徐州市第一中學(xué) 許洪嘉

0 引言

虛擬現(xiàn)實（VR，Virtual Reality)技術(shù)是一種新型計算機仿真技術(shù)，通過對三維世界的模擬創(chuàng)造出一種嶄新交互系統(tǒng)。他利用計算機Unity技術(shù)生成一種模擬環(huán)境，是一種多元信息融合的交互式三維動態(tài)視景和實體行為系統(tǒng)仿真，并使用戶沉浸其中與電腦產(chǎn)生交互的環(huán)境。VR技術(shù)可以使人產(chǎn)生強烈的代入感，隨著21世紀(jì)的到來，人們對科技的發(fā)展驅(qū)使著智能的進步；也推動三維技術(shù)的發(fā)展。可以說21世紀(jì)是VR技術(shù)的重要發(fā)展時期，也是人們真正邁入智能，邁入科技的一個時期。

1 VR市場現(xiàn)狀

隨著社會的發(fā)展，人類在一步步帶動著商業(yè)的發(fā)展，像現(xiàn)在眾多的網(wǎng)上購物琳瑯滿目。讓人沉浸其中，欲罷不能。但為什么不能在現(xiàn)實生活中帶入科技元素呢？在商場中很多衣物都是靜態(tài)的，需要親自穿上去演示才能真正知道這衣服到底適不適合你。但假若你配上一副可以讓你輕松換衣的眼鏡呢，你就不必為此而煩惱，只需要輕輕一按，便會在你的眼前投射出你換裝的模樣，甚至可以切換你想要的場景，讓你從多方面品鑒你自己，不必再讓自己陷入換衣服的尷尬處境中.這豈不美哉？

所以用VR技術(shù)的強烈代入感可以讓更多人為之青睞?，F(xiàn)在眾多博物館就采用VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)來實現(xiàn)人與展品的近距離接觸，利用各個細節(jié)來向人們展示。在商場中就可以采用這項技術(shù)，使人們從冰冷的櫥窗里領(lǐng)略到商品的吸引力，便可以擴大市場。例如：北京理工大學(xué)利用透視式頭盔等顯示設(shè)備在增強現(xiàn)實技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)虛擬數(shù)字圓明園系統(tǒng)；任波等人結(jié)合ARToolKit開發(fā)工具實現(xiàn)了增強現(xiàn)實地產(chǎn)樣板房展示系統(tǒng)；李江等人利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)了一個恐龍博物館。所以在人們購物的同時，增強人們的觀察與感知能力。本文在人們購物的基礎(chǔ)上融入虛擬現(xiàn)實技術(shù)。提出一種將商品與VR相結(jié)合的展示方式，并探討利用VR與Unity混合所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，該方法打破了傳統(tǒng)的櫥窗展示系統(tǒng)，采用虛擬與現(xiàn)實互相交替，使得用戶擁有更好的體驗。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 VR商場系統(tǒng)開發(fā)框架

商場展覽互動系統(tǒng)中虛擬漫游模板的開發(fā)基于Unity平臺，Unity是一款可以設(shè)計背景與環(huán)境，與一些增強現(xiàn)實的工具生相結(jié)合生成虛擬現(xiàn)實世界。

首先通過Maya等三維軟件完成建模與貼圖，設(shè)計商場服務(wù)環(huán)境，將模型設(shè)計好后在導(dǎo)出fbx格式文件，將文件導(dǎo)入Unity中。第二步再采用Unity軟件與C#設(shè)計選定目標(biāo)與FPS，要先導(dǎo)入一個目標(biāo)。也就是瞄準(zhǔn)器，然后在這個瞄準(zhǔn)器上用C#進行編程使這個瞄準(zhǔn)器可以有選定目標(biāo)的效果再轉(zhuǎn)化為SDK形式。第三步，在untiy3D中，調(diào)整擺放模型，構(gòu)建出想要的虛擬場景。利用C#腳本編寫游戲邏輯，實現(xiàn)準(zhǔn)星的制作和與模型之間的交互。導(dǎo)入Google Cardboard SDK，將系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為VR模式。第四步，導(dǎo)出APK，在手機上運行，結(jié)合Cardboard，以實現(xiàn)與場景的交互，體現(xiàn)在VR下的購物的真實性與沉浸感。

圖1 VR商場系統(tǒng)開發(fā)框架流程圖

2.2 虛擬現(xiàn)實環(huán)境的構(gòu)建

虛擬商場環(huán)境的構(gòu)建是一整個環(huán)節(jié)比較重要的一步，因為環(huán)境的質(zhì)量就決定了虛擬場景的搭建效果，與商場的漫游系統(tǒng)也息息相關(guān)。

在本文中，所有商品與環(huán)境要用到Maya建模軟件實現(xiàn)，在制作模型的過程中要考慮模型的真實性，因為這代表了一個商品的好壞，與虛擬現(xiàn)實的代入感。特別是商品的質(zhì)感與顏色，光亮度都決定了顧客對一個商品的評價。

同時也要運用Maya軟件，Maya軟件是用于動畫的效果，是一款三維動畫軟件，是渲染真實性的一款軟件。用于三維建模，再將模型導(dǎo)入Unity的軟件當(dāng)中，以實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實環(huán)境的建模。

圖2 虛擬試衣模型

3 功能設(shè)計

圖3 虛擬試衣的環(huán)境搭建圖

系統(tǒng)分為三大模塊，總體架構(gòu)如圖4所示：

圖4 系統(tǒng)總體功能模塊

VR版商場交互系統(tǒng)有三個板塊：

第一個便是室內(nèi)場景漫游板塊，根據(jù)Maya技術(shù)設(shè)計的模板具有強烈的沉浸感，以及增強現(xiàn)實的交互感而提升對家居模型的體驗，商場的虛擬漫游模塊使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，把客觀上并不存在的景物運用計算機技術(shù)，在用戶面前展現(xiàn)更無與倫比的室內(nèi)場景，使你能見到更加寬廣的商場購物平臺。利用攝像頭采集場景，在用戶面前生成虛擬環(huán)境，使人沉浸在虛擬的商場環(huán)境中。

基于預(yù)先做好的虛擬家居場景，游覽者可以在商場中向前、向后，向任意方向移動，或是用手機調(diào)整視角，當(dāng)你要從虛擬環(huán)境回到現(xiàn)實中時，只需要按下轉(zhuǎn)化按鍵，便可以在現(xiàn)實與虛擬之間自由切換。

第二個是虛擬試衣模塊，當(dāng)你進入店面時，你可以使用預(yù)先設(shè)置好的手機APK準(zhǔn)星自動選擇你心怡的衣物，自然，你在虛擬環(huán)境中可以使用準(zhǔn)星挑選，旁邊附加的便是選擇衣服的材質(zhì)與顏色，當(dāng)然還有你所需要的Size。這些選擇都是可以用準(zhǔn)星自由選擇與操控的。

最后最重要的自然是自適應(yīng)場景切換模塊。根據(jù)預(yù)先設(shè)計的衣物編好對應(yīng)的場景，這些自然都要用Maya軟件來制作。當(dāng)你選中一件衣服時，它會自動跳轉(zhuǎn)到適應(yīng)的場景中去，來體現(xiàn)你對這件衣服的感受。當(dāng)然你也可以自己主動選擇場景，看這件衣服到底適合在哪里去穿著，從多方面來審視自己的物品。

它還可以自動調(diào)節(jié)感光與亮度，讓你可以自由的選擇不同亮度下的衣物，依從編寫的程序，他會根據(jù)你的膚色來自動調(diào)節(jié)，使你不必拘泥于現(xiàn)實中亮度的干擾，能從更多的方面去觀察。

4 實驗結(jié)果及分析

本系統(tǒng)在unity上開發(fā)，最終到處到android移動端真機測試，通過GoogleCardboard觀看最終的結(jié)果。這種VR體驗方式簡單便攜，可以不受展覽環(huán)境的限制，擁有更加豐富的使用范圍。

圖5 CardBoard紙盒眼鏡

4.1 Cardboard介紹

Cardboard可以說是VR設(shè)備的最初產(chǎn)品，其基本實現(xiàn)原理是在橫置的手機屏幕上分屏顯示出左右眼對應(yīng)的畫面，再分別通過盒子中凸透鏡投射到人眼中，使人所看到的東西呈現(xiàn)立體感。然后通過手機自帶的陀螺儀感應(yīng)器來捕捉頭部的晃動與轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)類似頭戴式VR設(shè)備的沉浸式體驗。總而言之，首先要在手機安裝插件與合成軟件，這樣才能實現(xiàn)立體感的效果（見圖5）。

4.2 VR成像原理：左右眼呈現(xiàn)不同圖像，產(chǎn)生視差，形成立體效果

我們?nèi)祟愔阅軌蚩吹搅Ⅲw的景物，是因為我們的雙眼可以各自獨立看東西，也就是左眼只能看到左眼的景物，而右眼只能看到右眼的景物。因為人類左右兩眼有間距，造成兩眼的視角有些細微的差別，而這樣的差別會讓兩眼個別看到的景物有一點點的位移。而左眼與右眼圖像的差異稱為視差，人類的大腦很巧妙地將兩眼的圖像融合，產(chǎn)生出有空間感的立體視覺效果在大腦中。所以VR的成像便是又電腦合成效果，也可以理解為用兩只攝像機一只捕捉左眼，而另一只捕捉右眼，從而達到視野前后的層次感。

圖6 虛擬現(xiàn)實環(huán)境下的屏幕顯示

4.3 場景展示

場景切換—辦公室場景下，人們可以使用預(yù)先設(shè)置好的瞄準(zhǔn)器選取店面的待售衣服而換裝，當(dāng)你將瞄準(zhǔn)器懸浮在選定的衣服上時，可以點頭，這樣感應(yīng)器便會感應(yīng)到你的動作，自動將你的選取的衣物穿在你的身上。當(dāng)然，你也可以隨意的更換場景，隨意搭配，使消費者滿足心理需求。

圖7 unity中的場景展示

5 小結(jié)

圖8 unity中的開發(fā)截圖

今年是VR技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展之年，目前仍有大量的發(fā)展空間，但是對于VR來說還有些缺陷，VR的硬件還待進一步，比如其配戴后會有明顯的眩暈感，主要原因便是分辨率較低，屏幕的延遲會比較高，我們需要日后的不斷探索與發(fā)掘，此外硬件的空間所占體積也大的多，不方便攜帶，這也是日后需要進步的一個方向。

而在商業(yè)產(chǎn)品中，VR無疑能在其中發(fā)揮更大的作用，本文借助Unity引擎以及VR硬件的合作可以使商品購買服務(wù)更加的流暢，使消費者體驗到更好的視覺感受與消費體驗。希望在未來不斷升級系統(tǒng)，帶來更好的體驗。此項系統(tǒng)搭配大數(shù)據(jù)可以更加方便的為你自動優(yōu)化與選擇你的口味與衣服，使你買衣服更加快捷與方便。在未來，系統(tǒng)項目可以更好地迎合大眾的趣味，以后，不僅可以發(fā)展在商品購物方面，也可以在餐廳等多方面展示自己的商品，為人們帶來更多的服務(wù)與幫助。

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