CN110457227B - 辅助开发人员或学生进行vr应用开发的系统及开发方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种辅助开发人员或学生进行VR应用开发的系统及开发方法,该系统包括:VR模拟驱动、蓝牙手柄、客户端、头戴捆绑器、VR启动模块;所述蓝牙手柄用于控制VR世界中的虚拟手柄;所述客户端加载应用APP用于控制VR世界中的虚拟头盔;所述头戴捆绑器用于把客户端固定在开发人员或学生的头部;所述VR启动模块用于启动VR软件和VR模拟驱动,该VR模拟驱动位于应用层和硬件驱动层之间,用于连接其他部分,驱动SteamVR并形成裸眼所示的VR世界。采用本发明系统直接显示在开发人员的屏幕上,无需投影到VR眼镜的屏幕上。开发人员无需VR眼镜就可以直接看到开发的结果。

Description

辅助开发人员或学生进行VR应用开发的系统及开发方法
技术领域
本发明涉及虚拟现实(VR)技术领域,尤其涉及一种辅助开发人员或学生进行VR应用开发的系统及开发方法,为VR开发带来便利性。
背景技术
常规的VR软件开发所需的硬件如下:一套VR Ready的PC电脑,一套HTC Vive头盔,一个4x4=16平米的空间。这些硬件要求对于资金充裕,物理空间大的个人或公司而言或许不是问题,但对于很多个人开发者或者学生(学校)来说问题就比较突出。一套VR设备的采购价格在3K-8K元,一套VR Ready的电脑也在6K以上,一般家庭难以承受。学生缺少VR眼镜,无法随时随地学习进行学习,不能随时进入学习VR实验室实践,学习创意不能得到有效发挥。也无法看到在真实设备上的运行效果,无法随时随地调试程序。在学校VR实训课中,学生缺少设备,准备不充分,依然需要花费大量的时间进行VR功能的调试,导致实训课教学效率低下。
国家目前正大力发展VR行业及VR开发教育专业,不少学校都开设了VR专业,而VR实训室是开设VR专业的硬性条件。学校需要投入大量的资金和场地才能把VR实训室建成。所以实训室一般都是建一个,只能供少量的学生进入使用。VR实训室需要采购大量的VR眼镜设备,配备VR Ready的高端实训电脑。即使学校有资金投入,但后续的维护成本依然很高。学生做作业,实操都需要进入VR实训室,完全开放会给VR实训室管理带来巨大压力,定时开放又无法满足大量学生的学习要求。在进入实训室前,即使老师反复要求要调试好程序,但实际效果与理想状态相差甚远,学生依然需要大量的调试程序。往往没有完成实训课堂的教学任务和实训任务。
由此可见,目前在VR开发流程中开发调试需要昂贵的硬件和场地支撑,开发调试效率低;VR专业学生在学习中,对VR实训室需求大,硬件资源竞争大,学校面临资金缺少、投资大、维护成本高、硬件投资贬值快等问题。
当前VR开发技术的主要厂商主要有Oculus、HTC、三星、Google等,主流的开发技术平台有OpenVR、Oculus SDK、Google SDK等。而OpenVR凭借开源的特性而得到广泛的应用。世界级的主流引擎,如Unity3D Engine、Unreal Engine、Steam平台对OpenVR都有良好的支持。Steam平台是目前全球最大的综合性数字发行平台之一,由Valve公司运营。玩家可以在该平台购买、下载讨论、上传和分享游戏和软件。本发明研发正是基于OpenVR技术和SteamVR平台发明和运行的软硬件相结合的系统。
发明内容
本发明正是针对上述问题,提供一种辅助开发人员或学生进行VR应用开发的系统及开发方法。本发明旨在解决目前VR开发流程中开发调试需要昂贵的硬件和场地支撑,开发调试效率低的问题,改变VR软件的开发方式,辅助开发人员或学生进行VR应用开发,为VR开发带来便利性。
为实现上述目的,本发明的具体技术方案如下:
一种辅助开发人员或学生进行VR应用开发的系统,包括:VR模拟驱动、蓝牙手柄、客户端、头戴捆绑器、VR启动模块;
所述蓝牙手柄用于控制VR世界中的虚拟手柄;所述客户端加载应用APP用于控制VR世界中的虚拟头盔;所述头戴捆绑器用于把客户端固定在开发人员或学生的头部;所述VR启动模块用于启动VR软件和VR模拟驱动,该VR模拟驱动位于应用层和硬件驱动层之间,用于连接其他部分,驱动SteamVR件并形成裸眼所示的VR世界。
优选地,所述模拟驱动包括:头显模拟显示驱动模块、手柄模拟驱动模块、蓝牙连接模块、键盘鼠标监听模块;
所述头显模拟显示驱动模块提供虚拟现实双目渲染图像,双目渲染图像具备瞳距差异,并经过图像变形矫正进行显示;所述手柄模拟驱动模块可以模拟典型的VR手柄功能;所述蓝牙连接模块可以连接蓝牙4.0手柄,把实物手柄的按键状态反馈到虚拟手柄中;所述键盘鼠标监听模块提供鼠标控制虚拟头盔位置姿态和虚拟手柄位置姿态的基本功能。
优选地,所述客户端为智能手机或平板电脑。
本发明还提供一种辅助开发人员或学生进行VR应用开发方法,包括如下步骤:
(1)、将开发电脑配对蓝牙手柄;
(2)、安装上述系统的VR模拟驱动;
(3)、建立Unity3D工程,进行VR设置,勾选VR选项;
(4)、建立按照正常VR开发流程进行开发;
(5)、使用键盘+手柄控制方案,或键盘+鼠标控制方案进行VR开发。
优选地,所述键盘+手柄控制方案具体如下:
(a)、按下LCONTRL:通过手柄控制虚拟头盔姿态和位置(在面板上滑动手指);
(b)、无按下LCONTROL:由蓝牙手柄控制虚拟手柄姿态;
(c)、按下LSHIFT:由蓝牙手柄控制虚拟手柄位置(在面板上滑动手指)。
优选地,所述键盘+鼠标控制方案:
(a)、按下鼠标右键:鼠标控制虚拟头盔姿态;
(b)、按下鼠标左键:鼠标控制虚拟头盔位置;
(c)、按下RSHIFT:鼠标控制手柄位置;
(d)、按下RCONTROL:鼠标控制手柄姿态;
(e)、手柄键盘模拟:Esc--手柄系统键,Space--Trigger键,M--菜单键,9--抓取键Grip,0--圆盘按下,C--虚拟头盔位置归0,V--虚拟头盔姿态归0,.(句号)--手柄位置归0,,(逗号)--手柄姿态归0。
本发明的有益效果如下:
无需VR眼镜即可调试,非常接近真实VR眼镜的使用,费用低,且无需VR Ready高端电脑。学生可以随时学习和调试,提高实训和开发的效率,无需成套VR眼镜设备,不占用场地。可以随时调试程序,为实训课做充分准备。开发调试用的手提电脑(无需VRReady的高端电脑)、手柄、手机都是自己专用,损耗低,无需维护,预先调试好程序,提高实训课的效率。更多的与老师具体讨论程序的设计和开发。
相对于其他模拟方案,比如SteamVR SDK提供了简单的纯软件模拟功能,是基于鼠标+射线的方式,与3D点击方式(MouseDown)无异,此模拟功能带来的作用很有限,几乎就是唯一的点击拾取功能,这个功能不用SteamVR也可以快速实现。其他功能如扳机功能,圆盘传送功能,菜单键功能,并不能开发与实际VR代码相一致,解决不了学生调试的很多问题。比如学生要开发一个在主流开发中是很常见的随时弹出菜单功能,如果用键盘代替,如使用Input.GetKeyDown,那与实际的代码相差太远,调试遗漏的问题很多,很多问题无法在进入实验室前解决。移动的问题,VR移动的空间是有限的,瞬移是必备功能,使用WSAD在VR世界里面移动会把人晕死,还是要开发适合VR移动的代码,但WSAD是无法调试出这些代码的问题的,到了实验室还是要消耗调试时间。另外我们的方案使用了手机还有一个好处就是把手机放到头部去,解放学生的双手,保持与实际代码一致。
附图说明
图1是本发明的系统构成图;
图2是应用本发明系统的效果图;
图3是本发明中手柄结合键盘复合键调试示意图。
具体实施方式
为了便于本领域的普通技术人员能够理解并实施本发明,下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。
参照图1与图2,本发明提供软硬件结合的“辅助开发人员或学生进行VR应用开发的系统”主要包括以下几个部分:
一个VR模拟驱动:VR模拟驱动是整个系统的核心,用于连接其他部分;
一个蓝牙通讯手柄:采用较为廉价的蓝牙手柄,控制VR世界中的虚拟手柄;
一个手机控制APP:用于控制VR世界中的虚拟头盔;
一个手机头戴捆绑器:用于把手机固定在开发人员的头部,解放开发人员的双手;
一个VR启动模块:用于启动VR软件(如SteamVR)和驱动模块,如果使用Unity3D或Unreal4.x以上引擎,驱动模块会自动启动。
其中,模拟驱动位于应用层和硬件驱动层之间,包括:头显模拟显示驱动模块,手柄模拟驱动模块,蓝牙连接模块,键盘鼠标监听模块,驱动配置文件:
(1)头显模拟显示驱动模块提供虚拟现实双目渲染图像,双目渲染图像具备瞳距差异,并经过图像变形矫正进行显示;
(2)手柄模拟驱动模块可以模拟典型的VR手柄功能,比如HTC Vive手柄;
(3)蓝牙连接模块可以连接蓝牙4.0手柄,把实物手柄的按键状态反馈到虚拟手柄中;
(4)键盘鼠标监听模块提供鼠标控制虚拟头盔位置姿态和虚拟手柄位置姿态的基本功能。
以Win10平台下Unity3D引擎开发为例,开发电脑需配备蓝牙接收器,已安装SteamVR,具体实施如下:
第一步:配对蓝牙手柄;
1、打开Win10蓝牙设置,搜索到手柄蓝牙;
2、点击蓝牙手柄设备进行添加,完成蓝牙手柄配对。
第二步:安装本系统的VR模拟驱动;
第三步:建立Unity3D工程,进行VR设置,勾选VR选项;
第四步:建立按照正常VR(如HTC Vive)开发流程进行开发;
第五步:使用本发明进行开发时,有两种使用方案,可以根据情况选用。
1、键盘+手柄控制方案:
(1)、按下LCONTRL:通过手柄控制虚拟头盔姿态和位置(在面板上滑动手指);
(2)、无按下LCONTROL:由蓝牙手柄控制虚拟手柄姿态;
(3)、按下LSHIFT:由蓝牙手柄控制虚拟手柄位置(在面板上滑动手指)。
2、键盘+鼠标控制方案:
(1)、按下鼠标右键:鼠标控制虚拟头盔姿态(左右旋转Yaw和俯仰Pitch);
(2)、按下鼠标左键:鼠标控制虚拟头盔位置;
(3)、按下RSHIFT:鼠标控制手柄位置;
(4)、按下RCONTROL:鼠标控制手柄姿态(左右旋转Yaw和俯仰Pitch);
(5)、手柄键盘模拟:Esc--手柄系统键,Space--Trigger键,M--菜单键,9--抓取键Grip,0--圆盘按下,C--虚拟头盔位置归0,V--虚拟头盔姿态归0,.(句号)--手柄位置归0,,(逗号)--手柄姿态归0。
本发明相对现有技术的改进之处在于:
(1)、省略VR眼镜是本系统的重要改进点之一。一般虚拟现实应用都是通过模拟人的双眼进行双镜头渲染并投影到VR眼镜的屏幕上。为了实现不戴VR眼镜看到双眼渲染图像的效果,本系统遵循OpenVR的接口规范,通过IVRDisplayComponent接口提供虚拟现实双目渲染图像,直接显示在开发人员的屏幕上,无需投影到VR眼镜的屏幕上。开发人员无需VR眼镜就可以直接看到开发的结果。
(2)、采用蓝牙手柄是本系统对传统开发调试方案的重要改进点之二。手柄具备主流套装手柄(如HTC Vive)的大部分功能,并可代替基于空间定位的手柄方案。手柄采用加密通讯协议进行连接和通讯,同时还具备传统方案不具备的控制功能,如手柄还可以结合键盘复合键,滑动触摸圆盘达到控制虚拟头盔姿态和位置的功能,如图3所示。这个功能在调试VR应用程序时提供了很大的便利性。
(3)、使用手机控制头盔转向是本系统技术改进点之三。手机一般具有多轴陀螺仪,通过蓝牙通讯方式与控制驱动通信,把陀螺仪的姿态转换成虚拟头盔的姿态,从而实现控制虚拟头盔的目的。软件主要包括了蓝牙协议模块,陀螺仪姿态计算模块。
(4)、使用鼠标键盘控制虚拟头盔手柄是本系统改进点之四。即在没有蓝牙手柄和蓝牙手机的情况下,依然可以正常运行,使用鼠标和键盘实现模拟和控制功能。在开发过程中,鼠标是必不可少的工具,通过使用鼠标控制虚拟头盔手柄进行调试,可以使得调试操作的连贯性得到很大的提高。
(5)、相对于一般的模拟方案,本发明的方案是硬件层的仿真模拟方案。因此相对于其他方案,更处于底层,对不同的开发引擎都有很好的兼容性,主流的引擎支持良好。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种辅助开发人员或学生进行VR应用开发的系统,其特征在于,包括:VR模拟驱动、蓝牙手柄、客户端、头戴捆绑器、VR启动模块;
所述蓝牙手柄用于控制VR世界中的虚拟手柄;所述客户端加载应用APP用于控制VR世界中的虚拟头盔;所述头戴捆绑器用于把客户端固定在开发人员或学生的头部;所述VR启动模块用于启动VR 软件和VR模拟驱动,该VR模拟驱动位于应用层和硬件驱动层之间,用于连接其他部分,驱动StreamVR并形成裸眼所示的VR世界,
所述VR模拟驱动包括:头显模拟显示驱动模块、手柄模拟驱动模块、蓝牙连接模块、键盘鼠标监听模块;
所述头显模拟显示驱动模块提供虚拟现实双目渲染图像,双目渲染图像具备瞳距差异,并经过图像变形矫正进行显示;所述手柄模拟驱动模块可以模拟典型的VR 手柄功能;所述蓝牙连接模块可以连接蓝牙4.0手柄,把实物手柄的按键状态反馈到虚拟手柄中;所述键盘鼠标监听模块提供鼠标控制虚拟头盔位置姿态和虚拟手柄位置姿态的基本功能,
所述辅助开发人员或学生进行VR应用开发的系统的开发方法包括如下步骤:
(1)、将开发电脑配对蓝牙手柄;
(2)、安装上述系统的VR 模拟驱动;
(3)、建立Unity3D工程,进行VR 设置,勾选VR 选项;
(4)、建立按照正常VR开发流程进行开发;
(5)、使用键盘+手柄控制方案,或键盘+鼠标控制方案进行VR开发。
2.根据权利要求1所述的辅助开发人员或学生进行VR应用开发的系统,其特征在于,所述客户端为智能手机或平板电脑。
3.根据权利要求1或2所述的辅助开发人员或学生进行VR应用开发的系统,其特征在于,所述键盘+手柄控制方案具体如下:
(a)、按下LCONTRL:通过手柄控制虚拟头盔姿态和位置,同时在面板上滑动手指实现控制;
(b)、无按下LCONTROL:由蓝牙手柄控制虚拟手柄姿态;
(c)、按下LSHIFT:由蓝牙手柄控制虚拟手柄位置,同时在面板上滑动手指实现控制。
4.根据权利要求1或2所述的辅助开发人员或学生进行VR应用开发的系统,其特征在于,所述键盘+鼠标控制方案具体如下:
(a)、按下鼠标右键:鼠标控制虚拟头盔姿态;
(b)、按下鼠标左键:鼠标控制虚拟头盔位置;
(c)、按下RSHIFT:鼠标控制手柄位置;
(d)、按下RCONTROL:鼠标控制手柄姿态;
(e)、手柄键盘模拟:Esc--手柄系统键,Space--Trigger键,M--菜单键,9--抓取键Grip,0--圆盘按下,C--虚拟头盔位置归0,V--虚拟头盔姿态归0,句号.--手柄位置归0,逗号,--手柄姿态归0。
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