基于VR技術(shù)的虛擬購物系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

徐州市第一中學(xué) 許洪嘉

0 引言

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR，Virtual Reality)技術(shù)是一種新型計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，通過對(duì)三維世界的模擬創(chuàng)造出一種嶄新交互系統(tǒng)。他利用計(jì)算機(jī)Unity技術(shù)生成一種模擬環(huán)境，是一種多元信息融合的交互式三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為系統(tǒng)仿真，并使用戶沉浸其中與電腦產(chǎn)生交互的環(huán)境。VR技術(shù)可以使人產(chǎn)生強(qiáng)烈的代入感，隨著21世紀(jì)的到來，人們對(duì)科技的發(fā)展驅(qū)使著智能的進(jìn)步；也推動(dòng)三維技術(shù)的發(fā)展。可以說21世紀(jì)是VR技術(shù)的重要發(fā)展時(shí)期，也是人們真正邁入智能，邁入科技的一個(gè)時(shí)期。

1 VR市場(chǎng)現(xiàn)狀

隨著社會(huì)的發(fā)展，人類在一步步帶動(dòng)著商業(yè)的發(fā)展，像現(xiàn)在眾多的網(wǎng)上購物琳瑯滿目。讓人沉浸其中，欲罷不能。但為什么不能在現(xiàn)實(shí)生活中帶入科技元素呢？在商場(chǎng)中很多衣物都是靜態(tài)的，需要親自穿上去演示才能真正知道這衣服到底適不適合你。但假若你配上一副可以讓你輕松換衣的眼鏡呢，你就不必為此而煩惱，只需要輕輕一按，便會(huì)在你的眼前投射出你換裝的模樣，甚至可以切換你想要的場(chǎng)景，讓你從多方面品鑒你自己，不必再讓自己陷入換衣服的尷尬處境中.這豈不美哉？

所以用VR技術(shù)的強(qiáng)烈代入感可以讓更多人為之青睞?，F(xiàn)在眾多博物館就采用VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)人與展品的近距離接觸，利用各個(gè)細(xì)節(jié)來向人們展示。在商場(chǎng)中就可以采用這項(xiàng)技術(shù)，使人們從冰冷的櫥窗里領(lǐng)略到商品的吸引力，便可以擴(kuò)大市場(chǎng)。例如：北京理工大學(xué)利用透視式頭盔等顯示設(shè)備在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)虛擬數(shù)字圓明園系統(tǒng)；任波等人結(jié)合ARToolKit開發(fā)工具實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地產(chǎn)樣板房展示系統(tǒng)；李江等人利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)開發(fā)了一個(gè)恐龍博物館。所以在人們購物的同時(shí)，增強(qiáng)人們的觀察與感知能力。本文在人們購物的基礎(chǔ)上融入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。提出一種將商品與VR相結(jié)合的展示方式，并探討利用VR與Unity混合所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，該方法打破了傳統(tǒng)的櫥窗展示系統(tǒng)，采用虛擬與現(xiàn)實(shí)互相交替，使得用戶擁有更好的體驗(yàn)。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 VR商場(chǎng)系統(tǒng)開發(fā)框架

商場(chǎng)展覽互動(dòng)系統(tǒng)中虛擬漫游模板的開發(fā)基于Unity平臺(tái)，Unity是一款可以設(shè)計(jì)背景與環(huán)境，與一些增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的工具生相結(jié)合生成虛擬現(xiàn)實(shí)世界。

首先通過Maya等三維軟件完成建模與貼圖，設(shè)計(jì)商場(chǎng)服務(wù)環(huán)境，將模型設(shè)計(jì)好后在導(dǎo)出fbx格式文件，將文件導(dǎo)入U(xiǎn)nity中。第二步再采用Unity軟件與C#設(shè)計(jì)選定目標(biāo)與FPS，要先導(dǎo)入一個(gè)目標(biāo)。也就是瞄準(zhǔn)器，然后在這個(gè)瞄準(zhǔn)器上用C#進(jìn)行編程使這個(gè)瞄準(zhǔn)器可以有選定目標(biāo)的效果再轉(zhuǎn)化為SDK形式。第三步，在untiy3D中，調(diào)整擺放模型，構(gòu)建出想要的虛擬場(chǎng)景。利用C#腳本編寫游戲邏輯，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)星的制作和與模型之間的交互。導(dǎo)入Google Cardboard SDK，將系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為VR模式。第四步，導(dǎo)出APK，在手機(jī)上運(yùn)行，結(jié)合Cardboard，以實(shí)現(xiàn)與場(chǎng)景的交互，體現(xiàn)在VR下的購物的真實(shí)性與沉浸感。

圖1 VR商場(chǎng)系統(tǒng)開發(fā)框架流程圖

2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的構(gòu)建

虛擬商場(chǎng)環(huán)境的構(gòu)建是一整個(gè)環(huán)節(jié)比較重要的一步，因?yàn)榄h(huán)境的質(zhì)量就決定了虛擬場(chǎng)景的搭建效果，與商場(chǎng)的漫游系統(tǒng)也息息相關(guān)。

在本文中，所有商品與環(huán)境要用到Maya建模軟件實(shí)現(xiàn)，在制作模型的過程中要考慮模型的真實(shí)性，因?yàn)檫@代表了一個(gè)商品的好壞，與虛擬現(xiàn)實(shí)的代入感。特別是商品的質(zhì)感與顏色，光亮度都決定了顧客對(duì)一個(gè)商品的評(píng)價(jià)。

同時(shí)也要運(yùn)用Maya軟件，Maya軟件是用于動(dòng)畫的效果，是一款三維動(dòng)畫軟件，是渲染真實(shí)性的一款軟件。用于三維建模，再將模型導(dǎo)入U(xiǎn)nity的軟件當(dāng)中，以實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的建模。

圖2 虛擬試衣模型

3 功能設(shè)計(jì)

圖3 虛擬試衣的環(huán)境搭建圖

系統(tǒng)分為三大模塊，總體架構(gòu)如圖4所示：

圖4 系統(tǒng)總體功能模塊

VR版商場(chǎng)交互系統(tǒng)有三個(gè)板塊：

第一個(gè)便是室內(nèi)場(chǎng)景漫游板塊，根據(jù)Maya技術(shù)設(shè)計(jì)的模板具有強(qiáng)烈的沉浸感，以及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的交互感而提升對(duì)家居模型的體驗(yàn)，商場(chǎng)的虛擬漫游模塊使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，把客觀上并不存在的景物運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，在用戶面前展現(xiàn)更無與倫比的室內(nèi)場(chǎng)景，使你能見到更加寬廣的商場(chǎng)購物平臺(tái)。利用攝像頭采集場(chǎng)景，在用戶面前生成虛擬環(huán)境，使人沉浸在虛擬的商場(chǎng)環(huán)境中。

基于預(yù)先做好的虛擬家居場(chǎng)景，游覽者可以在商場(chǎng)中向前、向后，向任意方向移動(dòng)，或是用手機(jī)調(diào)整視角，當(dāng)你要從虛擬環(huán)境回到現(xiàn)實(shí)中時(shí)，只需要按下轉(zhuǎn)化按鍵，便可以在現(xiàn)實(shí)與虛擬之間自由切換。

第二個(gè)是虛擬試衣模塊，當(dāng)你進(jìn)入店面時(shí)，你可以使用預(yù)先設(shè)置好的手機(jī)APK準(zhǔn)星自動(dòng)選擇你心怡的衣物，自然，你在虛擬環(huán)境中可以使用準(zhǔn)星挑選，旁邊附加的便是選擇衣服的材質(zhì)與顏色，當(dāng)然還有你所需要的Size。這些選擇都是可以用準(zhǔn)星自由選擇與操控的。

最后最重要的自然是自適應(yīng)場(chǎng)景切換模塊。根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的衣物編好對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景，這些自然都要用Maya軟件來制作。當(dāng)你選中一件衣服時(shí)，它會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到適應(yīng)的場(chǎng)景中去，來體現(xiàn)你對(duì)這件衣服的感受。當(dāng)然你也可以自己主動(dòng)選擇場(chǎng)景，看這件衣服到底適合在哪里去穿著，從多方面來審視自己的物品。

它還可以自動(dòng)調(diào)節(jié)感光與亮度，讓你可以自由的選擇不同亮度下的衣物，依從編寫的程序，他會(huì)根據(jù)你的膚色來自動(dòng)調(diào)節(jié)，使你不必拘泥于現(xiàn)實(shí)中亮度的干擾，能從更多的方面去觀察。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

本系統(tǒng)在unity上開發(fā)，最終到處到android移動(dòng)端真機(jī)測(cè)試，通過GoogleCardboard觀看最終的結(jié)果。這種VR體驗(yàn)方式簡單便攜，可以不受展覽環(huán)境的限制，擁有更加豐富的使用范圍。

圖5 CardBoard紙盒眼鏡

4.1 Cardboard介紹

Cardboard可以說是VR設(shè)備的最初產(chǎn)品，其基本實(shí)現(xiàn)原理是在橫置的手機(jī)屏幕上分屏顯示出左右眼對(duì)應(yīng)的畫面，再分別通過盒子中凸透鏡投射到人眼中，使人所看到的東西呈現(xiàn)立體感。然后通過手機(jī)自帶的陀螺儀感應(yīng)器來捕捉頭部的晃動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)類似頭戴式VR設(shè)備的沉浸式體驗(yàn)?？偠灾?，首先要在手機(jī)安裝插件與合成軟件，這樣才能實(shí)現(xiàn)立體感的效果（見圖5）。

4.2 VR成像原理：左右眼呈現(xiàn)不同圖像，產(chǎn)生視差，形成立體效果

我們?nèi)祟愔阅軌蚩吹搅Ⅲw的景物，是因?yàn)槲覀兊碾p眼可以各自獨(dú)立看東西，也就是左眼只能看到左眼的景物，而右眼只能看到右眼的景物。因?yàn)槿祟愖笥覂裳塾虚g距，造成兩眼的視角有些細(xì)微的差別，而這樣的差別會(huì)讓兩眼個(gè)別看到的景物有一點(diǎn)點(diǎn)的位移。而左眼與右眼圖像的差異稱為視差，人類的大腦很巧妙地將兩眼的圖像融合，產(chǎn)生出有空間感的立體視覺效果在大腦中。所以VR的成像便是又電腦合成效果，也可以理解為用兩只攝像機(jī)一只捕捉左眼，而另一只捕捉右眼，從而達(dá)到視野前后的層次感。

圖6 虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的屏幕顯示

4.3 場(chǎng)景展示

場(chǎng)景切換—辦公室場(chǎng)景下，人們可以使用預(yù)先設(shè)置好的瞄準(zhǔn)器選取店面的待售衣服而換裝，當(dāng)你將瞄準(zhǔn)器懸浮在選定的衣服上時(shí)，可以點(diǎn)頭，這樣感應(yīng)器便會(huì)感應(yīng)到你的動(dòng)作，自動(dòng)將你的選取的衣物穿在你的身上。當(dāng)然，你也可以隨意的更換場(chǎng)景，隨意搭配，使消費(fèi)者滿足心理需求。

圖7 unity中的場(chǎng)景展示

5 小結(jié)

圖8 unity中的開發(fā)截圖

今年是VR技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展之年，目前仍有大量的發(fā)展空間，但是對(duì)于VR來說還有些缺陷，VR的硬件還待進(jìn)一步，比如其配戴后會(huì)有明顯的眩暈感，主要原因便是分辨率較低，屏幕的延遲會(huì)比較高，我們需要日后的不斷探索與發(fā)掘，此外硬件的空間所占體積也大的多，不方便攜帶，這也是日后需要進(jìn)步的一個(gè)方向。

而在商業(yè)產(chǎn)品中，VR無疑能在其中發(fā)揮更大的作用，本文借助Unity引擎以及VR硬件的合作可以使商品購買服務(wù)更加的流暢，使消費(fèi)者體驗(yàn)到更好的視覺感受與消費(fèi)體驗(yàn)。希望在未來不斷升級(jí)系統(tǒng)，帶來更好的體驗(yàn)。此項(xiàng)系統(tǒng)搭配大數(shù)據(jù)可以更加方便的為你自動(dòng)優(yōu)化與選擇你的口味與衣服，使你買衣服更加快捷與方便。在未來，系統(tǒng)項(xiàng)目可以更好地迎合大眾的趣味，以后，不僅可以發(fā)展在商品購物方面，也可以在餐廳等多方面展示自己的商品，為人們帶來更多的服務(wù)與幫助。

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