定制的配件的型号及数量，及最终成交配置数，用来帮助厂家宏观调控配件的产量，从而更高效的进行汽车定制。
（5)界面菜单及按钮控制
设计登陆界面以及欢迎、主界面，让所有版块协调有效的工作，并能相互切换。
接下来开始正式进入应用virtools的制作，使用virtools的最新版本virtools 5.0，下载完软件安装包后，按照提示一步步将软件主体，以及各种插件都安装好，尤其是virtools exporter，必须安装好这个可以针对3DS MAX的插件，否则在3DS MAX中做好的模型无法导出virtools所能接受的nmo文件格式。
我们首先来简单的介绍一下virtools的界面及功能菜单，如下图所示：
第5章 结论
课题设计的是一套可以虚拟展示汽车并且提供个性化定制功能的系统，系统将应用于销售大厅的客户终端，即独立打包为exe文件，不需安装任何其他插件，能够独立播放运行；同时也要做出适用于基于网络的电子商务平台，便于网站使用，达到快速通过网络传输和宣传的效果。设计采用虚拟现实技术，利用virtools软件进行设计制作，最终完成一个可以供用户完成虚拟交互的个性化定制的系统。
在研究汽车虚拟展示的数字表现与制作的过程中，遇到了很多难题，通过对相关方面的渐渐深入的学习，有了很大的提升，但一些方面还是存在着不足，主要表现在以下几方面：
(l)个性化定制系统使用虚拟现实技术表现。改善了现存的定制系统缺乏交互性与直观性的状况。基于虚拟现实的个性化定制系统，用户可以自由旋转查看自己定制的个性化的汽车，并且可以随时更改汽车的配件并且实时的显示出来，从而用户可以得到实时而准确的定制信息反馈。
(2)虚拟现实展示技术需要在基于网络的推广时，要尽量减小文件的大小，但又要保证模型的真实度，利用贴图和烘焙技术可以使我们既能够减小了文件的大小，又能让模型尽可能真实，同时还能降低模型开发的重复工作量。
(3)通过设计开发汽车虚拟展示系统，我对 virtools这款三维交互软件有了一些认识。Virtools是一款让设计师与程序师更高效沟通的设计工具，流程图式的行为模块降低了虚拟现实系统开发的难度，经过本系统的开发实践，为应用virools开发更多功能丰富的系统提供了很重要的实践经验。
当然汽车虚拟定制系统也存在着一些问题：
(l) 要求较高的使用环境
本汽车虚拟定制系统使用即时渲染功能，来达到自由展示的目的，对于电脑硬件，特别是显卡的要求较高，因此可能会限制系统的推广和普及。
(2)三维仿真效果不够真实
三维模型汽车作为虚拟定制系统的主角，应该能够展示出像真实汽车一样逼真的外观效果以及一些小细节，由于本人并没有能力买下virtools的完整版，virtools自带的材质效果远达不到3DS MAX中的逼真效果，当然可能也是因为我的技术有待提高，在以后的学习中我将继续寻求这方面的实现方法。
(3)个性化定制功能的丰富度有待提高
个性化定制的功能项还不够全面，还有一些汽车市场上常见的定制如内饰的定制、音响的定制、空调的定制等，主要是因为我的技术能力有限，我的时间有限，以后我会利用业余时间继续完善系统。
（4）系统中的概念设计
系统中的后台管理功能是我想的一个概念设计，用以帮助厂商实时的监控产品的销量、及受关注度，从而能够让厂商高效的调整产品型号的产量，降低风险。由于我的技术有限，还无法实现这一功能。以后有待完善。
系统最后的定制完成发送邮件功能也是一个概念设计，定制系统不应该只是一个用于展示产品的系统，更应该记录下用户的定制信息，并将其发送给经销商，从而真正的完成定制。但由于绑定邮箱发送邮件这种功能需要跟邮箱技术对接，目前我能力、技术有限，只好暂时搁置，日后会继续探索。
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