1. VR沉浸感和交互作用產(chǎn)生的原理:
最開(kāi)始,觀看一個(gè)虛擬的創(chuàng)造內(nèi)容是通過(guò)平面顯示器的,隨著曲面屏技術(shù)的成熟,開(kāi)發(fā)人員將產(chǎn)生的畫(huà)面投影到一個(gè)弧形甚至是球形屏幕上;或者在這些屏幕上疊加左右眼分別的圖像,從而產(chǎn)生更加立體的效果。但是這個(gè)體驗(yàn)需要很大型的設(shè)備支持,同時(shí)成本很高,也很昂貴,又必須在固定的空間中提樣;這幾年,隨著VR顯示頭盔蓬勃發(fā)展,價(jià)格更低、效果更號(hào);更加有沉浸式,VR眼鏡也越來(lái)越流行起來(lái)。
這種VR眼鏡能夠達(dá)到更好的沉浸感的原理是什么呢?
我們看到,VR眼鏡,主要通過(guò)三方面來(lái)達(dá)到沉浸感的目的:
1)通過(guò)凸透鏡來(lái)放大人眼看到的即時(shí)圖像范圍,現(xiàn)在的VR眼鏡大概會(huì)產(chǎn)生90-120度范圍的圖像視野,這樣的視野大概和一個(gè)良好的三通道環(huán)幕投影系統(tǒng)產(chǎn)生的效果差不多,不過(guò)VR眼鏡要更加貼近人眼一些,人眼被干擾的可能性大大降低
2)通過(guò)頭部的陀螺儀,當(dāng)人轉(zhuǎn)動(dòng)頭部時(shí),陀螺儀能夠及時(shí)的通知圖像生成引擎,及時(shí)的更新畫(huà)面,從而使人感覺(jué)到,自己是在看一個(gè)環(huán)繞的虛擬空間,從而產(chǎn)生360度的三維空間感。
3)左右眼每一時(shí)刻看到的圖像是不一樣的,是兩幅區(qū)別左右眼位置的不同頭像,從而產(chǎn)生很強(qiáng)烈的立體縱深感。
以上三個(gè)原因,就是VR眼鏡的沉浸特點(diǎn)。
2. 關(guān)于沉浸感和交互作用的定義
對(duì)于這兩個(gè)名詞的定義,我認(rèn)為大概可以如此解釋:
1)所謂沉浸感
使用戶處于一個(gè)四維的虛擬世界之內(nèi),用戶各種感覺(jué)器官、特別是視覺(jué)器官對(duì)虛擬世界發(fā)生適應(yīng)性正向反饋。
就目前的VR眼鏡來(lái)講,主要通過(guò)兩方面來(lái)達(dá)到沉浸感的目的:
- 一是通過(guò)經(jīng)過(guò)放大的顯示屏技術(shù),能夠在用戶眼前顯示出一個(gè)放大的局部虛擬時(shí)間景象,目前顯示視場(chǎng)角在90-110度左右,在這個(gè)顯示范圍內(nèi),主要通過(guò)三維引擎技術(shù),產(chǎn)生實(shí)時(shí)的立體圖像。
- 二是通過(guò)和頭部的位姿傳感采集的數(shù)據(jù)配合,讓三維引擎響應(yīng)頭部轉(zhuǎn)動(dòng)方向(和當(dāng)前頭部位置變化),以很高的頻率實(shí)時(shí)改變顯示的三維頭像,用戶頭部轉(zhuǎn)動(dòng)的角度剛好和三維引擎模擬的三維畫(huà)面視覺(jué)一致,讓用戶覺(jué)得放佛是通過(guò)一個(gè)大窗口在觀察一個(gè)虛擬的三維世界。
2)所謂交互作用
用戶通過(guò)動(dòng)作、手勢(shì)、語(yǔ)言等人類自然的方式能夠與虛擬世界進(jìn)行有效的溝通。
通常來(lái)講,用戶的雙手動(dòng)作,雙腳行走,在虛擬世界中產(chǎn)生用戶能夠理解的變化,用戶就認(rèn)為該虛擬世界對(duì)用戶發(fā)生了反饋,那么用戶的動(dòng)作和虛擬世界對(duì)用戶的反饋,組合在一起,就形成一次交互作用
那么主題來(lái)了,要達(dá)到目前VR眼鏡所具有的沉浸互動(dòng)效果,是需要有一整套軟件和內(nèi)容的配合。
3. 如何生成符合VR要求的虛擬世界
生成一個(gè)三維的虛擬世界,自從三維游戲誕生時(shí),就不缺乏工具,基本可以認(rèn)為,凡是具備三維構(gòu)建和渲染能力的圖形學(xué)引擎,都可以生成三維的虛擬圖像世界,很多引擎擁有完整的游戲引擎功能,不僅僅限于圖像方面,還能夠產(chǎn)生聲音,模擬物理現(xiàn)象等功能,這些目前還存在于世的引擎包括但不限于:
1)世界上最知名的引擎排名前十,其中包括各大游戲公司出品的引擎:
- The Dead Engine,美國(guó)EA公司重制過(guò)的引擎
- Avalanche Engine,
- Mt Framework引擎,鬼泣游戲大家知道吧?就是這個(gè)做的
- Anvil引擎,UBsoft的引擎
- EGO引擎
- 寒霜引擎
- CryEngine
- IW引擎
- 頑皮狗引擎
- Unreal Engine
2)還有一堆開(kāi)放源代碼的渲染引擎,有興趣的同學(xué)可以下載下來(lái)嘗試下:
OGRE、Irrlicht、Panda3D、Crystal Space、jME、Blender Game Engine、Reality Factory、The Nebula Device 2、RealmForge、OpenSceneGraph
何謂引擎:
這些引擎都是基于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)API和顯卡驅(qū)動(dòng)接口構(gòu)建的,目的是方便上層應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員快速生產(chǎn)內(nèi)容,在引擎和操作系統(tǒng)之間,其實(shí)普遍還有一層中間件,基礎(chǔ)圖形接口:
在windowsPC和移動(dòng)操作系統(tǒng)上,是directx基礎(chǔ)圖像api
在工業(yè)領(lǐng)域,在linux、蘋(píng)果PC和IPhone上,在安卓操作系統(tǒng)上,是一系列OpenGL基礎(chǔ)圖形接口(移動(dòng)端為opengl es,是簡(jiǎn)化的opengl版本)
幾乎所有引擎都是基于上述兩者或者其中之一進(jìn)行構(gòu)建的。
4.最主流的VR開(kāi)發(fā)引擎
上述引擎由于其難易程度,功能完善度,開(kāi)發(fā)成本等原因,在經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的興衰過(guò)程后,目前最為流行和最適合開(kāi)發(fā)VR內(nèi)容的三大引擎為:
Unity | Unreal Engine | CryEngine |
在手機(jī)游戲爆發(fā)的時(shí)代,迅速崛起,成為開(kāi)發(fā)游戲最多最為流程的引擎 ,其主要特點(diǎn)為: 不開(kāi)源 上手容易 多平臺(tái)開(kāi)發(fā)容易
| 目前的unreal第四代版本大有青出于藍(lán)之勢(shì),依然是引擎中的No.!。 其特點(diǎn)簡(jiǎn)單歸納為: 開(kāi)放源代碼 軟件體系完整,不太需要額外插件。 視覺(jué)表現(xiàn)和功能都極為強(qiáng)大 上手入門不易 | 最牛逼的孤島引擎了,其代表作在效果上,大部分人認(rèn)為比unreal更強(qiáng),其特點(diǎn)概括為: 開(kāi)放源代碼 編輯器強(qiáng)大 入門難 |
三多:插件多、資源多、文檔多 | 文檔不少 | 文檔并不多 |
上述三種引擎對(duì)VR的支持力度如何?
上述三大引擎在不同程度上,已經(jīng)內(nèi)置對(duì)VR的支持;
Unity | Unreal Engine | CryEngine |
內(nèi)置 SteamVR插件 | 內(nèi)置SteamVR插件 內(nèi)置OSVR插件 | 內(nèi)置OSVR插件 |
有了上述引擎提供的SteamVR和OSVR插件原生支持,開(kāi)發(fā)者無(wú)需擔(dān)憂跟不上VR眼鏡中功能API和設(shè)備本身的發(fā)展變化,可利用插件打造兼容不同設(shè)備的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。
teamVR插件是什么?
SteamVR 是Value公司的一個(gè)VR 游戲平臺(tái),其開(kāi)源SDK 是,OpenVR,OpenVR SDK是由原本的SteamWorks SDK更新而來(lái),其包含對(duì)幾大VR設(shè)備的支持和封裝,這樣開(kāi)發(fā)者可以不用面對(duì)具體的設(shè)備接口,而只需要面對(duì) OpenVR SDk的統(tǒng)一接口了,該SDK 包含了對(duì)HTC VIVE和Oculus Rift開(kāi)發(fā)者版本的支持,也包含Steam VR的控制器及定位設(shè)備的支持。相關(guān)的API是以C++實(shí)作,已有C++經(jīng)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)人員可以直接 學(xué)習(xí)。
OSVR插件是什么?
雷蛇及其合作伙伴聯(lián)合創(chuàng)建了一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)放式平臺(tái):OSVR開(kāi)源虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(Open-Source Virtual Reality)。OSVR旨在支持軟件插件(Unity 3D、虛幻引擎4和英雄引擎(HeroEngine)、輸入硬件(Sixsense和Leap Motion等)及其他虛擬現(xiàn)實(shí)的設(shè)備,包括Oculus rift DK2和Vrvana Totem。
有了上述主流引擎和專用VR插件,那么你就可以開(kāi)始學(xué)習(xí)VR開(kāi)發(fā)了。
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