淺談基于Unity 3D平臺的VR/AR項目開發(fā)在高職計算機(jī)專業(yè)的教學(xué)

牛紅霞 鄭秀春 解秀萍

摘要：VR/AR技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。行業(yè)的疾速發(fā)展需要大量的VR/AR的技術(shù)人才。從2019年開始，全國各高職高專院校開始招收“虛擬現(xiàn)實應(yīng)用技術(shù)”專業(yè)。根據(jù)VR/AR行業(yè)項目研發(fā)流程中不同的模塊設(shè)置專業(yè)課程，以達(dá)到不同崗位的崗位要求。

關(guān)鍵詞：VR/AR技術(shù)Unity 3D 3Ds Max C# 高職高專 教學(xué)

1 VR/AR技術(shù)

VR即虛擬現(xiàn)實技術(shù)，美國計算機(jī)科學(xué)家在60年代第一次提出。VR就是以相應(yīng)計算機(jī)軟硬件和仿真系統(tǒng)為依托，為用戶創(chuàng)建一個從視覺、聽覺、觸覺等感官上全封閉的計算機(jī)仿真系統(tǒng)，使用戶產(chǎn)生“身臨其境”的感覺，從而達(dá)到教育、醫(yī)療、商用和娛樂等目的。通俗點講用戶通過VR技術(shù)所感知的一切都是虛擬的，或者說都是假的。AR即增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)，把虛擬世界和現(xiàn)實世界無縫地結(jié)合在一起，使用戶在現(xiàn)實環(huán)境中感受該技術(shù)創(chuàng)建出來的虛擬信息。如果說用戶通過VR技術(shù)體驗的一切都是假的，那么通過AR技術(shù)所體驗的一切是半真半假的。AR和VR有個共同的特征就是交互性。

2 VR/AR發(fā)展

雖然快速發(fā)展中遇到了諸如設(shè)備昂貴、內(nèi)容匱乏等問題.但是，谷歌趨勢通過搜索AR/VR兩個關(guān)鍵詞分析出從2004年到2015年VR/AR發(fā)展（見圖1）。2016年被稱為“VR和AR元年”，VR/AR迎來了井噴式的發(fā)展，2018年其用戶數(shù)量已達(dá)到大約700萬，預(yù)計到2020年，這個數(shù)字將達(dá)到近3000萬。

3VR專業(yè)

VR技術(shù)的飛速發(fā)展離不開VR技術(shù)人員?，F(xiàn)階段我國VR人才數(shù)量僅占全球2%，它距18%的VR人才需求還差得很遠(yuǎn)。為應(yīng)對全球VR產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，2018年9月14日，教育部正式宣布在《普通高等學(xué)校高等職業(yè)教育（專科）專業(yè)目錄》中增設(shè)‘虛擬現(xiàn)實應(yīng)用技術(shù)”專業(yè)，從2019年開始執(zhí)行?！疤摂M現(xiàn)實應(yīng)用技術(shù)”專業(yè)主要是培養(yǎng)掌握虛擬現(xiàn)實、增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)相關(guān)專業(yè)理論知識，具備虛擬現(xiàn)實、增強(qiáng)現(xiàn)實項目交互功能設(shè)計與開發(fā)、三維模型與動畫制作、軟硬件平臺設(shè)備搭建和調(diào)試等能力，從事虛擬現(xiàn)實、增強(qiáng)現(xiàn)實項目設(shè)計、開發(fā)、調(diào)試等工作的高素質(zhì)技術(shù)技能人才，修業(yè)期限為3年。

4 VR/AR教學(xué)

4.1 7解VR/AR項目設(shè)計流程

雖然高職學(xué)生和本科院校的學(xué)生錄取分?jǐn)?shù)上有差別，但仍有很大一部分高職學(xué)生希望畢業(yè)后利用自己在學(xué)校的知識能找到一個理想的工作。但很多學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情都被對所學(xué)行業(yè)的迷茫給磨得消滅殆盡了。他們問得最多的問題就是“老師，我很喜歡學(xué)習(xí)專業(yè)課，但學(xué)好這個，我以后能干什么？”因此，針對這個問題，筆者認(rèn)為很有必要讓學(xué)生熟悉整個VR/AR項目設(shè)計流程，讓他們清楚知道自己以后是要做設(shè)計、美工、建模還是程序或是其他。唯有這樣，才能使他們更努力地學(xué)習(xí)專業(yè)課，為將來的自己準(zhǔn)確定位。

4.1 Unity 3D學(xué)習(xí)

Unity是由Unity Technologies公司開發(fā)的一個可以創(chuàng)建三維視頻和實時三維動畫等類型互動內(nèi)容的一個全面整合的專業(yè)游戲開發(fā)引擎。與Virtools等一些借助交互圖型開發(fā)環(huán)境的軟件一樣，Unity開發(fā)人員可以將完整的成品發(fā)布至Windows、Mac和Android等各大平臺。 Unity不僅僅被應(yīng)用于游戲開發(fā)，因其強(qiáng)大的功能，也被廣泛用于虛擬現(xiàn)實、增強(qiáng)現(xiàn)實、工程模擬和3D設(shè)計等方面，現(xiàn)在Unity更多地被應(yīng)用于開發(fā)房地產(chǎn)三維展示和虛擬仿真教學(xué)。因其可定制的集成開發(fā)環(huán)境、基于組件的對象系統(tǒng)和代碼開發(fā)的驅(qū)動模式等等眾多優(yōu)勢，U3D已經(jīng)成為眾多VR/AR項目開發(fā)團(tuán)隊的首選。因此，高職院校VR專業(yè)開設(shè)U3D課程也就成為不二之選。安排一些簡單的項目使學(xué)生了解U3D的界面和一些基本操作，比如“Rolling aball"和“接金幣”;隨著學(xué)生對于U3D的認(rèn)知，逐步安排難度較大的項目，比如“Space Shooter”和“坦克大戰(zhàn)”，使學(xué)生們在動手的過程中去掌握一些功能和操作。

4.2 C#語言學(xué)習(xí)

C#是Microsoft公司開發(fā)的最新面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，是運行于.NET Framework之上的高級程序設(shè)計語言。學(xué)好C#是想要學(xué)習(xí)VR/AR項目開發(fā)的最基本要求。在VR/AR開發(fā)過程中，c#語言的優(yōu)勢不言而喻，被大多數(shù)項目開發(fā)人員作為Unitv的腳本語言。VR/AR開發(fā)需要掌握C#的基本內(nèi)容有：基礎(chǔ)語法與算法、面向?qū)ο缶幊?c#數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與高級語法。c#的學(xué)習(xí)對于高職學(xué)生有些難度，因此對于本學(xué)科的教學(xué)安排是由易到難，深入淺出，先通過比較傳統(tǒng)的教學(xué)手法讓學(xué)生學(xué)習(xí)C#的一些語言基礎(chǔ)，比如變量與類型、流程控制和數(shù)組與方法等等。C#中的控件和組件可以采用傳統(tǒng)和項目教學(xué)法來講解;類與對象、繼承與多態(tài)和接口與委托的內(nèi)容以及數(shù)據(jù)庫鏈接、數(shù)據(jù)庫操作命令等部分的知識通過給學(xué)生們設(shè)置任務(wù)，通過老師講解演示，學(xué)生結(jié)組動手的方式進(jìn)行教學(xué)，以期學(xué)生們可以通過實際動手操作來幫助他們無論從理論知識還是動手實踐上都能更好地學(xué)習(xí)c#語言。

4.3 3Ds Max學(xué)習(xí)

如果一個游戲開發(fā)人員對3D概念沒有一個明確地概念，那么他在使用Unity 3D引擎開發(fā)項目時必須會有很多問題和短板，因此，最簡單粗暴的辦法就是去學(xué)習(xí)一些3D的建模軟件，因為它會涉及到UV坐標(biāo)、材質(zhì)、網(wǎng)格和貼圖等等，而這些也正是游戲引擎中十分重要的理解點。建模工具首推Autodesk公司的3Ds Max，因為它是最基本的3D建模工具，相比較該公司的另一款適于做動畫的產(chǎn)品Maya，3Ds Max適用于游戲開發(fā)、影視欄目制作和制作建筑效果圖。本學(xué)科的教學(xué)都是通知項目教學(xué)來完成，把教學(xué)重點放在建模、材質(zhì)和貼圖、動畫及石墨工具的功能掌握。比起編程語言，Max更直觀、易上手，因此對于高職學(xué)生來說，雖部分操作有挑戰(zhàn)性，但學(xué)生對3D建模很感興趣，取得了良好的學(xué)習(xí)效果。

4.4其它

很多的高職高專學(xué)生對于學(xué)習(xí)AR/VR技術(shù)都表現(xiàn)出了非常高的學(xué)習(xí)熱情，這是一個好的開始，但不意味著他們在學(xué)習(xí)過程都是一帆風(fēng)順，學(xué)習(xí)U3D時的全英文界面，學(xué)習(xí)C#時語言的語法和邏輯結(jié)構(gòu)，還有學(xué)習(xí)3Ds MAX時一些細(xì)小的功能參數(shù)都使得他們很有挫敗感，但是，這些是他們必須面對的。另外，要想進(jìn)入VR/AR這個行業(yè)，除了上面提到的專業(yè)知識外，還需要了解掌握其它的專業(yè)知識，比如計算機(jī)圖形學(xué)、GPU編程、Shader編程，還要有一些美術(shù)的功底或者說良好的審美。而且，要成為優(yōu)秀的VR/AR開發(fā)工程師，不僅要具備從事VR/AR開發(fā)的專業(yè)技能，也需要具備良好的團(tuán)隊協(xié)作與溝通能力。另外，自學(xué)能力也是同樣重要，專業(yè)人員必須要不間斷地堅持學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)了解最新的資訊與技術(shù)，這樣才能在職場中立于不敗之地。

參考文獻(xiàn)

[1]楊曉光，談增強(qiáng)現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實技術(shù)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用[J]，中國信息技術(shù)教育，2017 （2）：69-73.

[2]王小科，王軍.C#開發(fā)實戰(zhàn)1200例[M]，清華大學(xué)出版社，2011