文章轉載:http://blog.csdn.net/duzixi/article/details/45172359
僅以此係列文章獻給那些想了解虛擬現實(VR, Virtual Reality)的朋友,專業人士及行業人士慎入。
“虛擬現實是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界,
提供使用者關於視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬,
讓使用者如同身歷其境一般,可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物。”
話是這樣說,可虛擬現實(以下簡稱VR)到底是什麼樣的呢?
本系列首先從虛擬現實的應用領域也就是行業開始,分別從相關硬件設備、相關軟件技術等幾個主題層次陸續展
開討論。
由於本人目前的研究方向,所舉的實例更多以Unity引擎爲導向。當然,也有很多VR技術並不是用Unity引擎開
發的。
另外本文所說的VR是寬泛的,也包含增強現實(以下簡稱AR)的內容。
Edited on 2015年06月21日 添加實例若干
應用領域:
虛擬現實的應用領域可以大體分爲展示類、教育類以及管理類等。
每一類都有其各自的特點,這些特點進而會影響其技術實現需求。
- 展示類:
- 展示類的行業應用就是要視覺逼真,就是要炫,就是要外貌協會。相關行業如下:
(1)建築、房地產與家裝行業
現在的城市人往往最缺的是時間,買房這樣的事情也會懶得直接去看。可是不實地看一看怎麼知道這個小區的是
不是自己喜歡的呢?怎麼知道這個房子的格局適不適合自己呢?怎麼知道在這樣的房子裏去佈置自己喜歡的傢俱
會生活的很舒服呢?於是就催生了房地產行業的VR應用。
實例:虛擬現實在房產開發方面的應用 by 中信遠景
視頻: 虛擬現實 unity3d房地產家裝
視頻: Ipad Unity3D 虛擬現實房產展示
相關硬件設備包括:多媒體演示系統、燈光控制系統、觸摸屏一體機、語音同步模型燈光控制系統、模型燈光控
制系統等。
個推測。而如今《傢俱指南》這個移動平臺的應用我們已經可以從App Store上下載到了。
基本原理就是講通過攝像頭照射的房間場景與宜家提供的傢俱模型融合在一起。
從使用的角度來說,對場景照射時的條件有些高,可能性還並不是很理想。
從房地產開發商的角度,VR技術及Unity在建築信息模型(BIM,Building Information
Modeling)中的應
用也UNITE 2015的技術課程中有所介紹。
雖然劉鋼先生強調Unity的自我功能定位是展現與交互而非精準計算,但Unity依然可以在BIM相關領域中發揮其
作用。
- 三維渲染,宣傳展示
- 虛擬施工,有效協同
- 碰撞檢查,減少返工
而對於精度要求不高的計算,Unity引擎及腳本完全可以輕鬆勝任。
比如實時計算地面距離吊燈的距離,沙發到茶几的距離等等。
(2)服裝行業
很多朋友都有這樣的體會,網上買衣服,模特穿的很好看,而買回來自己一穿完全不是那個效果。試想,如果網
上衣服能完全按照你的身材(各種維)試穿一下,擺上幾個POSE就像實體店照鏡子一樣會怎樣?VR技術可以實
現這一切。當然,從技術上說,這對材質,Shader以及動態網格模型的要求都要高於一般的遊戲,但卻是非常貼
近民生的一個行業。
示例:虛擬試衣間
注意:上面這個圖只是一個“示例”而非“實例”,還沒有做到模型隨用戶變化和衣物隨人體模型變化以及360
度多視角的程度。
試衣的虛擬應用若想實現的完美相對來說會比較難,因爲真人的3D模型是不一樣,同一個衣服3D模型穿在不同
人形身上自然也就不同。
同時還要考慮衣服自身的物理質感(柔軟或者僵硬)和渲染質感。
逼真程度控制在70%~80%是相對容易的,而再往上就需要一點點的技術細節處理和難點突破了。
相關參賽作品:第十二屆“挑戰杯”省賽作品 《面向真人的三維虛擬試衣技術及系統》
除此之外,在服裝設計上也可以應用VR技術來輔助設計。
相關論文:《基於unity平臺的三維模擬技術在服裝設計方面的應用》
甚至還可以定製自己的衣服,走進全民服裝設計的新時代。
其實市面上專門用於服裝設計的3D軟件已經有很多了,在服裝設計的專業度上,Unity引擎本身肯定有很多不足
之處。
但Unity引擎的交互性、邏輯性,以及Unity5的新的渲染系統帶來的展現力及其與其他內容的結合(例如和上一
個部分房地產行業結合,決定參加某個特定的高檔晚會在什麼樣的場景下穿什麼樣的禮服合適)將是Unity引擎
可以發揮的地方。
(3)汽車行業
這次UNITE 2015上拿到一張傳單即《奔馳攜手Three Glasses(眼鏡)投入千萬基金舉辦VR大賽》。VR在汽車行
業的應用已經體現在了很多方面。從面向最終客戶的汽車展示、汽車駕駛場景漫遊到面向設計開發人員的方針模
擬,都離不開VR技術。有代表性的,福特公司就在這個方面做了大量的工作,在此只展示一張圖片。
實例:福特採用3D虛擬現實技術
網址:http://auto.hexun.com/2013-05-17/154237309.html
(4)影視演藝行業
我們所熟知的太多的電影都用到了基於VR技術的影視特效。僅樂客VR一家公司(網
《大鬧天宮》《一九四二》《畫皮2》等多項影視作品中屢屢施展。
這些技術也同樣用在大型晚會、演唱會的舞臺美術效果上。
實例:
而另一方面,一個藝術與技術碰撞的領域——新媒體藝術中也用到了VR技術。
UNITE 2015上現場表演的《繼承之物》轟動全場,讓人們看到了更廣大的創作空間。未能現場觀看的朋友也可
以通過網絡視頻一飽眼福。
去年(14年)10月份聽Unity朱培軍老師介紹互動電影的時候還只是個概念,沒想到現在已經市場化,並打
着“7D”的旗號公然招商引資了。
消費者不只是被動的看着,感受着,還可以手持紅外槍機打電影中的敵人,且有排名積分機制。
顯然這已經遠遠超出了傳統電影的界限,而“電影”和“遊戲”的感念也變得更加模糊起來。
實時交互,意味着實時渲染,這一點就需要靠3D引擎來完成,傳統電影的製作技術是無法滿足的。
該行業對VR的要求是酷炫的視聽效果和對觀賞者的影響力。因而,對設計開發者來說不僅要在技術上精湛,還需
要有基本的藝術素養。
(5)旅遊行業
你想足不出戶遊遍大江南北麼?虛擬旅遊滿足你。虛擬旅遊不僅可以降低各個方面的旅遊成本,給行動不便的人
羣旅遊的機會,還會避免看景不成看人心煩的尷尬。當然,虛擬旅遊同樣可以應用於導遊培訓,就是接下來教育
類的應用部分。
實例:《三維數字旅遊模擬教學》 by 北京鼎盛諾藍科技有限公司
- 教育類:
- 相對於展現類來說,教育類的VR技術應用對視覺效果的要求並不那麼高。但是應用領域特點往往要求仿真
- 計算的嚴密性(例如航空航天醫療),以及精準邏輯模型的提煉(例如,災難應急系統)。
(1)醫療行業
醫療是一個很特殊的行業,也是最貼近民生的行業。醫生的培訓長期以來一直都是重要的課題。例如高難度高風
險的外科手術醫生,傳統的培訓方式是用人或動物的屍體來進行解剖授課與培訓。但真實的外科手術是活體的,
有本質上的差異。以下是來自香港中文大學的研究員給出的虛擬醫療系統解決方案。
實例:虛擬醫療系統 助醫生掌握技術
(2)應急救援行業
地震、火災、水災.... 這些看似小概率事件的天災人禍,一旦發生給生命財產安全帶來的損害都是災難性的。而對
於這樣的事情人們往往沒有直接經驗教訓的積累,也不希望有真實體驗。可一旦發生了應該怎麼辦呢?VR技術下
的仿真場景會告訴你
。
實例:煤礦應急救援仿真——中視典數字科技
(3)軍工行業
先進技術往往都是先軍用再民用,這個行業我不多說,原因你懂得。
(4)航空航天
飛機的造價是高昂的,飛機的駕駛充滿着危險,對於新人尤爲如此。因而
實例:
(5)電力系統
這個信息點是在UNITE 2015大會上和一位同行朋友聊天的過程中無意中獲取到的。由於對該行業不了
解,就不多說了,直接上例子。
實例:國內第一個3D電力安全技能培訓系統 by 福建省電力有限公司
(6)科學研究
科學實驗是近現代自然科學家們進行科學研究的慣用手法。但對於某些學科領域,實驗的設備是昂貴的,實驗的
條件創造是艱難的,有時還伴隨着高危險性。對於這種情況,基於VR技術的仿真就發揮了作用。
實例:哈工程 “核科學與技術教學中心”
受自然科學的影響,人文社會學科也講究用數字說話。而數據可視化及情景再現也是一種仿真模式。
例如:根據人們的行蹤數據信息仿真出一個地區或者商場的人流及消費行爲習慣,從而更好的進行規劃。說到
這,跟下面的第三類就息息相關了。
(7)兒童教育
兒童教育要求簡單易用,視覺鮮明靈活多變。VR技術在這個領域的應用通常是以AR(增強現實)的形式表現
的。例如,從紙質的卡牌到電子3D卡牌的轉變,從實體積木到虛擬積木等玩具形態的轉變,也將是一個趨勢。
而家長也再也不用擔心屋子的凌亂了,因爲這一切都是VR技術在電子設備上搞定的。當然,長時間使用電子設備
對兒童身體健康(其實也不只是兒童)的影響仍然是一個有待研究的重要課題。
實例:互動學習教材 by 曼恆
- 管理監控類:
- 宏觀而直觀的展現往往能夠給決策者特供更多有價值的決策依據。管理監控類的VR技術應用關鍵點也在於
- 對現實世界的模型提煉,包括相關控制參數的設置與設計等多個方面。顯然這些都已經不是單純的技術實現
- 範疇,而是涉及到理論範疇。所以一個合理有效的管理監控解決方案應當由理論研究者和技術實現者共同配
- 合來完成,比如我們常說的“校企合作”。
(1)城市規劃與交通管理
有沒有覺得以北京爲首的大城市的交通已經讓人忍無可忍了呢?交通管理已經不是哪個路口投入幾個交警或協警
層面的問題了。從早期的城市規劃到後續的交通管理,是一個龐雜的系統工程。可是沒有建設好之前,沒有發生
交通事故之前,誰知道會怎麼樣?VR技術來幫你。從基於GIS系統的基礎數據層到展現,可以爲管理和決策者提
供一個基於系統仿真的決策預測平臺。
實例:道路橋樑規劃方案分析對比
(2)小區管理
小區管理可以說是城市規劃的一個縮影。目前能夠想到在管理中應用VR技術的肯定是高檔小區了。該領域更加關
注業主的居住舒適度,整個小區的資源調度(例如停車位)等內容。這一領域在業界也被稱之爲“小區網絡化管
理”。
(3)古建復原
其實這個應用領域的分類非常模糊,這裏從古建築的復原主體的角度姑且放在管理監控類。
實例:
4. 工業仿真:
(1)機械製造業
傳統工業的設計製作,爲了看設計的好不好,合不合適,往往會先做出一個樣品。樣品OK了,再投入批量生
產。但如果問題在樣品製作階段反反覆覆,那麼成本代價是可想而知的。
(2)石油化工業
實例:
(3)船舶海洋
VR實驗室已經成爲主流高校船舶海洋工程專業的一個主要可研建設組成部分。
實例:
大連理工大學 船舶海洋工程學院 VR實驗室
小結:
一位學生看過了這次UNITE 2015 的VR展之後,感慨道到感覺所有領域都可以用到VR。其實說得很有道理。本
文雖然儘可能的列舉了VR在多個行業中的應用,但這些也絕不是全部。無論對於現在,還是未來。並且行業與行
業之間也是有相關性的,對於一個綜合的解決方案來說,這一點體現的尤爲明顯。
從使用Unity引擎的角度來說,一個實際的解決方案往往不是用單一技術或工具軟件完成的。明確軟件功能定
位,把準自我能力與方向定位,是在不斷革新的技術浪潮中找到自我職業規劃方向的關鍵。
下一篇對VR的討論主題是硬件設備,也是一個概覽綜述的形式,敬請期待。
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