認識VR開發(fā)流程，訂定SOP

　　高煥堂 （臺灣VR產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主席、廈門VR/AR協(xié)會榮譽會長兼顧問）

摘要：由于VR與各行各業(yè)都有密切關(guān)聯(lián)，各行各業(yè)的專業(yè)知識(如水力發(fā)電)與VR技術(shù)的結(jié)合，可以發(fā)展出該行業(yè)最簡潔有效的標準開發(fā)流程(SOP)。這項SOP包括開發(fā)步驟、工具、素材與內(nèi)容格式標準等規(guī)范。

本文先說明VR內(nèi)容開發(fā)的基本流程，然后把這一般流程SOP對應到醫(yī)療、物流等各行業(yè)，而得出各行業(yè)專有的VR開發(fā)SOP。再基于各行業(yè)SOP展開，對應到各行業(yè)單位和開發(fā)伙伴的參與活動。最后，制定這些活動的使用工具(如Unity、UE)，和產(chǎn)出(物)的標準規(guī)格。

關(guān)鍵詞：VR；開發(fā)流程；SOP

1 SOP的任務(wù)、工具與平臺

1.1 應用軟件(VR App)

應用軟件是VR開發(fā)者依循SOP而產(chǎn)出的可運行的軟件成品，通常將它上傳到應用商店(App Store)，讓使用者下載到其VR終端設(shè)備上運行。在運行時(Runtime)，就會呈現(xiàn)VR內(nèi)容，并與使用者交互(圖1)。

　　例如《Tilt Brush》3D繪畫應用，它是著名的HTCVive應用，可以讓您在虛擬的3D 環(huán)境下的自由繪畫創(chuàng)作。很逼真、身歷其境！使用者操作一個2D控制板，按照任何角度去調(diào)整和移動整個繪畫平面，來畫出具有景深效果的各種圖形(圖2)。

　　1.2 SDK：VR App開發(fā)工具包

　　SDK就是App開發(fā)工具包(Software Development Kit)。它是針對特定平臺(如Cardboard移動VR)，由廠商提供給開發(fā)者來創(chuàng)建App的開發(fā)工具包。例如，Cardboard SDK for Unity就是Google提供給開發(fā)者的工具包，開發(fā)者可以利用Unity3d的環(huán)境和資源來規(guī)劃、創(chuàng)建適合于Cardboard(運行)平臺的VR 應用程序(圖3)。

　　SDK還包括用于除錯及其他用途的軟件工具、程序代碼范例、支持性的技術(shù)注解或者其他說明文件等。

　　1.3 VR編輯器：SDK的核心組件

　　在游戲開發(fā)領(lǐng)域，Unity/UE是最流行的App編輯器，包含一個完整的游戲設(shè)計、制作環(huán)境和可復用的美術(shù)、燈光等素材資源，協(xié)助開發(fā)者順暢完成一款游戲App。例如，Google基于該Unity編輯器而附加Cardboard運行平臺的新API、相關(guān)資源等成為一套工具包，就稱為基于Unity編輯器的“Cardboard SDK forUnity“。

　　以這個Cardboard SDK for Unity為例，其使用流程是：

　　第1步：為Unity下載Cardboard SDK。

　　第 2 步 ： 把 它 導 入 到 你 的Unity編輯項目中。亦即，在Unity主菜單里，點選AssetsImportPackageCustom Package，并選擇CardboardSDKForUnity.unitypackage，然后點擊Import按鈕。

　　第3步：為了做出第一個VR游戲體驗，可在Project Browser中的CardboardPrefabs文件夾里，把CardboardMain Prefab拖到場景中，在Inspector中設(shè)定與你的游戲主角一樣的位置。這樣可以展現(xiàn)出你在看他（主角）的眼睛。

　　第4步：接下來，選擇主照相機(Main Camera)并且在Inspector中勾選。

　　第5步：最后，在Unity編輯器中試運行，就會出現(xiàn)3D場景了。這時，你的照相機隨著頭部的運動而進行旋轉(zhuǎn)，您可以左顧右盼了。

　　1.4 什么是API?

　　SDK通常包含有App軟件框架(Framework)和腳本 的 呼 叫 接 口(API，ApplicationInterface)定義檔。開發(fā)者可以在App(如Android的Java程序代碼)中，通過API來呼叫Cardboard平臺上的軟硬件資源。以Cardboard 的環(huán)繞音頻為例，基于Cardboard SDK和API，可以開發(fā)令人感到身臨其境的VR應用。可以聽到來自四面八方的聲音，例如天空打雷或者是飛機飛過頭頂?shù)穆曇簟?/p>

　　目前，Cardboard 開放了SDK和API，協(xié)助開發(fā)者的制作音頻。該SDK新的環(huán)繞音頻功能是很容易上手的。開發(fā)者可以呼叫組件來創(chuàng)建Android系統(tǒng)上的音景。Android的Native開發(fā)者可以使用一套簡單的JavaAPI來模擬虛擬的聲音和環(huán)境，讓使用者就如同在真實世界里所聽到來自周遭四面八方的聲音。

　　1.5 App運行平臺(操作系統(tǒng))

　　通常，從App Store將App下載了就會在VR終端設(shè)備的操作系統(tǒng)(OS)上運行，例如移動VR App常見的運行平臺是：Android、Windows等。以Google的Cardboard 移動VR為例，這是典型的“Cardboard+手機”簡易型移動VR設(shè)備。雖然Cardboard可以搭配不同品牌的手機，但是在開發(fā)時，使用的SDK會預設(shè)其App適用的運行平臺(如Android、iOS等不同的操作系統(tǒng))。

　　此外，還有針對不同平臺的VR助手。VR助手就如同大家耳熟能詳?shù)腁ndroid手機助手一般用來協(xié)助管理移動或VR終端平臺上的App及相關(guān)資源，如終端軟硬件資源的管理、云端資源的搜索、下載、安裝的功能等。

　　1.6 素材編輯器

　　素材(Material)是用來組合成為VR App的材料，包括美術(shù)、聲音、燈光、課件文檔等等資源。有些素材編輯器與App編輯器是分開的；而有些是兩者整合在一起的。大多數(shù)編輯器可以導入外來(第三方廠商)的素材。例如，Unity3d編輯器可以導入3dsMAX、MAYA所匯出的.max，.mb，fbx等。此外，從網(wǎng)絡(luò)上也能下載一些.max和.mb格式的VR素材模型，包括人物、地形素材等。

　　一般而言，素材資源是可以跨平臺共享的。至于App常常使用到特定運行平臺(OS)的SDK和API，是與運行平臺息息相關(guān)的。尤其是VR產(chǎn)業(yè)中，HTC、三星、Google等都各自擁有運行平臺和應用商店(圖4)。

　　1.7 內(nèi)容的實時“動態(tài)加載”

　　App下載了，用戶將App運行起來。在運行期間，App會連結(jié)到云端的內(nèi)容分發(fā)平臺，取得實時性的內(nèi)容，從VR終端顯示出來，這項功能通稱為“動態(tài)加載”(DynamicLoading)。例如，“VR+教育”的教學App，在其運行時期，可以持續(xù)從內(nèi)容分發(fā)平臺取得最新的教學課件等(圖5)。

　　其中的基本需求是：不要將教學課件綁入App里，而直到學生們運行VR App時才到后端分發(fā)平臺去實時取得教學課件里的素材。那么，在實際的Daydream或HTC Vive平臺上，又如何實現(xiàn)這項需求呢? 如果您使用Ｕnity編輯器，最簡單的途徑就是使用Unity的ScriptableＯbject技術(shù)。我們可以使用ScriptableObject 在 Project view 建立專用的 Asset來做設(shè)定，并將它存放在Resources文件夾中。當VRApp運行中，需要用到時才呼叫 Resources.Load()函數(shù)來取到設(shè)定值，若有任何修改的話，只要打開Project view 內(nèi)的 Resources文件夾修改一下即可。

　　通常，一個行業(yè)的VＲ素材資源是相當多的，而且會時常更新的，這些龐大資源全部綁入App里，并不太合理。于是，就可以進一步將ScriptableObject打包成為AssetBundle。我們的VR App可以掌管主要邏輯或線程，當有需要某些資源(如VR素材)，才從外部的 AssetBundle 加載資源，這樣我們常常只需要重新打包資源(VR素材)的部分就能完成更新，而不需要重新編譯Ａpp的程序代碼。

　　如果您不是使用Unity編輯器，也可采用其他技術(shù)，例如運用Ａndroid/Linux平臺上的＊.SO，或者Windows平臺上的DLL來實踐動態(tài)加載功能。

　　2 更完整的的SOP活動

　　2.1 添加互動設(shè)計和軟件程序代碼

在上一節(jié)里，已經(jīng)說明了從素材設(shè)計到App開發(fā)的流程SOP（圖6）。

圖6  本開發(fā)流程  （圖片素材來自:百度圖片）

       除了素材之外，在開發(fā)流程中，還需要“交互設(shè)計師”來設(shè)計出符合客戶的要求，以及設(shè)備系統(tǒng)的需求（圖7）。

圖7  添加互動設(shè)計和軟件代碼（圖片素材來自:百度圖片）

       此外，還需要“編碼工程師”來撰寫代碼，并添加到素材和App里，才能實現(xiàn)動態(tài)的素材和人機互動的行為（圖7）。  

　　2.2 VR的敘事新模式

      在VR設(shè)計上，首先要把自己當成一個引導者而不是一個導演。因為傳統(tǒng)電影的導演給觀眾的是一個框框，而的引導者所給的將是一個完整的世界。VR設(shè)計師若能依循上述原則，而擺脫按照預定腳本來進行的傳統(tǒng)影視制作模式，就能給用戶一種令人意外的方式來改變已經(jīng)構(gòu)筑好的虛擬世界，即可帶來更多深刻的臨場感。

     所以，VR的情節(jié)是受觀眾自由選擇所影響的，而VR設(shè)計師（即引導者）則預先在其中鋪設(shè)世界觀和規(guī)則。例如，《Sequenced》是一個“VR+動漫”的應用。提供了全新的體驗：讓觀眾可以和動畫劇情產(chǎn)生互動。只要你對動畫場景中角色、事物的關(guān)注與互動，就可能將改變角色的對話內(nèi)容和引起其他事件的發(fā)生。

     《Sequenced》讓你沉浸在故事中，完全是下意識的互動，完全忘記了劇情的發(fā)展其實是受互動而影響的。 然而從體驗中，您可以看到其敘述新模式，體會它如何來引導一個VR動漫的情節(jié)，并領(lǐng)悟其幕后的互動設(shè)計新模式（圖8）。

圖8  《Sequenced》敘述新模式

　　3  后端的云服務(wù)——以法國的Allegorithmic為例

　　3.1  簡介Allegorithmic公司的云服務(wù)

　　基于Unity3d的Substance Designer、Substance Painter和Substance B2M等系列3D渲染軟件都是Allegorithmic公司的產(chǎn)品。全球超過5萬多位3D設(shè)計師都在使用這些產(chǎn)品來進行游戲的設(shè)計與開發(fā)。

　　3.2  擅用新潮的Docker虛擬機技術(shù)

     Allegorithmic公司的平臺使用Docker容器來提供連接服務(wù)，包括license服務(wù)，故障采集服務(wù)，和license分析服務(wù)；用于開發(fā)技術(shù)原型，比如一個網(wǎng)頁版的Substance渲染引擎。在部署方面，他們使用私有的Registry服務(wù)，開發(fā)者可以將生產(chǎn)環(huán)境中將要用到的鏡像拉過去，只要鏡像構(gòu)建（Build）成功了，就能在最終環(huán)境中運行起來（圖9）。

圖9  Docker虛擬機支持VR設(shè)計與開發(fā)

        在Allegorithmic的開發(fā)環(huán)境里，還有一個預生產(chǎn)的環(huán)節(jié)，這里Docker也提供了很大的幫助，大大簡化了部署過程，讓新成員能夠很快上手，也能將設(shè)計師或客戶的新想法迅速實現(xiàn)出來。

　　4  結(jié)語

      本文的目的是讓您熟悉VR內(nèi)容的基本開發(fā)流程，做為訂定各行各業(yè)（如軍事&救災領(lǐng)域）專用的VR開發(fā)SOP，以便提升“VR+行業(yè)應用”的發(fā)展速度。在訂定各行業(yè)專用SOP過程中，常會考慮各行業(yè)的特性、既有的技術(shù)、想引進的新技術(shù)等，決定添加上那些新元素。     例如，我常常會添加Docker鏡像（Docker Image）標準，來包裝VR素材。一旦引進了Docker鏡像元素，對既有的SOP就可能會有些改變，讓其更容易管理（因為包裝標準化了）。

　　為什么會想引進Docker鏡像標準呢？筆者的考慮如下。

　　1)Docker鏡像可以讓3D數(shù)據(jù)模型（如動漫3D素材模型）搭配自己的軟件代碼Lib（如渲染或數(shù)據(jù)處理引擎），VR內(nèi)容的編輯器可以將素材的3D模型與其相關(guān)代碼Lib打包成為標準的Docker鏡像，成為VR的動態(tài)（Dynamic）素材。

　　2)3D數(shù)據(jù)模型就如同“信紙”，它含有許多3D數(shù)據(jù)（就是信紙所記載的內(nèi)涵）；可稱之為靜態(tài)（Static）素材。

　　3)VR內(nèi)容制作時，可將1）數(shù)據(jù)模型；2） 相關(guān)代碼Lib；一起打包成為Docker鏡像。這Docker鏡像就如同“信封”。

　　4)“信封”里包裝了靜態(tài)的素材模型及其相關(guān)代碼，就變成為動態(tài)的素材模型。

　　5)這種符合Docker標準的“信封”，對于VR素材/應用的云平臺（如VR素材超市）的維護管理是非常有利的。

　　6)靜態(tài)素材如同信紙，動態(tài)素材如同信封，素材的云平臺（如Docker鏡像Registry） 如同郵局，Docker引擎如同郵差。

　　7)由于信紙和內(nèi)容格式可以百花齊放（例如把語句寫在楓葉上），只要把它加上程序代碼，一并裝進去標準信封就可以了。

　　8)所以VR的素材開發(fā)者可以使用不同的編輯器材編輯信紙、內(nèi)容和代碼，然后打包成為Docker標準鏡像（裝進去標準信封）即可。

　　9)由此可知，我們可以利用形形色色的VR素材編輯器，并不必限制使用單一的VR內(nèi)容編輯器。

　　10)我們不必限制單一的標準3D數(shù)據(jù)模型，也不必限制單一的程序語言（或繪圖引擎）；而只需要單一的信封標準（如Docker鏡像標準）即可。

       由于VR與各行各業(yè)都有密切關(guān)連，許多人都采取通用型的一般開發(fā)流程，其開發(fā)效率是不高的。如果各行業(yè)的專業(yè)知識都能與VR技術(shù)進行更緊密的結(jié)合，訂定出該行業(yè)最簡潔有效的標準開發(fā)流程（SOP），就能更上層樓、事半功倍了。

（注：本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第7期第17頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。）