ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ГОРОДА МОСКВЫ
ГИМНАЗИЯ № 1518
РЕАЛИЗАЦИЯ ПРИЛОЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНОЛОГИИ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ
|
|
Проект выполнил
Учащийся 7 «Г» класса
Марков О.К.
|
|
|
Научный руководитель
учитель информатики
|
|
|
Антонова О.С.
|
Москва
2017
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ 4
ГЛАВА 2. СОЗДАНИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНОЛОГИЙ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ 5
ГЛАВА 3. ЭТАПЫ РАБОТЫ 7
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 9
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ 10
ПРИЛОЖЕНИЯ 12
ВВЕДЕНИЕ
Виртуальная реальность (ВР, англ. virtual reality, VR, искусственная реальность) — виртуальный мир, передаваемый человеку через его ощущения: зрение, слух, обоняние, осязание и другие.
Это обуславливает большие перспективы использования виртуальной реальности. Медицина – одна из сфер, в которой технологии виртуальной реальности нашли применение уже в настоящее время. Виртуальные лаборатории имеют множество преимуществ по сравнению с реальным лабораторным оборудованием в образовательном процессе. Или, например, для заблаговременного определения уровня профессиональной и психологической пригодности человека для экстремальных профессий. Растет потребность в программном обеспечении для разнообразных технических средств виртуальной реальности.
Актуальность проекта обусловлена все возрастающей ролью технологии виртуальной реальности среди приложений для мобильных устройств.
Целью проекта является создание собственного приложения для мобильного устройства с использованием технологий виртуальной реальности.
Для достижения данной цели был поставлен ряд задач:
Осуществить сбор материалов для изучения технологии виртуальной реальности;
Проанализировать особенности взаимодействия с приложениями, использующие технологии виртуальной реальности;
Создать собственное приложение с использованием технологий виртуальной реальности.
Практическая значимость работы заключается в предоставлении сверстникам возможности ознакомиться с подборкой источников и самостоятельно, как и я, освоить технологию создания виртуальной реальности.
Структура работы организована таким образом, чтобы дать определение виртуальной реальности, ознакомить с основными решениями, имеющимися на рынке, представить собственную разработку в данной области, рассмотреть значение и перспективы технологии виртуальной реальности, поделиться собственным опытом.
ГЛАВА 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ
Виртуальная реальность имитирует как воздействие, так и реакции на воздействие. Для создания убедительного комплекса ощущений реальности компьютерный синтез свойств и реакций виртуальной реальности производится в реальном времени.
Объекты виртуальной реальности обычно ведут себя близко к поведению аналогичных объектов материальной реальности. Пользователь может воздействовать на эти объекты в согласии с реальными законами физики (гравитация, свойства воды, столкновение с предметами, отражение и т. п.). Однако часто в развлекательных целях пользователям виртуальных миров позволяется больше, чем возможно в реальной жизни (например, летать, создавать любые предметы и т. п.).
Не следует путать виртуальную реальность с дополненной. Их коренное различие в том, что виртуальная конструирует новый искусственный мир, а дополненная реальность лишь вносит отдельные искусственные элементы в восприятие мира реального.
Шлемы виртуальной реальности необходимы для погружения в виртуальный мир, производством которых занимаются множество компаний. Есть 2 вида шлемов виртуальной реальности – шлемы, работающие с мобильными устройствами, и шлемы, работающие с компьютером. Для работы с мобильным устройством требуется его вставить в специальные держатели шлема виртуальной реальности линейным движением. Работают с мобильным устройством такие шлемы виртуальной реальности, как Fibrum Pro, Google Cardboard, Samsung Gear VR. Для работы с компьютером требуется подключить шлем виртуальной реальности через разъем HDMI к компьютеру. Работают с компьютером такие шлемы виртуальной реальности, как Oculus Rift, HTC Vive, Sony HMZ-T3W.
Также для полного погружения в виртуальную реальность и взаимодействия с ней используются разные гарнитуры, к примеру, джойстики (управление), перчатки виртуальной реальности (управление и имитация тактильных ощущений), костюмы виртуальной реальность (имитация тактильных ощущений) и т.п. С помощью них виртуальная реальность больше приближается к реальной, хотя в большинстве случаев человек испытывает дискомфорт по причине большой задержки между поворотами головы и обновлением картинки.
ГЛАВА 2. СОЗДАНИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНОЛОГИЙ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ
Для создания приложения с использованием технологий виртуальной реальности требуется инструмент для разработки трёхмерных приложений, а также SDK (комплект средств разработки), предоставляемый разработчиками шлема виртуальной реальности. Для создания собственного приложения с использованием технологий виртуальной реальности я использовал Unity 5.3.6, а также Fibrum SDK. Эти приложения для разработчиков распространяются бесплатно. В первую очередь, я создал проект и присоединил к нему Fibrum SDK. Данный комплект средств разработки является необходимым элементом приложения с использованием технологий виртуальной реальности, воспроизводимое на шлеме виртуальной реальности Fibrum Pro. После замены основной камеры (Main Camera) в проекте на VR Camera из Fibrum SDK во время работы приложения пользователь будет видеть вид левой камеры (Left Camera) и правой камеры (Right Camera), которые после вставки мобильного устройства в шлем виртуальной реальности будут расположены соответственно за левой и правой линзой шлема виртуальной реальности Fibrum Pro. Из левой камеры (Left Camera) и правой камеры (Right Camera) состоит VR Camera. VR Camera имитирует человеческое зрение, поэтому после запуска приложения с VR Camera, человек, надев шлем виртуальной реальности, будет видеть виртуальный мир также, как и реальный, и все объекты виртуального мира будут казаться пользователю объёмными. VR Camera устраняет дрифты (погрешность гироскопа, акселерометра), то что является важной деталью, так как нестабильный хедтрек создаёт дискомфорт у пользователя шлемом виртуальной реальности. Также с помощью Fibrum SDK возможно добавить множество элементов в проект Unity, облегчающие пользователю восприятие и взаимодействие с виртуальным миром, к примеру, взаимодействие взглядом с виртуальным объектом (при наведении взгляда на объект появляется таймер, по истечении которого выполняется действие), графические подсказки пользователю (к примеру, стрелки) – дело в том, что пользователь, попадая в виртуальный мир, не может сразу сориентироваться, поэтому должны присутствовать простые подсказки и интуитивно-понятное взаимодействие с объектами. Использование ассетов – дополнений к проекту Unity, облегчает создание приложения, поэтому их следует использовать не только новичкам, но и опытным разработчикам. Некоторые текстуры и объекты я взял из ассета под названием Space Graphics Toolkit. После создания виртуального мира в Unity и добавления элементов из Fibrum SDK проект можно назвать готовым. После построения проекта для мобильных устройств приложением можно пользоваться и погрузиться в виртуальный мир с помощью шлема виртуальной реальности Fibrum Pro.
Затем приложение было экспортировано в формат для операционных систем Android и iOS, а также опубликовано в Google Play под названием Solar System VR.
ГЛАВА 3. ЭТАПЫ РАБОТЫ
Для создания приложения с использованием технологий виртуальной реальности требуется инструмент для разработки трёхмерных приложений, а также SDK.
1. Моделирование – это процесс разработки 3Д-модели. Для моделирования использована система Unity.
2. Текстурирование. Текстура—растровое изображение, накладываемое на поверхность полигональной модели для придания ей цвета, окраски или иллюзии рельефа. UV-mapping: трехмерный объект (координаты X, Y, Z) разворачивается на двумерную плоскость (координаты U, V). Цвета картинки проецируются на меш, и полигоны приобретают окраску.
Рисунок 1. Текстурирование
3. Настройка готовых ассетов. Использование ассетов – дополнений к проекту Unity, облегчает создание приложения, поэтому их следует использовать не только новичкам, но и опытным разработчикам. Некоторые текстуры и объекты я взял из ассета Space Graphics Toolkit.
4. Разработка игровой механики. Игровая механика предельно проста. От пользователя не требуется активных действий. Прохождение уровней не предусмотрено. Аудитория приложения – пользователи старше 3 лет, стремящиеся в свободное время приобрести или освежить свои знания о Солнечной системе.
5. Настройка освещения заключается в создании, направлении и настройке виртуальных источников света. В проекте использован направленный свет (Directional Light), представляющий бесконечное множество параллельных друг другу лучей.
6. Динамическая симуляция автоматически рассчитывает взаимодействие игровых объектов с моделируемыми силами выталкивания, гравитации и т.д., а также друг с другом.
7. Рендеринг – процесс построения изображения.
8. Композитинг – совмещение и наложение 3Д-объектов в целостную систему.
9. Вывод итогового изображения на устройство.
10. Построение приложения с поддержкой виртуальной реальности для операционной системы Android и публикация в Google Play.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В заключение хочу отметить, что разработка приложений виртуальной реальности является перспективным направлением, призванным предоставить пользователю опыт, который он не может получить в реальной жизни. Такие приложения могут иметь не только игровое и развлекательное, но также социальное и образовательное значение. Такое приложение я планирую разработать впоследствии.
В перспективе мною намечается доработка приложения – детализация и расширение макета Солнечной системы, а также добавление аудиогида.
Для всех, кто пожелает ознакомиться с моим опытом разработки, результаты опубликованы в моей социальной сети «Беседка» по адресу: https://besedka.net/forum/4-2310-1.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
Для разработчиков приложений [Электронный ресурс] // FIBRUM Limited, URL: http://fibrum.com/sdk?lang=rus (Дата обращения: 18.10.2016).
Время программировать VR/AR пришло [Электронный ресурс] // PC Week, URL: https://www.pcweek.ru/ai/article/detail.php?ID=185725 (Дата обращения: 20.10.2016).
Виртуальная реальность [Электронный ресурс] // Википедия, URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B8%D1%80%D1%82%D1%83%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%80%D0%B5%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C (Дата обращения: 05.11.2016).
Oculus Rift [Электронный ресурс] // Википедия, URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Oculus_Rift (Дата обращения: 29.12.2016).
Шлем виртуальной реальности [Электронный ресурс] // Википедия, URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D0%BB%D0%B5%D0%BC_%D0%B2%D0%B8%D1%80%D1%82%D1%83%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B9_%D1%80%D0%B5%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8 (Дата обращения: 29.12.2016).
Unity (игровой движок) [Электронный ресурс] // Википедия, URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Unity_(%D0%B8%D0%B3%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B6%D0%BE%D0%BA) (Дата обращения: 15.10.2016).
Fibrum [Электронный ресурс] // Википедия, URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Fibrum (Дата обращения: 15.10.2016).
Д. Сошников. Онлайн-курс «Разработка приложений виртуальной и расширенной реальности на платформе Microsoft» [Электронный ресурс] // Виртуальная Академия Майкрософт, URL: https://mva.microsoft.com/ru/training-courses/-microsoft-14573?l=jrJWthjqB_8905192797 (Дата обращения: 04.10.2016).
Д. Сошников. Онлайн-курс «Принципы создания VR с примерами на Unity» [Электронный ресурс] // Виртуальная Академия Майкрософт, URL: https://mva.microsoft.com/ru/training-courses/-microsoft-14573?l=jrJWthjqB_8905192797 (Дата обращения: 03.11.2016).
О. Леус, Д. Сошников. Онлайн-курс «Создание VR на UNITY с Fibrum SDK» [Электронный ресурс] // Майкрософт, URL: https://channel9.msdn.com/Series/Creating-applications-of-virtual-and-extended-reality/4-ru (Дата обращения: 15.11.2016).
О. Леус, Д. Сошников. Онлайн-курс «Особенности взаимодействия с пользователем в виртуальной реальности» [Электронный ресурс] // Майкрософт, URL: https://channel9.msdn.com/Series/Creating-applications-of-virtual-and-extended-reality/5-ru (Дата обращения: 16.11.2016).
Unity - официальный сайт [Электронный ресурс] // URL: https://unity3d.com/ru/ (Дата обращения: 05.10.2016 – 11.03.2017).
Руководство Unity [Электронный ресурс] // URL: https://docs.unity3d.com/Manual/UnityOverview.html (Дата обращения: 05.10.2016 – 11.03.2017).
Обучающие материалы Unity [Электронный ресурс] // URL: https://unity3d.com/ru/learn/tutorials (Дата обращения: 05.10.2016 – 11.03.2017).
IT-школа Samsung, Спецпроект «ШКОЛА VR 360». Материалы и записи прошедших вебинаров. [Электронный ресурс] // URL: http://myitschool.ru/contests/index.php/materialy-i-zapisi (Дата обращения: 11.01.2017).
Я вся такая трехгранная! Кое-что о 3D графике. [Электронный ресурс] // URL: http://androbots.ru/soft/3d-grafika/trehmernaya_grafika.php (Дата обращения: 23.01.2017).
Игровая механика: давайте разберём ядро игры по косточкам. [Электронный ресурс] // URL: https://habrahabr.ru/company/mosigra/blog/177249 (Дата обращения: 23.01.2017).
Что такое рендеринг? И кто этим занимается? [Электронный ресурс] // URL: http://softocop.ru/soft-hi-tech-it/chto-takoe-rendering-i-kto-etim-zanimaetsya.php (Дата обращения: 24.01.2017).
ПРИЛОЖЕНИЯ
Скриншоты приложения
|
