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        基于AR/VR 技術(shù)的分析模塊開(kāi)發(fā)和應(yīng)用*

        2021-01-25 03:39:40馮莉穎馬立堯黃業(yè)榮
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2021年5期
        關(guān)鍵詞:試衣服裝設(shè)計(jì)效果

        馮莉穎,馬立堯,黃業(yè)榮

        (1.海南科技職業(yè)大學(xué),海南 海口 571126;2.海南大學(xué),海南 ???571126;3.沙巴大學(xué),馬來(lái)西亞 亞庇 88670)

        隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展,掀起了新一輪的數(shù)字革命。但是在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中,新數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用還是會(huì)存在著一定的問(wèn)題。需要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的調(diào)整。與此同時(shí),互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和普及,讓很多行業(yè)開(kāi)始積極轉(zhuǎn)變之前的發(fā)展模式,引入新技術(shù)以達(dá)到改革的目標(biāo),采用AR/VR 技術(shù)就是一種比較好的創(chuàng)新嘗試。

        1 AR/VR 技術(shù)理論基礎(chǔ)

        通常情況下大都會(huì)認(rèn)為計(jì)算機(jī)技術(shù)是AR/VR 技術(shù)的核心,可以借助于三維圖生成技術(shù)以及高分辨顯示等相關(guān)技術(shù),通過(guò)傳感設(shè)備來(lái)構(gòu)建起更加逼真的虛擬環(huán)境,讓用戶(hù)在聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)等全方位的感受下,產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué),還可以給對(duì)象提供智能交互三維空間技術(shù)。如果從比較簡(jiǎn)單的方面去理解,可以認(rèn)為AR/VR 技術(shù)是通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)構(gòu)建起虛擬環(huán)境,完成交互。

        不管做出什么實(shí)體行為,在虛擬世界當(dāng)中都可以同步匹配,而且VR 設(shè)備還有著很明顯的不透光性,把外部的真實(shí)世界和用戶(hù)真正隔離,讓用戶(hù)可以完全處于虛擬環(huán)境當(dāng)中來(lái)。AR 技術(shù)則可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互,對(duì)現(xiàn)實(shí)世界起到增強(qiáng)作用。把虛擬和顯示世界當(dāng)中的相關(guān)信息疊加起來(lái),通過(guò)一個(gè)顯示器呈現(xiàn)[1]。AR 技術(shù)可以將平面圖像直接以立體的方式呈現(xiàn),還可以檢索到和看到的這個(gè)圖像相關(guān)的各種信息。

        2 AR/VR 技術(shù)分析模塊設(shè)計(jì)流程

        2.1 對(duì)象梳理過(guò)程

        需要整理科技創(chuàng)新成果,成果包含:設(shè)備與應(yīng)用方面的創(chuàng)新。

        2.2 對(duì)象建模過(guò)程

        (1)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新,需要完成對(duì)象外部、內(nèi)部建模。

        (2)材質(zhì)創(chuàng)新:針對(duì)對(duì)象的材質(zhì)光澤來(lái)進(jìn)行建模。

        (3)應(yīng)用創(chuàng)新:需要針對(duì)對(duì)象的應(yīng)用場(chǎng)景完成建模。

        2.3 交互設(shè)計(jì)過(guò)程

        (1)交互之前的設(shè)計(jì):交互具有明顯變化,側(cè)重對(duì)比變化的征兆。交互若是缺少明顯變化,則是側(cè)重應(yīng)用之前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作的開(kāi)展。

        (2)交互過(guò)程中:可以對(duì)成功的應(yīng)用情況進(jìn)行全面體現(xiàn),要讓成果的創(chuàng)新性得到突顯。

        (3)交互之后,需要體現(xiàn)出應(yīng)用的相關(guān)成效。

        2.4 體驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程

        體驗(yàn)設(shè)計(jì)需要體現(xiàn)出以下幾個(gè)方面的特點(diǎn),分別是:

        第一,沉浸性特點(diǎn)。給用戶(hù)提供觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)以及視覺(jué)方面的模擬,讓用戶(hù)有身臨其境的感覺(jué)。第二,多維性特點(diǎn)。能夠?qū)μ摂M世界當(dāng)中的設(shè)備看得更加立體,還可以看到一些設(shè)備的內(nèi)部具體構(gòu)成情況。第三,互動(dòng)性特點(diǎn)。在虛擬現(xiàn)實(shí)當(dāng)中可以反映用戶(hù)顯示當(dāng)中的一系列活動(dòng),還可以及時(shí)對(duì)動(dòng)作進(jìn)行調(diào)整。

        3 基于AR/VR 技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用分析

        3.1 在服裝設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用情況

        圖1 試衣系統(tǒng)性能對(duì)比[2]

        當(dāng)前社會(huì),人們追求更加個(gè)性化、特色化的服飾,為此時(shí)尚設(shè)計(jì)師的培養(yǎng)顯得尤為重要。目前,高校在服裝設(shè)計(jì)方面的師資力量比較匱乏,缺少良好的實(shí)踐條件,這對(duì)于高校的服裝設(shè)計(jì)教學(xué)必然產(chǎn)生直接的不利影響。服裝設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)教學(xué)本身屬于實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,要求學(xué)生們具備更高的操作能力和實(shí)踐能力,必須要在大量的實(shí)踐活動(dòng)當(dāng)中積累豐富的經(jīng)驗(yàn)。還要在日常教學(xué)當(dāng)中提供更大的實(shí)踐空間,具備相應(yīng)的耗材、設(shè)備器材等。為此,在服裝設(shè)計(jì)教學(xué)當(dāng)中構(gòu)建VR/AR 專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)就是一種非常好的選擇,通過(guò)運(yùn)用VR、AR 技術(shù)沉浸感強(qiáng)、交互性好、虛擬構(gòu)建的特征,建立服裝設(shè)計(jì)素材庫(kù)、構(gòu)建人體三維模型、渲染各類(lèi)面料材質(zhì)效果,綜合運(yùn)用各種色彩,極大程度的滿(mǎn)足學(xué)生對(duì)實(shí)踐耗材的虛擬提供,并以最逼真的效果呈現(xiàn),既達(dá)到學(xué)生實(shí)踐培養(yǎng)目的,又可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約設(shè)備、耗材采購(gòu)成本及制作的時(shí)間成本,通過(guò)少量的投入獲得更高的收獲。

        3.1.1 AR/VR 教學(xué)軟件的應(yīng)用

        在服裝設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)中,CLO 3D 模擬服裝軟件是一款專(zhuān)業(yè)的三維服裝設(shè)計(jì)演示軟件,它擁有模擬設(shè)計(jì)功能,可以為服裝添加飾品、紐扣,通過(guò)動(dòng)態(tài)的人物模擬服裝的展示效果,直觀的設(shè)計(jì)體驗(yàn)方便對(duì)作品進(jìn)行修改。這種技術(shù)就是VR/AR 技術(shù)的一種表現(xiàn),指的是依靠軟件技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的AR/VR 效果等,也是一種能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)交互目標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)三維技術(shù)。當(dāng)然想要開(kāi)發(fā)這樣的軟件,必須要在特定的理論下開(kāi)展,其中就包含了一些相關(guān)的學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ),比如建構(gòu)主義理論、行為主義理論等,另外還包含了虛擬體驗(yàn)、情感認(rèn)知等相關(guān)理論等。

        以CLO 3D 技術(shù)為基礎(chǔ)來(lái)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)服裝設(shè)計(jì)類(lèi)教學(xué)軟件,這是一種具有系統(tǒng)性的工程。選擇教學(xué)內(nèi)容是服裝設(shè)計(jì)教學(xué)軟件設(shè)計(jì)的初步階段,也是最為關(guān)鍵的階段。在訓(xùn)練學(xué)生操作技能的過(guò)程中,需要把虛擬實(shí)踐操作技術(shù)與理論知識(shí)緊密結(jié)合起來(lái),學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)理論當(dāng)中借助于虛擬實(shí)踐技術(shù)來(lái)對(duì)相關(guān)理論提到指導(dǎo)的作用。比如在服裝設(shè)計(jì)教學(xué)當(dāng)中,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其中的一點(diǎn)重要內(nèi)容。傳統(tǒng)的教學(xué)手段是難以在短時(shí)間之內(nèi)讓學(xué)生對(duì)于這一知識(shí)形成全面有效的理解,更無(wú)法讓其在實(shí)踐中當(dāng)中應(yīng)用,還需要采用CLO 3D 技術(shù),以動(dòng)態(tài)方式展示出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)因素,讓學(xué)生們對(duì)于即將學(xué)習(xí)到的知識(shí)有更加全面的了解。

        3.1.2 試衣系統(tǒng)的應(yīng)用

        虛擬試衣軟件的應(yīng)用逐年成熟,日前,中國(guó)、美國(guó)、日本、俄羅斯等國(guó)家均在不同層面參與這一項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)。在虛擬試衣軟件中,除了準(zhǔn)備好高質(zhì)量的人體模型外,其次影響試衣效果的因素,如:服裝是否具有逼真的面料仿真效果、觀看視角的大小、是否用3D 模型展示服裝,服裝與人體模型定位點(diǎn)是否有較高的貼合度、服裝是否可以根據(jù)不同的人體尺寸自動(dòng)縮放。[2]圖1 為目前已有的13種產(chǎn)品性能比對(duì),供該領(lǐng)域研究者參考借鑒。

        服裝設(shè)計(jì)本就是屬于事件性質(zhì)很強(qiáng)的活動(dòng),借助虛擬試衣這一技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建起的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái),可以幫助緩解當(dāng)前成衣制作設(shè)備短缺、成本過(guò)高等問(wèn)題,還可以幫助彌補(bǔ)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)和實(shí)踐中的難點(diǎn)問(wèn)題,即由于學(xué)生掌握工藝成熟度不同,對(duì)面料特性的了解能力不足,制作效果難以把控,為此,采用虛擬試衣的效果渲染,可以充分體現(xiàn)作品設(shè)計(jì)效果,讓教學(xué)的效果得到更大程度的鞏固。我們?cè)谫澰SVR/AR 技術(shù)所擁有的優(yōu)點(diǎn)之外,還需要了解到這種技術(shù)的局限性。并不能完全解決高校教學(xué)當(dāng)中遇到的所有問(wèn)題,所以對(duì)于VR/AR 技術(shù)的應(yīng)用必須要量力而行,同時(shí)還需要謹(jǐn)慎對(duì)待。

        3.2 其他行業(yè)中的應(yīng)用

        VR/AR 技術(shù)已經(jīng)成為了不少行業(yè)當(dāng)中的新寵,其應(yīng)用范圍也變得越來(lái)越廣泛。在醫(yī)療領(lǐng)域、制作領(lǐng)域等方面都是重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)然今后這一技術(shù)還會(huì)更多的領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,為更多人提供服務(wù)。

        國(guó)外有公司發(fā)布了全球市場(chǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是數(shù)據(jù),醫(yī)療保健行業(yè)、制造行業(yè)都是MR 技術(shù)、AR 技術(shù)等應(yīng)用的最前沿領(lǐng)域[4]。表明這些技術(shù)的應(yīng)用是可以幫助克服一些行業(yè)當(dāng)中存在的問(wèn)題,提供更加實(shí)用和具有創(chuàng)造性的方案。報(bào)告當(dāng)中顯示,在AR/VR 技術(shù)的應(yīng)用當(dāng)中,醫(yī)療保健領(lǐng)域是主要的領(lǐng)導(dǎo)者。整個(gè)行業(yè)當(dāng)中這一技術(shù)的應(yīng)用都比較廣泛,從急診室的應(yīng)用,到虛擬忽視以及發(fā)現(xiàn)藥物等。全面改善患者的治療體驗(yàn),降低護(hù)理成本,所以借助于先進(jìn)的技術(shù)讓這一領(lǐng)域可以達(dá)到更高的水平。

        隨著VR/AR 技術(shù)在游戲行業(yè)當(dāng)中的普遍應(yīng)用,今后也會(huì)逐漸朝著娛樂(lè)行業(yè)發(fā)展。不過(guò)讓人們感覺(jué)到比較好的效果是認(rèn)為VR/AR 技術(shù)在工業(yè)的增長(zhǎng)方面起到了很好的推動(dòng)作用。當(dāng)前已經(jīng)有不少企業(yè)選擇制定更加完整的VR/AR 技術(shù),確保其可以在行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中占據(jù)更加顯著的效果[5]。

        4 VR/AR 技術(shù)遇到的問(wèn)題及改善

        當(dāng)前VR/AR 技術(shù)的應(yīng)用范圍已經(jīng)變得越來(lái)越廣泛了,而且呈現(xiàn)出比較明顯的重疊情況和交叉情況。在本次研究當(dāng)中指出,隨著AR 技術(shù)與VR 技術(shù)的不斷發(fā)展,在今后會(huì)形成更加完整和協(xié)調(diào)的學(xué)習(xí)生態(tài)圈。但是VR/AR技術(shù)的應(yīng)用也遭遇到了一定的問(wèn)題。比如當(dāng)人們的VR沉浸感不斷提升,便會(huì)讓用戶(hù)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界產(chǎn)生比較明顯的隔絕感。因此AR 技術(shù)所提供的感受有一定的視覺(jué)局限性,也會(huì)讓其具體的使用范圍受到限制。在這一內(nèi)容基礎(chǔ)上,Mann 等學(xué)者試圖將VR 技術(shù)和AR 技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái),提出了介導(dǎo)現(xiàn)實(shí)理念,但是這一理念經(jīng)常會(huì)被當(dāng)做是虛擬畫(huà)面加虛擬現(xiàn)實(shí)相互結(jié)合的技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中,還是會(huì)面臨著比較大的問(wèn)題,比如運(yùn)算器、控制器以及傳感器等內(nèi)容。一直到2016 年時(shí)才提出了融合技術(shù),從全新的視角來(lái)提出新的解決方案,推動(dòng)了VR/AR 技術(shù)的融合發(fā)展,也就是MR 技術(shù)的發(fā)展。和AR/VR 技術(shù)相比,MR 技術(shù)更加具有優(yōu)越性。

        第一,讓AR 技術(shù)和VR 技術(shù)的轉(zhuǎn)換變得更加自然。ALLoy 技術(shù)的硬件性能可以變得更加優(yōu)越,搭載迷你一體機(jī),配合軟件能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)前主流AR 技術(shù)和VR 技術(shù)等提供的體驗(yàn),所具有的更強(qiáng)大的計(jì)算能力,能夠讓場(chǎng)景的渲染能力變得更高,把真實(shí)世界帶入到數(shù)字世界當(dāng)中,重新塑造虛擬世界。借助于Replay 技術(shù),讓任何角度、位置都可以納入VR 場(chǎng)景和AR 場(chǎng)景,具備實(shí)感攝像頭,同時(shí)具備數(shù)字顯示技術(shù)和裸眼功能,起到介導(dǎo)現(xiàn)實(shí)以及混合現(xiàn)實(shí)的重要作用。

        第二,可以讓VR 技術(shù)和AR 技術(shù)的場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)變得更加自由,利用Inside-out 技術(shù)等,可以完成碰撞檢驗(yàn)實(shí)踐,即便是進(jìn)行任何形式的移動(dòng),都可以具備躲避障礙的功能。不需要價(jià)格更加昂貴而且精良的整套傳感器開(kāi)展位置追蹤,讓環(huán)境配置的難度不斷降低,同時(shí)讓無(wú)縫感知體驗(yàn)不斷提高。還可以讓之前那種由于蒙上VR 設(shè)備讓體驗(yàn)者和現(xiàn)實(shí)隔離之后產(chǎn)生的不確定感不斷降低。

        第三,讓VR 技術(shù)與AR 技術(shù)的個(gè)人操作控制變得更加自由,MR 與擁有更加完善的一體化解決方法。也具備更好的便攜式性能,可以讓用戶(hù)擺脫電纜的束縛,不受到空間的約束,能夠在更大更廣闊的空間當(dāng)中無(wú)拘無(wú)束的體驗(yàn)。也支持自然手勢(shì)交互,體驗(yàn)者也不需要再戴上指環(huán)、手套等,可以精確跟蹤22 個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)動(dòng)作,基本上已經(jīng)能夠現(xiàn)在仍然還在用的比較復(fù)雜的手柄和控制器等,讓體驗(yàn)者的雙手得到解放,用更加敏捷的方式對(duì)VR/AR 世界進(jìn)行操控。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所產(chǎn)生的VR 技術(shù)與AR 技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用,也為人們的生產(chǎn)與生活帶去了很大的便利性。VR/AR 技術(shù)在很多具體領(lǐng)域當(dāng)中都有所應(yīng)用,其中比較具有代表性的是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域與制造業(yè)領(lǐng)域。在本次研究當(dāng)中則是分析了這一技術(shù)在服裝設(shè)計(jì)教學(xué)當(dāng)中的應(yīng)用情況,同時(shí)還明確了今后MR 技術(shù)對(duì)于AR、VR 技術(shù)融合所起到的作用,也確定這將是今后的主要發(fā)展方向。

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