资源简介

(共27张PPT)
第二章
虚拟现实场景项目制作流程
和搭建技术
目录
contents
1
虚拟现实硬件分析
3
虚拟现实场景设计项目制作流程
2
虚拟现实场景软件分析
2021 年 6 月 1 日，浙江省经济和信息化厅发布《浙江省数字基础设施发展“十四五”规划》，提出聚焦医疗、教育、旅游、应急等领域，推动 5G、人工智能、AR/VR 等新技术基础设施在远程会诊、无线监护、远程互动教学、全息课堂、古建文物数字观览、应急处置演练等典型场景的融合应用。
课程导入
01
虚拟现实硬件分析
掌握常用的虚拟现实硬件设备的种类
掌握虚拟现实硬件设备的基本参数
虚拟现实硬件设备主要包括三部分：主机系统、头戴式显示器（Head Mounted Display，HMD）和交互设备。
主机系统是指个人计算机、控制器等，是虚拟现实系统的引擎。
常见的交互设备有操纵杆、追踪仪、数据手套、动作捕捉设备、眼动仪等。
虚拟现实硬件设备
现代主流的虚拟现实头戴式显示器（简称头显）设备主要包括两类：PCVR 和 VR 一体机。
PCVR 头显有 Oculus Rift（于 2021 年停售，Oculus Quest2 可支持连接计算机）、HTC Vive、Valve Index、PSVR 和 HP Reverb G2。
VR 一体机主要由外置图像定位，由显示器、处理器、扬声器、电池、陀螺仪等硬件构成。市面上的 VR 一体机主要以 Oculus 和 Pico为主。
头戴式显示器
头戴式显示器
外置激光定位头显
通过外置的激光发射器对设备进行定位，其特点是速度快、位置准，缺点是成本高。
外置图像处理定位头显
通过外置摄像头对拍摄头盔和手柄上的光点进行定位。
内置图像处理定位头显
通过头盔上的摄像头拍摄画面的变化来定位头盔运动，优点是不需要外置其他设备，缺点是定位精度低。
按照目前头显定位技术的不同，可将虚拟现实头显分为三类：外置激光定位头显、外置图像处理定位头显和内置图像处理定位头显。
控制器
Vive 控制器
Touch 控制器
其他配件
空间定位基站
串流盒
空间定位基站采用激光来定位用户在虚拟现实场景里的位置；串流盒用于连接 HTC Vive 头盔和主机，将虚拟现实内容串流给头盔。
虚拟现实硬件的基本参数
自由度
分辨率
视野FOV
刷新率
帧率
FPS
自由度决定了物体的移动方向数，在三维中，移动方向数可以用于表示物体与平面 XY、XZ 和 YZ 的角度，以及物体在 x、y 和 z 轴上与原点的距离。自由度是用于衡量定位系统功能和性能的重要指标之一。
自由度
3-DOF和6-DOF两种不同自由度的跟踪区别
分辨率是指虚拟现实头显屏幕的像素数量，是影响图像清晰度的关键指标之一。在其他条件相同的情况下，分辨率越高，清晰度就越高。
视野（Field Of Vision，FOV）是指人眼能看到虚拟内容的可视范围。视野分为水平视野和垂直视野。一般人的视野范围为 200°，而 FOV 的数值会直接影响人的沉浸感，市面上大多数头显的视野范围为 100°～120°。
分辨率和视野
帧率（Frame Per Second，FPS）是指每秒显示多少幅图像。低帧率的显示器会使显示的图像运动断断续续，高帧率的显示器会使显示的图像运动更加连贯。为防止用户头晕，一般虚拟现实硬件要保持高帧率，至少为 90fps。
刷新率是指显示器每秒刷新或重绘图像的次数，单位是赫兹（Hz）。刷新率越高，图像越稳定，显示越清晰。目前市面上的虚拟现实硬件的刷新率为 90Hz。
帧率和刷新率
通过本项目的学习，我知道了主流的虚拟现实头显设备主要包括两类： _________和________ 。我知道了虚拟现实系统的定位方式主要有三种，分别是________、________和________。我知道了虚拟现实硬件的基本参数有________、分辨率、视野、________和________。
任务小结
请根据所学内容，通过查找资料分析 HTC Vive 和 Oculus Quest2两款 VR 头显的参数性能。
挑战任务
任务小结
02
虚拟现实场景软件技术
了解常用三维建模软件
了解常用贴图绘制软件
了解虚拟现实内容创作平台
3D Max 是 3D Studio Max 的简称。
3D Max
软件主要特点：
（1）对计算机系统的配置要求比较低。
（2）性价比较高。
（3）比较容易上手，对新手很友好。
（4）建模功能灵活强大。
（5）能够使用 V-Ray 材质，制作出非常真实的材质效果。
（6）能够配合 V-Ray 灯光模拟现实生活中的光照效果。
（7）兼容性好。
（8）拥有丰富的模型库和材质库。
Maya 软件作为世界顶级的三维动画制作软件，集三维计算机动画、建模、仿真和渲染于一体。Maya 软件应用的领域非常广，可以应用于专业的影视广告、角色动画、电影特技等领域。
Maya
软件主要特点：
（1）校准良好的用户界面。
（2）功能全面。
（3）Maya 软件建模简单且可塑性强。
（4）Maya 软件不需要第三方插件就可以实现复杂功能，尤其是在视觉特效方面不需要额外的插件成本。
（5）Maya 软件渲染质量高。
（6）Maya 软件本身的成本较高。
（7）Maya 软件对电脑硬件配置要求比较高
Maya
三维中的材质和纹理贴图主要用于描述对象表面的物质状态，以及构造真实世界中自然物质表面的视觉表象。一个优秀的模型为场景搭建提供了一个好的开端，而合适且自然的贴图会为绘制的场景“锦上添花”，优秀的模型和合适的贴图是相辅相成的，两者都很重要。
常用制作纹理贴图的软件有Photoshop、Mari、ZBrush、Mudbox、BodyPaint、Substance Painter等。
贴图绘制软件
虚拟现实内容创作平台的实质是虚拟现实引擎，即以底层编程语言为基础的一种通用开发平台，它包括各种硬件交互接口、图形数据管理和绘制模块、功能设计模块、网络接口等功能。
常用的虚拟现实内容创作工具有Unity、UE4、Vrml等。
虚拟现实内容创作平台
通过本项目的学习，我知道了完成虚拟现实场景搭建需要用到__________软件、__________软件和虚拟现实内容创作平台，而虚拟现实内容创作平台的实质是__________。常用的三维建模软件主要有3D Max、_______等，常用的贴图绘制软件主要有________、Mari 等，常用的虚拟现实内容创作平台主要有________、________和 VT 等。
任务小结
03
虚拟现实场景设计项目制作流程
掌握虚拟现实场景搭建主要流程
掌握各类软件在虚拟现实场景搭建中的主要作用
掌握本书中的场景建模制作完整流程
虚拟现实场景搭建专业流程
模型优化：在三维建模软件内建立的模型是没经过优化的高精度模型（简称高模），由于高模面数太多，将面数都显示出来对计算机性能的考验很大，很可能出现计算机死机等状况，因此需要对模型面数进行优化，以加快整个系统的渲染速度，减少系统负荷。
视觉制作：主要包括材质绘制、材质贴图、灯光搭建，最后通过渲染查看制作效果。
本书中的场景建模
本书中的场景建模制作主要有以下四个阶段：建筑模型构建、交通工具模型构建、场景整合构建及虚拟现实概念场景渲染。
通过本项目的学习，我知道了场景搭建专业流程，主要有 _____、
建模、_______、_______、引擎开发、________这几个步骤。
任务小结
THANKS

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