基于雙觸摸屏的三維虛擬場(chǎng)景設(shè)計(jì)裝配系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及三維虛擬場(chǎng)景設(shè)計(jì)裝配領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雙觸摸屏的虛擬場(chǎng)景設(shè)計(jì)裝配方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]場(chǎng)景設(shè)計(jì)裝配是將虛擬物體添加和放置到用于制作動(dòng)畫或游戲的虛擬場(chǎng)景中的過程?，F(xiàn)在無論是在游戲、動(dòng)畫、廣告宣傳還是建筑設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，場(chǎng)景裝配與三維建模已經(jīng)分成了兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的階段，所以現(xiàn)如今業(yè)內(nèi)都是基于一個(gè)已存在的對(duì)象庫進(jìn)行場(chǎng)景裝配。
[0003]現(xiàn)在一般采用的場(chǎng)景裝配方式有兩種，一種是基于二維鼠標(biāo)鍵盤界面進(jìn)行操縱，這種方式有著大量的菜單、模式、部件需要切換，這對(duì)于初學(xué)者來說會(huì)有畏懼感。
[0004]另一種場(chǎng)景裝配方式是利用觸摸屏的高自由度進(jìn)行3d操縱，但是都擺脫不了在觸摸屏上進(jìn)行三維直接操作的弊端，如手指的遮擋問題等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了基于雙觸摸屏的三維虛擬場(chǎng)景設(shè)計(jì)裝配系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)將場(chǎng)景裝配操作分別安排在二維和三維窗口上，分別位于兩個(gè)屏幕上。二維窗口中顯示場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的平面圖，用戶只需要在該窗口中使用簡(jiǎn)單的手勢(shì)操作便可實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的操作。三維窗口中實(shí)時(shí)顯示二維窗口設(shè)計(jì)的三維場(chǎng)景，用戶也可在其上進(jìn)行攝像機(jī)手勢(shì)操作，實(shí)現(xiàn)所見即所得。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0007]基于雙觸摸屏的三維虛擬場(chǎng)景設(shè)計(jì)裝配系統(tǒng)，包括:
[0008]二維場(chǎng)景繪制單元，利用虛擬場(chǎng)景二維平面草圖裝配虛擬場(chǎng)景環(huán)境或直接在繪制面板繪制二維虛擬場(chǎng)景；
[0009]三維場(chǎng)景顯示單元，該單元與二維場(chǎng)景繪制單元的二維場(chǎng)景形成映射，通過數(shù)字建模的方式搭建虛擬環(huán)境，并在虛擬環(huán)境中繪制三維場(chǎng)景；
[0010]漫游單元，通過觸控屏幕在三維窗口的虛擬場(chǎng)景中漫游，觀察虛擬場(chǎng)景裝配效果；
[0011]三維場(chǎng)景導(dǎo)出單元，用于對(duì)三維場(chǎng)景顯示單元中的場(chǎng)景進(jìn)行指定格式的導(dǎo)出，便于使用三維虛擬場(chǎng)景進(jìn)行下一步的虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)計(jì)。
[0012]所述二維場(chǎng)景繪制單元包括:
[0013]墻壁繪制單元:用于對(duì)虛擬場(chǎng)景中的墻壁進(jìn)行繪制，及使用該單元的菜單提供的功能配合觸控操作對(duì)墻壁進(jìn)行調(diào)整；
[0014]模型添加單元:用于對(duì)虛擬場(chǎng)景中的模型進(jìn)行添加，及使用該單元的菜單提供的功能配合觸控操作對(duì)模型進(jìn)行調(diào)整。
[0015]地板添加單元:用于對(duì)虛擬場(chǎng)景中的地板進(jìn)行添加，及使用該單元的菜單提供的功能配合觸控操作對(duì)地板進(jìn)行調(diào)整；
[0016]天花板添加單元:用于對(duì)虛擬場(chǎng)景中的天花板進(jìn)行添加，及使用該單元的菜單提供的功能配合觸控操作對(duì)天花板進(jìn)行調(diào)整。
[0017]基于雙觸摸屏的三維虛擬場(chǎng)景設(shè)計(jì)裝配方法，包括:
[0018]步驟一:獲得三維虛擬場(chǎng)景的場(chǎng)景平面設(shè)計(jì)圖并作為場(chǎng)景設(shè)計(jì)裝配的繪制模板；
[0019]步驟二:根據(jù)場(chǎng)景平面設(shè)計(jì)圖在二維場(chǎng)景繪制單元中繪制或調(diào)整虛擬場(chǎng)景墻壁，實(shí)時(shí)在虛擬環(huán)境中生成二維墻壁；
[0020]步驟三;通過地板添加單元添加場(chǎng)景所需的地板；
[0021]步驟四:通過模型添加單元添加虛擬場(chǎng)景中的模型，并通過觸控操作進(jìn)行模型調(diào)整；
[0022]步驟五:通過天花板添加單元添加虛擬場(chǎng)景中的天花板；
[0023]步驟六:通過漫游單元使用觸控屏幕在三維窗口的虛擬場(chǎng)景中漫游觀察虛擬場(chǎng)景裝配效果;如果虛擬場(chǎng)景的裝配效果沒有達(dá)到設(shè)定要求，重復(fù)步驟二到步驟五，直到達(dá)到指定效果；
[0024]步驟七:保存三維場(chǎng)景的二維設(shè)計(jì)圖并導(dǎo)出三維場(chǎng)景。
[0025]所述步驟一的具體方法為:
[0026](1-1)若有三維場(chǎng)景的二維平面設(shè)計(jì)圖，將其導(dǎo)入并作為草圖；
[0027](1-2)若有之前通過本系統(tǒng)編輯保存過的設(shè)計(jì)圖，打開設(shè)計(jì)圖繼續(xù)進(jìn)行編輯；
[0028](1-3)若無三維場(chǎng)景的二維平面設(shè)計(jì)圖，也無已編輯的保存好的設(shè)計(jì)圖，直接在系統(tǒng)中新建場(chǎng)景。
[0029]所述步驟二的具體方法為:
[0030](2-1)墻壁草圖的繪制:采用單線描圖方式繪制場(chǎng)景二維平面圖的墻壁，并利用橡皮筋技術(shù)和吸附技術(shù)提高繪制準(zhǔn)確度；
[0031](2-2)完成墻壁草圖繪制后，選定二維平面圖的墻壁頂點(diǎn)進(jìn)行拖動(dòng)調(diào)整，改變?nèi)S場(chǎng)景中的墻壁位置；
[0032](2-3)繪制不規(guī)則的曲面墻壁時(shí)，通過調(diào)整二維場(chǎng)景中對(duì)應(yīng)墻壁的直線進(jìn)行調(diào)整。
[0033](2-4)修改繪制好的閉合墻壁時(shí)，選擇命令配合觸摸手勢(shì)進(jìn)行操作。
[0034]所述步驟四的具體方法為:
[0035](4-1)切換進(jìn)入模型繪制模式；
[0036](4-2)通過二維場(chǎng)景繪制單元打開已繪制好所有墻壁的二維場(chǎng)景平面圖，選中模型庫中或二維平面圖中已有的模型對(duì)象進(jìn)行操作，對(duì)該模型對(duì)象的操作同步至服務(wù)器上的三維場(chǎng)景建模單元。
[0037]所述步驟六的具體方法為:
[0038](6-1)切換進(jìn)入漫游模式；
[0039](6-2)拖動(dòng)二維平面圖上出現(xiàn)的腳丫圖片，改變?nèi)S場(chǎng)景中攝像機(jī)的位置；
[0040](6-3)在三維窗口中執(zhí)行上下、左右滑動(dòng)的觸摸手勢(shì)實(shí)現(xiàn)在三維場(chǎng)景中抬頭、低頭及轉(zhuǎn)頭的模擬效果。
[0041]所述步驟(2-1)中繪制場(chǎng)景二維平面圖的墻壁的具體方法為:
[0042](21-1)按照墻壁順序依次觸摸繪制二維平面圖的墻壁頂點(diǎn)，所述墻壁頂點(diǎn)為三維場(chǎng)景中兩面墻之間的墻角；[0043 ] (21-2)獲取二維平面中每個(gè)觸摸點(diǎn)的二維坐標(biāo)，存入墻壁頂點(diǎn)列表；
[0044](21-3)利用橡皮筋技術(shù)，在每個(gè)觸摸點(diǎn)和上一個(gè)觸摸點(diǎn)之間自動(dòng)繪制二維墻壁(顯示為兩點(diǎn)間的一條線段)，并在三維場(chǎng)景中實(shí)時(shí)顯示對(duì)應(yīng)的三維單面墻壁;利用吸附技術(shù)，當(dāng)觸摸點(diǎn)與首次觸摸點(diǎn)距離在一個(gè)閾值范圍內(nèi)時(shí)，兩點(diǎn)自動(dòng)吸附重合為一點(diǎn)，此時(shí)二維墻壁組成一個(gè)多邊形，該墻壁頂點(diǎn)輸入完畢。
[0045]所述步驟(2-2)中調(diào)整二維平面圖的墻壁頂點(diǎn)的具體方法為:
[0046](22-1)完成場(chǎng)景中所有墻壁的直線墻繪制后，選擇移動(dòng)頂點(diǎn)命令，此命令結(jié)束前不能對(duì)墻壁進(jìn)行繪制操作；
[0047](22-2)長(zhǎng)按需要調(diào)整位置的二維墻壁頂點(diǎn)，該頂點(diǎn)進(jìn)入編輯狀態(tài)，拖動(dòng)到需調(diào)整的位置后停止觸摸即完成墻壁頂點(diǎn)調(diào)整操作，同時(shí)三維場(chǎng)景中的墻壁也會(huì)根據(jù)改動(dòng)的頂點(diǎn)自動(dòng)做出實(shí)時(shí)修改；
[0048]所述步驟(2-3)中繪制不規(guī)則的曲面墻壁的具體方法為:
[0049 ] (23-1)選擇生成曲面墻命令；
[0050](23-2)長(zhǎng)按需要修改為曲面墻的墻壁對(duì)應(yīng)在二維平面圖中的邊，待該邊進(jìn)入編輯狀態(tài)時(shí)，拖動(dòng)該邊直到曲線邊達(dá)到預(yù)期效果時(shí)松開；同時(shí)三維場(chǎng)景中的墻壁也會(huì)根據(jù)改動(dòng)后的二維曲線邊自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的曲面墻壁。
[0051]所述步驟(2-4)中修改繪制好的閉合墻壁的具體方法為:
[0052](24-1)選擇墻壁模式下的“刪除單面墻”命令；
[0053](24-2)在二維平面圖中觸摸選擇要?jiǎng)h除的單面墻，該面墻對(duì)應(yīng)的二維平面圖中的線條會(huì)清除，三維場(chǎng)景中對(duì)應(yīng)的墻壁也會(huì)清除。
[0054](24-3)再次進(jìn)入繪制墻壁模式；
[0055](24-4)默認(rèn)以剛刪除的墻壁的起點(diǎn)作為繼續(xù)繪制墻壁的起點(diǎn)，單線描圖至觸摸點(diǎn)與被刪除墻壁的重點(diǎn)重合，至此修改完畢。
[0056]所述步驟(4-2)中選中模型庫中或二維平面圖中已有的模型對(duì)象進(jìn)行操作的具體過程如下:
[0057](42-1)切換至模型操作模式，打開模型庫，選中要放置在三維虛擬場(chǎng)景中的模型的二維表示圖，拖動(dòng)圖片至模型放置位置；
[0058](42-2)長(zhǎng)按二維平面圖中的模型表示圖，待該圖片周圍出現(xiàn)模型調(diào)整面板后，松開原選中的圖片，使用面板上對(duì)應(yīng)的命令調(diào)出相應(yīng)子級(jí)面板對(duì)該模型進(jìn)行平移、縮放、旋轉(zhuǎn)操作。
[0059]本發(fā)明的有益效果:
[0060]I為設(shè)計(jì)者提供基于多點(diǎn)觸控的交互界面，交互性強(qiáng)。
[0061]2采用雙屏筆記本電腦作為系統(tǒng)硬件載體，移動(dòng)性強(qiáng)，不受時(shí)間地點(diǎn)限制。
[0062]3該發(fā)明裝配場(chǎng)景時(shí)的大部分操作都是基于水平的觸摸屏，而三維場(chǎng)景的效果顯示位于豎直的屏幕上，符合人體工學(xué)原理，降低了使用疲勞性，提高了場(chǎng)景裝配效率。
[0063]4該發(fā)明所搭建的三維虛擬場(chǎng)景可以導(dǎo)出為指定格式的模型文件，便于使用三維虛擬場(chǎng)景進(jìn)行下一步的虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)計(jì)。
【附圖說明】
[0064]圖1為本發(fā)明最終效果示意圖；
[0065]圖2為本發(fā)明流程框架的示意圖；
[0066]圖3為本發(fā)明的二維場(chǎng)景繪制單元示意圖；
[0067]圖4為本發(fā)明單元框架圖。
【具體實(shí)施方式】
:
[0068]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0069]本發(fā)明對(duì)場(chǎng)景裝配中的必要操作進(jìn)行分類，保留三維的部分操作，將一些操作降低維度至二維上進(jìn)行處理，以設(shè)計(jì)一種初學(xué)者易于學(xué)習(xí)，熟練者能提高工作效率的多點(diǎn)觸控應(yīng)用程序。
[0070]三維虛擬場(chǎng)景設(shè)計(jì)裝配系統(tǒng)，如圖4所示，包括:
[0071]二維場(chǎng)景繪制單元，利用虛擬場(chǎng)景二維平面草圖勾勒虛擬場(chǎng)景環(huán)境或直接在設(shè)計(jì)畫布上繪制二維虛擬場(chǎng)景;所述二維場(chǎng)景繪制單元包括:墻壁繪制單元:用于對(duì)虛擬場(chǎng)景中的墻壁進(jìn)行繪制及調(diào)整;模型添加單元:用于對(duì)虛擬場(chǎng)景中的模型進(jìn)行添加和變換調(diào)整;地板添加單元:用于對(duì)虛擬場(chǎng)景中的地板進(jìn)行添加及調(diào)整;天花板添加單元:用于對(duì)虛擬場(chǎng)景中的天花板進(jìn)行添加及調(diào)整；
[0072]三維場(chǎng)景建模