1. VR沉浸感和交互作用產生的原理:
最開始,觀看一個虛擬的創造內容是通過平面顯示器的,隨著曲面屏技術的成熟,開發人員將產生的畫面投影到一個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,從而產生更加立體的效果。但是這個體驗需要很大型的設備支持,同時成本很高,也很昂貴,又必須在固定的空間中提樣;這幾年,隨著VR顯示頭盔蓬勃發展,價格更低、效果更號;更加有沉浸式,VR眼鏡也越來越流行起來。
這種VR眼鏡能夠達到更好的沉浸感的原理是什么呢?
我們看到,VR眼鏡,主要通過三方面來達到沉浸感的目的:
1)通過凸透鏡來放大人眼看到的即時圖像范圍,現在的VR眼鏡大概會產生90-120度范圍的圖像視野,這樣的視野大概和一個良好的三通道環幕投影系統產生的效果差不多,不過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)通過頭部的陀螺儀,當人轉動頭部時,陀螺儀能夠及時的通知圖像生成引擎,及時的更新畫面,從而使人感覺到,自己是在看一個環繞的虛擬空間,從而產生360度的三維空間感。
3)左右眼每一時刻看到的圖像是不一樣的,是兩幅區別左右眼位置的不同頭像,從而產生很強烈的立體縱深感。
以上三個原因,就是VR眼鏡的沉浸特點。
2. 關于沉浸感和交互作用的定義
對于這兩個名詞的定義,我認為大概可以如此解釋:
1)所謂沉浸感
使用戶處于一個四維的虛擬世界之內,用戶各種感覺器官、特別是視覺器官對虛擬世界發生適應性正向反饋。
就目前的VR眼鏡來講,主要通過兩方面來達到沉浸感的目的:
- 一是通過經過放大的顯示屏技術,能夠在用戶眼前顯示出一個放大的局部虛擬時間景象,目前顯示視場角在90-110度左右,在這個顯示范圍內,主要通過三維引擎技術,產生實時的立體圖像。
- 二是通過和頭部的位姿傳感采集的數據配合,讓三維引擎響應頭部轉動方向(和當前頭部位置變化),以很高的頻率實時改變顯示的三維頭像,用戶頭部轉動的角度剛好和三維引擎模擬的三維畫面視覺一致,讓用戶覺得放佛是通過一個大窗口在觀察一個虛擬的三維世界。
2)所謂交互作用
用戶通過動作、手勢、語言等人類自然的方式能夠與虛擬世界進行有效的溝通。
通常來講,用戶的雙手動作,雙腳行走,在虛擬世界中產生用戶能夠理解的變化,用戶就認為該虛擬世界對用戶發生了反饋,那么用戶的動作和虛擬世界對用戶的反饋,組合在一起,就形成一次交互作用
那么主題來了,要達到目前VR眼鏡所具有的沉浸互動效果,是需要有一整套軟件和內容的配合。
3. 如何生成符合VR要求的虛擬世界
生成一個三維的虛擬世界,自從三維游戲誕生時,就不缺乏工具,基本可以認為,凡是具備三維構建和渲染能力的圖形學引擎,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,還能夠產生聲音,模擬物理現象等功能,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EA公司重制過的引擎
- Avalanche Engine,
- Mt Framework引擎,鬼泣游戲大家知道吧?就是這個做的
- 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)還有一堆開放源代碼的渲染引擎,有興趣的同學可以下載下來嘗試下:
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算機操作系統API和顯卡驅動接口構建的,目的是方便上層應用開發人員快速生產內容,在引擎和操作系統之間,其實普遍還有一層中間件,基礎圖形接口:
在windowsPC和移動操作系統上,是directx基礎圖像api
在工業領域,在linux、蘋果PC和IPhone上,在安卓操作系統上,是一系列OpenGL基礎圖形接口(移動端為opengl es,是簡化的opengl版本)
幾乎所有引擎都是基于上述兩者或者其中之一進行構建的。
4.最主流的VR開發引擎
上述引擎由于其難易程度,功能完善度,開發成本等原因,在經歷了長時間的興衰過程后,目前最為流行和最適合開發VR內容的三大引擎為:
Unity | Unreal Engine | CryEngine |
在手機游戲爆發的時代,迅速崛起,成為開發游戲最多最為流程的引擎 ,其主要特點為: 不開源 上手容易 多平臺開發容易
| 目前的unreal第四代版本大有青出于藍之勢,依然是引擎中的No.!。 其特點簡單歸納為: 開放源代碼 軟件體系完整,不太需要額外插件。 視覺表現和功能都極為強大 上手入門不易 | 最牛逼的孤島引擎了,其代表作在效果上,大部分人認為比unreal更強,其特點概括為: 開放源代碼 編輯器強大 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VR的支持力度如何?
上述三大引擎在不同程度上,已經內置對VR的支持;
Unity | Unreal Engine | CryEngine |
內置 SteamVR插件 | 內置SteamVR插件 內置OSVR插件 | 內置OSVR插件 |
有了上述引擎提供的SteamVR和OSVR插件原生支持,開發者無需擔憂跟不上VR眼鏡中功能API和設備本身的發展變化,可利用插件打造兼容不同設備的虛擬現實體驗。
teamVR插件是什么?
SteamVR 是Value公司的一個VR 游戲平臺,其開源SDK 是,OpenVR,OpenVR SDK是由原本的SteamWorks SDK更新而來,其包含對幾大VR設備的支持和封裝,這樣開發者可以不用面對具體的設備接口,而只需要面對 OpenVR SDk的統一接口了,該SDK 包含了對HTC VIVE和Oculus Rift開發者版本的支持,也包含Steam VR的控制器及定位設備的支持。相關的API是以C++實作,已有C++經驗的開發人員可以直接 學習。
OSVR插件是什么?
雷蛇及其合作伙伴聯合創建了一個虛擬現實開放式平臺:OSVR開源虛擬現實系統(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)及其他虛擬現實的設備,包括Oculus rift DK2和Vrvana Totem。
有了上述主流引擎和專用VR插件,那么你就可以開始學習VR開發了。
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