摘 要

虚拟现实就是虚拟和现实的结合，让人产生一种身临其境的感觉。本文对虚拟现实进行了简要介绍和类别的划分，同时对虚拟现实技术所要运用的硬件软件进行了对比和简单的筛选，并结合国内外虚拟现实技术的发展对虚拟现实技术的价值进行了定位，并简要阐述了沉浸式虚拟现实的光学原理。最后结合3dmax和unity3d虚拟现实引擎软件对汽车学院的虚拟现实漫游系统进行了制作，并结合汽车模型，对汽车模型在漫游环境中进行展示。在最后制作了pc端exe文件，手机端的apk文件的漫游。比较了传统汽车设计和虚拟现实汽车设计，侧重介绍了虚拟现实汽车造型设计的优点。

关键字：虚拟现实；沉浸式；漫游；pc端exe；手机端apk

Abstract

Virtual reality is the combination of the virtual world and the real world which makes people feel that he or she is truly in the virtual world。This paper introduces the definition and the category of virtual reality, comparing and screening out the hardware and the software of virtual reality at the same time. It also give a score of the value of virtual reality due to VR’s contributions domestic and overseas. The optical theory of immersive VR is also stated. At the end, I make a VR system of roaming automobile institute with 3dmaxs and unity3d and use the automobile’s nmodel to show this model in the roaming system. And then I make a exe and a apk file for this system. Finally, with the compare of traditional automobile design and the automobile design in virtual reality, I make some views of VR’s advantages in automobile design.

Key Words：virtual reality；immersive；roaming；exe for PC；apk for mobile

目录

第一章 虚拟现实基本介绍 1

1.1 虚拟现实的概述 1

1.1.1 虚拟现实定义、性质、分类 1

1.1.2 虚拟现实历史、现状以及发展趋势 2

1.2 虚拟现实漫游 3

1.2.1 虚拟现实漫游的介绍 4

1.2.2 实现虚拟现实漫游所需要的大致步骤 4

1.3 总结 4

第二章 虚拟现实软件分类及介绍 6

2.1 建模软件 6

2.1.1 3dmax 6

2.1.2 maya 6

2.1.3 3dmax与maya的对比 7

2.2 虚拟现实引擎软件 7

2.2.1 unity3D 7

2.2.2 ogre 8

2.2.3 unreal 8

2.2.4 gamebyro 8

2.2.5 bigworld 9

2.2.6 虚拟现实引擎的选择 9

2.3 插件 9

2.3.1 iTween的介绍和作用 9

2.3.2 camera path animator插件的介绍和作用 10

2.4 开发工具包（SDK） 11

2.4.1 cardboard SDK 11

2.4.2 Android SDK 11

2.5 开发语言 12

2.5.1 JavaScript语言 12

2.5.2 c#语言 12

2.5.3 Boo语言 12

2.5.4 三种语言的总结 13

2.6 总结 13

第三章 虚拟现实配合硬件 14

3.1 oculus Rift 14

3.2 HTC vive 14

3.3 PlayStation VR 15

3.4 Gear VR 16

3.5 Cardboard 16

3.6 总结 16

第四章 立体显示技术以及PC端、手机APP端的虚拟现实 17

4.1 人眼立体效果的形成 17

4.2 PC端虚拟现实的立体显像技术 18

4.2.1 PC端的立体显像技术 18

4.2.2 虚拟现实头盔的显像 19

4.3 手机app端虚拟现实立体显像技术 19

4.3.1 双目立体显示技术 19

4.4 总结 20

第五章 汽车展示VR及场景制作 21

5.1 软件、插件、工具开发包（sdk）及package的准备 21

5.2 场景模型的搭建。 22

5.2.1 实际尺寸测量并绘制2d简图。 22

5.2.2 细节的观察及采集 23

5.2.3 在3dmax进行建模 23

5.3 把3dmax模型导入unity 24

5.4 unity中具体的设置 25

5.4.1 分类整理及package的导入。 25

5.4.2 天空盒的设置（两种） 25

5.4.3 物体碰撞的介绍及设置方法 25

5.4.4 相机的属相调制 26

5.4.5 工程设置 27

5.4.6 场景的烘焙 27

5.4.7 灯光的介绍与用途及设置 27

5.4.8 植物、车与地形的刷草技术 28

5.4.9 烘焙的方法及参数 29

5.4.10 人物的导入及人物动作 31

5.4.11 用户界面GUI的制作 32

5.5 汽车模型的导入 33

5.6 pc端exe的制作 37

5.7 手机端apk的制作 38

5.7.1 Android SDK的准备工作 38

5.7.2 做相机路径（为何）及角度方案 39

5.7.3 cardboard的替换 39

5.7.4 陀螺仪 39

5.7.5 Android的unity设置。 44

5.7.6 天空盒改变设置及参数 44

5.7.7 GUI脚本的取消 45

5.7.8 apk文件的发布 45

5.7.9 视频的制作 45

5.7.10 手机的准备工作 45

5.8 总结 45

第六章 虚拟现实在汽车中的应用与评估 47

6.1虚拟现实技术在汽车中的应用 47

6.1.1虚拟现实在汽车设计中的应用 47

6.1.2虚拟现实在汽车制造中的应用 47

6.1.3虚拟现实在汽车试验中的应用 48

6.2虚拟现实技术在汽车设计中的评估 48

6.2.1传统的汽车造型设计方法 48

6.2.2虚拟现实对传统造型设计的影响 50

6.2.3 在虚拟现实环境下汽车设计的优点 52

小结 53

参考文献 54

致谢 56

第一章 虚拟现实基本介绍

1.1 虚拟现实的概述

有人说今年2016年是虚拟现实virtual reality（VR）的元年，但是这个虚拟现实的概念早早就已经在上个世纪出现。从字面上理解就是说将虚拟和现实进行结合，接下来会对虚拟现实进行具体的阐述。

1.1.1 虚拟现实定义、性质、分类

虚拟现实是一种对自然和科学的结合，利用计算机或者其他设备同时辅助一些工具比如数据手套或者数据头盔以及耳机，让人们能从各种感官比如听、视、触等来在一个与自然界隔绝的状态下感受人们所制造好的一个环境的过程，从而让人能够真实的体验虚拟的环境，来达到虚拟世界与现实世界的融合，从而能够对自然有着更好的理解和感受的一种科技方法。总的来说虚拟现实包括以下是三个部分，分别是虚构环境、感觉给予以及人体数据输入。虚构环境是指通过计算机技术、以及测量技术等等，来构建出一种与自然相似甚至超脱自然的三维式的虚拟环境。感觉给予代表人类可以在虚构环境中接收到触觉、视觉等感官信号，做出类似在大自然中我们可以做的真正的事情一样的活动现象。而最后一个人体数据输入是指，通过虚拟现实系统，计算机能通过传感器等一系列接受信号的设备来讲人当作无数组数据输入电脑，从而利用这些数据能在这个虚构世界中对虚构世界进行影响、回馈、甚至改造等活动。以上三点不仅是对虚拟现实的定义，也是虚拟现实实现的要素，做到这几点，非常让人感到真实的虚拟现实人机交互就会实现。

基于虚拟现实的定义，我们可以的出虚拟现实有以下几种性质。分别是沉浸性、交互性和构想性。沉浸性是指当人物处在虚拟现实系统构建的虚拟现实场景中的时候，可以产生一种置身其中与场景融合的感觉，而不是一种我们在影院看电影的一种我们在场景外的旁观者的视觉，一般通过视觉、触觉、听觉更甚者有味觉或者嗅觉来达到这一目的，当这些做到之后，体验者就会用有一种沉浸感。而交互性是指在虚拟现实的环境中，体验者可以通过动作比如行走、触摸、扭动等一系列具象的动作，来对虚拟环境中的物体进行变形、影响以及拓展等等一系列活动，并且这些虚拟环境中的变化是会实时反应到体验者的各个感官，从而让体验者能感受到它似乎是真实的感觉，这样机器和人就会达到一种融合并且互相做出反应的情景，这样就会达到交流互动的效果，也就是虚拟现实所谓的交互性。最后一个性质是构想性，由于运用虚拟现实的地方会涉及教育、科技、工程研发等等各方面领域，所以在这里我们不仅可以进行体验，也可以进行实时的观看和学习，而学习的最大目的就是思考和进步，因此在这样的虚拟现实的体验过程中，我们可以感受到细节，这是与一般的脑中模拟或一些以旁观者身份观察的图纸无法比拟的，因此我们可以通过这样的过程激发对某一事物的灵感从而加深印象并提出新的见解，因此能够充分发挥虚拟现实的构想性来达到或许是医疗、或许是科技、或许是教育、又或许是工程设计上更多的知识、经验以及灵感。