《VR虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景設(shè)計(jì)與制作》 課件 第二章 虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景項(xiàng)目制作流程和搭建技術(shù)

第二章虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景項(xiàng)目制作流程和搭建技術(shù)目錄contents1虛擬現(xiàn)實(shí)硬件分析3虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景設(shè)計(jì)項(xiàng)目制作流程2虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景軟件分析2021年6月1日，浙江省經(jīng)濟(jì)和信息化廳發(fā)布《浙江省數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展“十四五”規(guī)劃》，提出聚焦醫(yī)療、教育、旅游、應(yīng)急等領(lǐng)域，推動(dòng)5G、人工智能、AR/VR等新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施在遠(yuǎn)程會(huì)診、無線監(jiān)護(hù)、遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)、全息課堂、古建文物數(shù)字觀覽、應(yīng)急處置演練等典型場(chǎng)景的融合應(yīng)用。課程導(dǎo)入01虛擬現(xiàn)實(shí)硬件分析掌握常用的虛擬現(xiàn)實(shí)硬件設(shè)備的種類掌握虛擬現(xiàn)實(shí)硬件設(shè)備的基本參數(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)硬件設(shè)備主要包括三部分：主機(jī)系統(tǒng)、頭戴式顯示器（HeadMountedDisplay，HMD）和交互設(shè)備。主機(jī)系統(tǒng)是指?jìng)€(gè)人計(jì)算機(jī)、控制器等，是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的引擎。常見的交互設(shè)備有操縱桿、追蹤儀、數(shù)據(jù)手套、動(dòng)作捕捉設(shè)備、眼動(dòng)儀等。虛擬現(xiàn)實(shí)硬件設(shè)備現(xiàn)代主流的虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式顯示器（簡(jiǎn)稱頭顯）設(shè)備主要包括兩類：PCVR和VR一體機(jī)。PCVR頭顯有OculusRift（于2021年停售，OculusQuest2可支持連接計(jì)算機(jī)）、HTCVive、ValveIndex、PSVR和HPReverbG2。VR一體機(jī)主要由外置圖像定位，由顯示器、處理器、揚(yáng)聲器、電池、陀螺儀等硬件構(gòu)成。市面上的VR一體機(jī)主要以O(shè)culus和Pico為主。頭戴式顯示器頭戴式顯示器外置激光定位頭顯通過外置的激光發(fā)射器對(duì)設(shè)備進(jìn)行定位，其特點(diǎn)是速度快、位置準(zhǔn)，缺點(diǎn)是成本高。外置圖像處理定位頭顯通過外置攝像頭對(duì)拍攝頭盔和手柄上的光點(diǎn)進(jìn)行定位。內(nèi)置圖像處理定位頭顯通過頭盔上的攝像頭拍攝畫面的變化來定位頭盔運(yùn)動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)是不需要外置其他設(shè)備，缺點(diǎn)是定位精度低。按照目前頭顯定位技術(shù)的不同，可將虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯分為三類：外置激光定位頭顯、外置圖像處理定位頭顯和內(nèi)置圖像處理定位頭顯?？刂破鱒ive控制器Touch控制器其他配件空間定位基站串流盒空間定位基站采用激光來定位用戶在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景里的位置；串流盒用于連接HTCVive頭盔和主機(jī)，將虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容串流給頭盔。虛擬現(xiàn)實(shí)硬件的基本參數(shù)自由度分辨率視野FOV刷新率幀率FPS自由度決定了物體的移動(dòng)方向數(shù)，在三維中，移動(dòng)方向數(shù)可以用于表示物體與平面XY、XZ和YZ的角度，以及物體在x、y和z軸上與原點(diǎn)的距離。自由度是用于衡量定位系統(tǒng)功能和性能的重要指標(biāo)之一。自由度3-DOF和6-DOF兩種不同自由度的跟蹤區(qū)別分辨率是指虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯屏幕的像素?cái)?shù)量，是影響圖像清晰度的關(guān)鍵指標(biāo)之一。在其他條件相同的情況下，分辨率越高，清晰度就越高。視野（FieldOfVision，F(xiàn)OV）是指人眼能看到虛擬內(nèi)容的可視范圍。視野分為水平視野和垂直視野。一般人的視野范圍為200°，而FOV的數(shù)值會(huì)直接影響人的沉浸感，市面上大多數(shù)頭顯的視野范圍為100°～120°。分辨率和視野幀率（FramePerSecond，F(xiàn)PS）是指每秒顯示多少幅圖像。低幀率的顯示器會(huì)使顯示的圖像運(yùn)動(dòng)斷斷續(xù)續(xù)，高幀率的顯示器會(huì)使顯示的圖像運(yùn)動(dòng)更加連貫。為防止用戶頭暈，一般虛擬現(xiàn)實(shí)硬件要保持高幀率，至少為90fps。刷新率是指顯示器每秒刷新或重繪圖像的次數(shù)，單位是赫茲（Hz）。刷新率越高，圖像越穩(wěn)定，顯示越清晰。目前市面上的虛擬現(xiàn)實(shí)硬件的刷新率為90Hz。幀率和刷新率通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，我知道了主流的虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯設(shè)備主要包括兩類：_________和________。我知道了虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的定位方式主要有三種，分別是________、________和________。我知道了虛擬現(xiàn)實(shí)硬件的基本參數(shù)有________、分辨率、視野、________和________。任務(wù)小結(jié)請(qǐng)根據(jù)所學(xué)內(nèi)容，通過查找資料分析HTCVive和OculusQuest2兩款VR頭顯的參數(shù)性能。挑戰(zhàn)任務(wù)任務(wù)小結(jié)02虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景軟件技術(shù)了解常用三維建模軟件了解常用貼圖繪制軟件了解虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容創(chuàng)作平臺(tái)3DMax是3DStudioMax的簡(jiǎn)稱。3DMax軟件主要特點(diǎn)：（1）對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的配置要求比較低。（2）性價(jià)比較高。（3）比較容易上手，對(duì)新手很友好。（4）建模功能靈活強(qiáng)大。（5）能夠使用V-Ray材質(zhì)，制作出非常真實(shí)的材質(zhì)效果。（6）能夠配合V-Ray燈光模擬現(xiàn)實(shí)生活中的光照效果。（7）兼容性好。（8）擁有豐富的模型庫(kù)和材質(zhì)庫(kù)。Maya軟件作為世界頂級(jí)的三維動(dòng)畫制作軟件，集三維計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、建模、仿真和渲染于一體。Maya軟件應(yīng)用的領(lǐng)域非常廣，可以應(yīng)用于專業(yè)的影視廣告、角色動(dòng)畫、電影特技等領(lǐng)域。Maya軟件主要特點(diǎn)：（1）校準(zhǔn)良好的用戶界面。（2）功能全面。（3）Maya軟件建模簡(jiǎn)單且可塑性強(qiáng)。（4）Maya軟件不需要第三方插件就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能，尤其是在視覺特效方面不需要額外的插件成本。（5）Maya軟件渲染質(zhì)量高。（6）Maya軟件本身的成本較高。（7）Maya軟件對(duì)電腦硬件配置要求比較高M(jìn)aya三維中的材質(zhì)和紋理貼圖主要用于描述對(duì)象表面的物質(zhì)狀態(tài)，以及構(gòu)造真實(shí)世界中自然物質(zhì)表面的視覺表象。一個(gè)優(yōu)秀的模型為場(chǎng)景搭建提供了一個(gè)好的開端，而合適且自然的貼圖會(huì)為繪制的場(chǎng)景“錦上添花”，優(yōu)秀的模型和合適的貼圖是相輔相成的，兩者都很重要。常用制作紋理貼圖的軟件有Photoshop、Mari、ZBrush、Mudbox、BodyPaint、SubstancePainter等。貼圖繪制軟件虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容創(chuàng)作平臺(tái)的實(shí)質(zhì)是虛擬現(xiàn)實(shí)引擎，即以底層編程語言為基礎(chǔ)的一種通用開發(fā)平臺(tái)，它包括各種硬件交互接口、圖形數(shù)據(jù)管理和繪制模塊、功能設(shè)計(jì)模塊、網(wǎng)絡(luò)接口等功能。常用的虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容創(chuàng)作工具有Unity、UE4、Vrml等。虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容創(chuàng)作平臺(tái)通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，我知道了完成虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景搭建需要用到__________軟件、__________軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容創(chuàng)作平臺(tái)，而虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容創(chuàng)作平臺(tái)的實(shí)質(zhì)是__________。常用的三維建模軟件主要有3DMax、_______等，常用的貼圖繪制軟件主要有________、Mari等，常用的虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容創(chuàng)作平臺(tái)主要有________、________和VT等。任務(wù)小結(jié)03虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景設(shè)計(jì)項(xiàng)目制作流程掌握虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景搭建主要流程掌握各類軟件在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景搭建中的主要作用掌握本書中的場(chǎng)景建模制作完整流程虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景搭建專業(yè)流程模型優(yōu)化：在三維建模軟件內(nèi)建立的模型是沒經(jīng)過優(yōu)化的高精度模型（簡(jiǎn)稱高模），由于高模面數(shù)太多，將面數(shù)都顯示出來對(duì)計(jì)算機(jī)性能的考驗(yàn)很大，很可能出現(xiàn)計(jì)算機(jī)死機(jī)等狀況，因此需要對(duì)模型面數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以加快整個(gè)系統(tǒng)的渲染速度，減少系統(tǒng)負(fù)荷。視覺制作：主要包括材質(zhì)繪制、材質(zhì)貼圖、燈光搭建，最后通過渲染查看制作效果。