基于VR技術的虛擬購物系統的設計與實現

徐州市第一中學 許洪嘉

0 引言

虛擬現實（VR，Virtual Reality)技術是一種新型計算機仿真技術，通過對三維世界的模擬創造出一種嶄新交互系統。他利用計算機Unity技術生成一種模擬環境，是一種多元信息融合的交互式三維動態視景和實體行為系統仿真，并使用戶沉浸其中與電腦產生交互的環境。VR技術可以使人產生強烈的代入感，隨著21世紀的到來，人們對科技的發展驅使著智能的進步；也推動三維技術的發展?？梢哉f21世紀是VR技術的重要發展時期，也是人們真正邁入智能，邁入科技的一個時期。

1 VR市場現狀

隨著社會的發展，人類在一步步帶動著商業的發展，像現在眾多的網上購物琳瑯滿目。讓人沉浸其中，欲罷不能。但為什么不能在現實生活中帶入科技元素呢？在商場中很多衣物都是靜態的，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技術的強烈代入感可以讓更多人為之青睞。現在眾多博物館就采用VR虛擬現實技術來實現人與展品的近距離接觸，利用各個細節來向人們展示。在商場中就可以采用這項技術，使人們從冰冷的櫥窗里領略到商品的吸引力，便可以擴大市場。例如：北京理工大學利用透視式頭盔等顯示設備在增強現實技術基礎上開發虛擬數字圓明園系統；任波等人結合ARToolKit開發工具實現了增強現實地產樣板房展示系統；李江等人利用虛擬現實系統開發了一個恐龍博物館。所以在人們購物的同時，增強人們的觀察與感知能力。本文在人們購物的基礎上融入虛擬現實技術。提出一種將商品與VR相結合的展示方式，并探討利用VR與Unity混合所涉及的關鍵技術，該方法打破了傳統的櫥窗展示系統，采用虛擬與現實互相交替，使得用戶擁有更好的體驗。

2 關鍵技術

2.1 VR商場系統開發框架

商場展覽互動系統中虛擬漫游模板的開發基于Unity平臺，Unity是一款可以設計背景與環境，與一些增強現實的工具生相結合生成虛擬現實世界。

首先通過Maya等三維軟件完成建模與貼圖，設計商場服務環境，將模型設計好后在導出fbx格式文件，將文件導入Unity中。第二步再采用Unity軟件與C#設計選定目標與FPS，要先導入一個目標。也就是瞄準器，然后在這個瞄準器上用C#進行編程使這個瞄準器可以有選定目標的效果再轉化為SDK形式。第三步，在untiy3D中，調整擺放模型，構建出想要的虛擬場景。利用C#腳本編寫游戲邏輯，實現準星的制作和與模型之間的交互。導入Google Cardboard SDK，將系統轉化為VR模式。第四步，導出APK，在手機上運行，結合Cardboard，以實現與場景的交互，體現在VR下的購物的真實性與沉浸感。

圖1 VR商場系統開發框架流程圖

2.2 虛擬現實環境的構建

虛擬商場環境的構建是一整個環節比較重要的一步，因為環境的質量就決定了虛擬場景的搭建效果，與商場的漫游系統也息息相關。

在本文中，所有商品與環境要用到Maya建模軟件實現，在制作模型的過程中要考慮模型的真實性，因為這代表了一個商品的好壞，與虛擬現實的代入感。特別是商品的質感與顏色，光亮度都決定了顧客對一個商品的評價。

同時也要運用Maya軟件，Maya軟件是用于動畫的效果，是一款三維動畫軟件，是渲染真實性的一款軟件。用于三維建模，再將模型導入Unity的軟件當中，以實現虛擬現實環境的建模。

圖2 虛擬試衣模型

3 功能設計

圖3 虛擬試衣的環境搭建圖

系統分為三大模塊，總體架構如圖4所示：

圖4 系統總體功能模塊

VR版商場交互系統有三個板塊：

第一個便是室內場景漫游板塊，根據Maya技術設計的模板具有強烈的沉浸感，以及增強現實的交互感而提升對家居模型的體驗，商場的虛擬漫游模塊使用虛擬現實技術，把客觀上并不存在的景物運用計算機技術，在用戶面前展現更無與倫比的室內場景，使你能見到更加寬廣的商場購物平臺。利用攝像頭采集場景，在用戶面前生成虛擬環境，使人沉浸在虛擬的商場環境中。

基于預先做好的虛擬家居場景，游覽者可以在商場中向前、向后，向任意方向移動，或是用手機調整視角，當你要從虛擬環境回到現實中時，只需要按下轉化按鍵，便可以在現實與虛擬之間自由切換。

第二個是虛擬試衣模塊，當你進入店面時，你可以使用預先設置好的手機APK準星自動選擇你心怡的衣物，自然，你在虛擬環境中可以使用準星挑選，旁邊附加的便是選擇衣服的材質與顏色，當然還有你所需要的Size。這些選擇都是可以用準星自由選擇與操控的。

最后最重要的自然是自適應場景切換模塊。根據預先設計的衣物編好對應的場景，這些自然都要用Maya軟件來制作。當你選中一件衣服時，它會自動跳轉到適應的場景中去，來體現你對這件衣服的感受。當然你也可以自己主動選擇場景，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。

它還可以自動調節感光與亮度，讓你可以自由的選擇不同亮度下的衣物，依從編寫的程序，他會根據你的膚色來自動調節，使你不必拘泥于現實中亮度的干擾，能從更多的方面去觀察。

4 實驗結果及分析

本系統在unity上開發，最終到處到android移動端真機測試，通過GoogleCardboard觀看最終的結果。這種VR體驗方式簡單便攜，可以不受展覽環境的限制，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設備的最初產品，其基本實現原理是在橫置的手機屏幕上分屏顯示出左右眼對應的畫面，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立體感。然后通過手機自帶的陀螺儀感應器來捕捉頭部的晃動與轉動，從而實現類似頭戴式VR設備的沉浸式體驗。總而言之，首先要在手機安裝插件與合成軟件，這樣才能實現立體感的效果（見圖5）。

4.2 VR成像原理：左右眼呈現不同圖像，產生視差，形成立體效果

我們人類之所以能夠看到立體的景物，是因為我們的雙眼可以各自獨立看東西，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。因為人類左右兩眼有間距，造成兩眼的視角有些細微的差別，而這樣的差別會讓兩眼個別看到的景物有一點點的位移。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一只捕捉左眼，而另一只捕捉右眼，從而達到視野前后的層次感。

圖6 虛擬現實環境下的屏幕顯示

4.3 場景展示

場景切換—辦公室場景下，人們可以使用預先設置好的瞄準器選取店面的待售衣服而換裝，當你將瞄準器懸浮在選定的衣服上時，可以點頭，這樣感應器便會感應到你的動作，自動將你的選取的衣物穿在你的身上。當然，你也可以隨意的更換場景，隨意搭配，使消費者滿足心理需求。

圖7 unity中的場景展示

5 小結

圖8 unity中的開發截圖

今年是VR技術產品的發展之年，目前仍有大量的發展空間，但是對于VR來說還有些缺陷，VR的硬件還待進一步，比如其配戴后會有明顯的眩暈感，主要原因便是分辨率較低，屏幕的延遲會比較高，我們需要日后的不斷探索與發掘，此外硬件的空間所占體積也大的多，不方便攜帶，這也是日后需要進步的一個方向。

而在商業產品中，VR無疑能在其中發揮更大的作用，本文借助Unity引擎以及VR硬件的合作可以使商品購買服務更加的流暢，使消費者體驗到更好的視覺感受與消費體驗。希望在未來不斷升級系統，帶來更好的體驗。此項系統搭配大數據可以更加方便的為你自動優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，系統項目可以更好地迎合大眾的趣味，以后，不僅可以發展在商品購物方面，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與幫助。

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