基于UNITY3D技术的VR展台的设计与实现Word下载.docx
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UNITY3DTechnology
Intheautomotivesaleindustry,theimpactofshowingthecarisalwaysgreaterthantheimpactofposterortelevisionadvertising,whilewiththespacelimitationandcapitalconstraints,theautodealerscannotputallthemodelsinthestoretodisplay,letalonethoseparticularmodelswhichareshowingonsomelargeautoshow,onthatcasetheaverageconsumercanonlygotothe4Sshoptoexperience,knowingthedetailsthroughtheInternetormagazineslooksmorelikealightdusting.ButwiththeuseofVirtualReality,wecanbreakthroughthelimitationsofspaceandsite,allowingconsumersto&
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thevehicleswhichtheyareinterested.Andduringsomedetailstheycanevenfeelmorelikegoingtotherealshowtoparticipate.ThereforeinthispapervirtualboothsystemrequirementsareproposedbasedonVirtualReality.
Inthispaper,thesystemusesavirtualboothdesignstand-alonemode,theoperatingsystemusestheANDROID5.xversion,hardwareusesGoogleCardboradglasses,andaSamsungmobilephoneNode4,thesystemhasbeen
tested,user-friendly,easytouseaswellasstrungexpandability.Thispaperdescribesdetailedthevirtualboothsystem.firstelaboratedthesalesstafftoinformconsumersoftheneedtocompletethemodelbusinessscenarios,includingtheintroductionofmodels,interiorstylerecommendation.Andwiththeexistingbusinesstoobtaintherequiredinclude:
HallSelectasthefunctionalrequirements,modelsselectasthefunctionalrequirements,adjustingtheinteriorstyleasthefunctionalrequirements,functional
requirementsofmulti-angleviewing.Thenthepaperdescribestheimportparameterssetmodelsmodel;
onthebasisoftheneedsanalysis,thepaperelaboratesthesystemdesign,andsystemarchitecturedesignisgiven,thefunctionmoduledivision.accordingtotheresultsofthesystemfunctionmodules,thedesignofthemainmodulesandthesystemisgiven,includingtheUIdisplaymodule,modelselectionmoduleselectionmoduleinteriorstyle,sceneselectionmodule,multi-anglebrowsingmoduleetc.Finally,thefurtherfunctionalimprovementsofthefuturesystemareproposed.
Thevirtualboothsystemwhichisdescribedinthispaper,notonlysavesspacewithtimecostingtothecarsalesbusiness,butalsobuildupamoreconvenientandintuitiveplatformforconsumers,thuswiththeextendingoftheapplicationofVR,therearesomecertainsocialandeconomicvaluestobe
found.
KeyWord:
AutomobileSales;
VRDevice;
VirtualDisplay
第一章绪论1
1.1系统研究目的与意义1
1.2国内外的研究现状1
1.3研究内容2
1.4本文的组织结构3
第二章相关技术4
2.1虚拟现实眼镜显示原理及分类4
2.2几种虚拟现实眼镜对比4
2.3UNITY3D引擎7
2.3.1PLAYMAKER插件7
2.3.2C#开发语言8
2.3.33DSMAX软件8
2.3.4FBX格式9
2.4GOOGLECARDBORADSDK10
2.5系统技术架构10
第三章系统需求分析13
3.1项目背景13
3.2虚拟展示业务分析13
3.3功能需求14
3.4外部模型21
第四章系统设计22
4.1系统体系结构设计22
4.2功能模块划分22
4.3系统主要模块设计23
第五章系统实现30
5.1开发环境搭建30
5.2UI显示模块实现35
5.3操作模块实现50
5.4模型显示模块实现55
5.5定点巡航显示模块实现66
5.6场景切换模块实现69
第六章总结与展望71
参考文献73
致谢75
第一章绪论
1.1系统研究目的与意义
虚拟现实展台是通过虚拟现实技术实现的特殊展示方式，用来展示一些实物展台无法展示的物品从而达到实物展台无法达到的展示效果。
在汽车销售行业中，实体车型的展示所带来的冲击永远大于海报或是影视广告，但是受到场地的设计及资金实力的制约，汽车销售企业不能把所有的车型都放到店内做静态展示，更别说那些只能在一些大型活动或汽车博览会中才能看到新款及限量版车型了，一般的消费者想体验只能去4S店中预约等待新车到店，想随时随地的了解细节也只能通过网上或是杂志中的车身图片、技术参数等相关信息进行进一步的想象，这样只是隔靴搔痒。
但是利用VR技术，就可以突破场地与空间的限制，能让消费者直观的“看”或是“试驾”到感兴趣的车型，更细致的去体验，不限定时间的把每个角度都火眼金睛的看清楚，甚至可以说比参加汽车博览会更能洞悉入微。
伴随着OculusVR项目被社交软件巨头FaceBook收购，头戴式显示设备被看作最有潜力的“下一代计算平台”，在国内“眼镜”厂商纷纷涌现。
虚拟现实硬件终端在生产厂家不多的情况下，硬件设备变现的转化能力强大；
借助于硬件终端，便能够迅速的布局内容应用平台。
硬件平台创业的故事受大资本的青睐。
”2014年年底，国内从事头戴显示设备设计、研发的公司不下于100家”[1]。
但是相应的应用开发商却寥寥无几，即便是有也都集中在视频、游戏等方面，行业应用，特别针对销售领域的应用几乎是凤毛麟角。
本文介绍的虚拟展台系统仅以汽车销售行业为例，目标是为了能更有效的发挥虚拟现实设备的作用，推广虚拟现实技术在传统行业的应用，迎接一个全新的视觉时代。
1.2国内外的研究现状
虚拟现实（VirtualReality，简称VR）技术是当今世界前沿科学之一[2]，21世纪以来，在军事领域、制造行业、科学技术研发等领域内已经有相似设备应用，
但是都面临造价昂贵、体积庞大、重量不能接受等诸多问题。
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2013年，OculusRift推出了开发者预览版本，在其官方网站出售，经过一系列的更新发展，2015年5月7日，Oculus在官方博客上宣布其消费者版的虚拟现实头戴式设备OculusRift将于2016年一季度正式发售。
2014年，谷歌推出了廉价3D眼镜方案GoogleCardBoard，这款由薄纸壳和两片透镜组成的虚拟现实眼镜，再一次降低虚拟现实技术的应用门坎，无论是消费者还是开发者都从中获益匪浅，国内的无数厂商便从中获得灵感，相续推出了自己的虚拟现实穿戴设备。
世界知名汽车制造厂商丰田公司和克莱斯勒公司，在2014年纽约的汽车展展会上的车都应用了OculusRift设备。
通过VR眼镜，耳机和汽车驾驶方向盘，丰田公司的虚拟驾驶体验让观众直接置身于真的科罗拉LEECO车型当中。
虚拟驾驶开始以后，驾驶员被置入一个模拟的道路街景中，这个模拟的道路街景将会出现各式各样的会令驾驶员分心的场景。
在虚拟现实体验中，车子的后排驾驶座位上和副驾驶座位上会各有一名模拟的絮叨挑剔的乘客，他们会像真实的乘客一样提出一些莫名奇妙要求，比如要求查看网友发来的手机信息，又会把车内的音响调大并播放音乐，全真的模拟了驾驶员在真实环境中的感受。
而在克莱斯特公司的展台中，他们利用虚拟现实技术来给参观者体验一下汽车制造车间。
坐进2015款克莱斯特200C之后，打开OculusRift后会将用户置身于一个虚拟的载具中，并且有一个温柔的声音会介绍如何驾驶这个虚拟的载具。
反观国内的汽车销售市场，在近年来各个城市举行的几个大型车展中，仅有一些国外厂商利用虚拟现实技术来展示其新发布车型的新技术新特点，在汽车销售行业中，国内的虚拟现实展示技术利用率低得可怜。
这一点不得不让我们既觉得可惜又看到了希望。
1.3研究内容
本文阐述的虚拟展台系统采用单机模式设计，操作系统采用的是Android5.0，在硬件方面使用的是googleCardboard眼镜，以及一台三星NOTE4手机，系统经过测试，具有界面友好，使用方便，可扩展性强，技术可靠等特点。
本文详细阐述了虚拟展台系统的需求分析过程，首先阐述了销售人员向消费者介绍车
型时需要完成的业务场景，包括一些车型特点的介绍，内饰风格的推荐，高中低配车型之间的区别等等，根据现有业务模型得到了系统需要的功能，主要包括：
汽车销售展厅选择的功能需求，车型选择的功能需求，内饰风格调整的功能需求，多角度浏览的功能需求。
然后阐述了车型模型的导入参数设置要求；
在需求分析的基础上，本文详细阐述了系统设计过程，给出了系统体系结构设计、各功能模块划分，根据系统功能模块划分的结果，又对系统主要模块给出了设计方案，主要包括UI显示模块、车型选择模块、内饰风格选择模块、场景选择模块、多角度浏览模块，在这些设计的基础上又对主要模块的代码实现进行了阐述，包括车型显示、内饰风格选择，多个场景切换、多角度浏览等，最后提出了今后系统需要进一步的功能性改进内容和发展方向。
本文阐述的虚拟展台系统不但给汽车销售企业节省了大量的空间跟时间成本，也为消费者建立了更加方便直观的汽车选购平台，因而不光推广了虚拟现实软件的技术应用，也使虚拟展台系统有了一定的社会和经济价值。
综上所述，本文所完成的工作如下：
（1）详细阐述了虚拟展台系统的功能需求分析过程；
（2）详细阐述了虚拟展台系统的系统设计过程；
（3）详细阐述了虚拟展台系统的主要模块实现过程。
1.4本文的组织结构
对于汽车销售企业来说，建立方便的售前产品展示平台可以极大的降低企业的经营成本，本文的结构如下：
第一章是绪论，主要介绍了虚拟展台系统的开发背景，以及国内外类似汽车企业销售方式使用虚拟现实设备及产品的研究现状，说明了虚拟展台系统需要解决的问题和本文的主要贡献及组织结构。
第二章概述了虚拟展台系统使用的相关的硬件软件技术。
第三、四、五章是本文的核心内容，第三章描述了系统在需求分析阶段的主要工作以及获取到直接间接需求。
第四章是虚拟展台系统的设计部分，主要阐述了系统的功能结构、技术架构、业务逻辑设计。
第五章主要描述了虚拟展台系统的实现，针对系统实现过程中发现的问题及解决的方式进行了阐述。
第六章是总结与展望部分，对本文进行了总结，并对虚拟展台类应用的发展方向进行了展望。
第二章相关技术
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2.1虚拟现实眼镜显示原理及分类
虚拟现实头戴显示器设备，简称VR头显或VR眼镜，是利用仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术集合的产品，是借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段[3]。
一般来说，虚拟现实设备可以分为三类：
外接式头戴设备、一体式头戴设备、
移动端头显设备。
外接式头戴设备，具有用户体验较好，配备独立屏幕，产品结构复杂，技术含量较高等特点，不过受着数据线的束缚，自己无法自由活动，如OculusRift。
一体式头戴设备，产品偏少，也叫做VR一体机，无需借助任何输入输出设备就可以在虚拟的世界里尽情感受3D立体感带来的视觉冲击[4]。
移动端头显设备，结构简单、价格低廉，只要放入手机即可观看，使用方便，如三星的GearVR，GoogleCardboard等。
2.2几种虚拟现实眼镜对比
2.2.1Oculusrift
首款实用型的头戴虚拟现实眼镜（如图2.1所示），诞生于2012年，现已被社交软件Facebook公司以约为20亿美元的总价收购。
2015年5月7日，Oculus在其官方的博客宣布：
“Oculus消费者版的虚拟现实头盔OculusRift将于2016年一季度正式发售，而预售将在2015年晚些时候开始”。
博客中称OculusRift在CrescentBay原型的基础上对跟踪系统进行了改进，可支持坐姿与站姿体验。
新款OculusRifit配备了1080p的OLED屏幕（如图2.2所示），相比起最初版清晰度提高了一个档次，不过依然有不足，能在图像中看到锯齿边纹。
另外，它还配备了一套体感监测系统，通过一个特定的相机和头盔上分布的40个红外LED，OculusRift可以监测你的头部运动，依次对图像进行调整，减少画
面模糊和眩晕感。
图2.1OculusRifit
图2.2OculusRifit显示效果
2.2.2三星GearVR
三星公司在2014年联合当时风头正旺的虚拟现实厂商OculusVR，推出了基于三星手机的虚拟现实产品GearVR（如图2.3所示），这款产品进一步降低了虚拟现实设备的技术门槛，这个坐在巨人肩膀上看天下的作法，让人们再度看到了消费级虚拟现实设备的希望。
如今GearVR虚拟现实眼罩已经上市开售，但仅支持三星手机。
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图2.3GearVR
2.2.3GoogleCardboard
GoogleCardboard是谷歌开发的一款纸盒产品（如图2.4所示），除了价格低廉以外谷歌还发布了工具套装VRToolkit，帮助开发者将自己的服务和应用与Cardboard相结合。
谷歌表示：
“我们是想让每个人都能以简单、有趣、廉价的
方式体验虚拟现实技术”。
这个看起来非常寒碜的再生纸板盒却是当年I/O大会上最令人惊喜的产品，也是本次项目使用的设备。
图2.4GoogleCardboard
2.3UNITY3D引擎
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“Unity是由UnityTechnologies公司开发的一个让程序员、美工及游戏厂
家都能轻松创建基于三维环境下的游戏、建筑可视化、实时渲染的三维动画等类型互动内容的多平台的综合型游戏开发工具，是一个发展潜力巨大的全面兼容型的专业游戏引擎[5]。
（如图2.5所示）
图2.5Unity5
2.3.1PlayMaker插件
PlayMaker是由第三方软件开发商HotongGames开发完成。
它既是一个可视化脚本工具（如图2.6所示），又是一个分层逻辑框架[6]。
设计师、程序员使用PlayMaker能够很快的完成一些应用的原型动作，既适合独立开发者，又适合团队合作。
图2.6可视化脚本工具
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2.3.2C#开发语言
C#（Csharp）是微软公司推出的一种主流的、面向对象编程的高级开发语言。
它的出现可以使程序员们能快速地在windows环境下编写各种基于.NET框架的windows应用程序。
C#优秀的面向对象的设计思想，使它快速成为开发各类应用程序的理想开
发工具之一，无论是开发高级的商业应用还是开发系统级的底层支撑软件。
都可以使用C#语言来开发快速并低成本的实现。
2.3.33dsMax软件
常用的工业级的建模工具之一，大量用于影视产品的制作中，用于开发三维作品的不二选择。
在Discreet3Dsmax7版本以后，正式更名为Autodesk3dsMax（如图2.7所示），现在最新版本是3dsmax2017[9]
图2.73DMax
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2.3.4FBX格式
通用的中间格式之一，最大的用户就是格式互导，可以实现max软件的模型导入到maya软件中，或是直接导入到unity软件中进行游戏开发（如图2.8所示）。
文件格式中包括模型数据的描述，材质文件的说明，以及各种数据合集。
图2.8FBX导入到Unity后效果
2.4GoogleCardBoradSDK
CardboardSDKforAndroid旨在使熟悉OpenGL编程的用户可以实现快速创
建虚拟现实应用。
该工具包提供了大量的算法，大大的简化了许多常见的虚拟现实开发任务，其中包括：
1、镜头失真校正算法
2、头部跟踪算法
3、三维标定算法
4、并排呈现算法
5、立体几何配置算法
6、用户输入事件处理
此外，谷歌还提供了CardboardSDKforUnity，使用户可以修改现有的Unity应用将其用于虚拟现实，或者使用Unity为Android应用创建虚拟现实体验，本文中的项目就是基于CardboardSDKforUnity进行设计与开发的。
2.5系统技术架构
系统从硬件价格及普及程度的角度出发，硬件采用GoogleCardboard眼镜，以及一台三星NOTE4手机做为载体，开发工具及平台采用Unity5,其中用到了状态机插件Playmaker以及CardboardSDKforUnity,开发语言采用C#，模品数据交换格式采用FBX格式，发布环境是android手机（三星的NOTE4）。
1、虚拟现实硬件选型
现有的主流VR设备中，Oculusrift虽然先进，但普及率并不高，而且暂时没有最终消费版发布，又因其是以PC应用为主，不方便在销售行业中做售前工具进行移动使用。
GearVR眼镜仅支持三星系列手机，新版本对手机要求过高。
而GoogleCardboard硬件成本几乎为零，同时支持android手机及ios苹果手机的同时，GoogleCardboard也为开发者提供了SDK，开发应用及其方便。
所以选用了GoogleCardboard眼镜。
2、开发工具及平台
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