摘要：本文为实现虚拟现实程序开发的有效简化，借助PAR平台和PAR方法，总结出一种虚拟现实程序开发的新方法。

关键词：VR技术;Unity 3D; PAR平台

随着我国科学技术水平的不断提高，各种高新技术不断被研发出来并投入使用，其中以虚拟现实技术（VR）最受各行各业及技术研发人员的关注，可是在其实际应用当中，基于虚拟现实技术开发的应用均需要由计算机软件来实现，进而导致虚拟现实系统软件尤为复杂，为此本文将PAR平台及方法为基础，结合虚拟现实软件系统主要特征，对开发虚拟现实软件的新方法进行探讨。

1 概述

VR技术是集计算机、多媒体、传感器、人工智能等多种先进技术于一体进而达成人机交互的一种技术手段，其可以将当前存在的多种技术进行合理应用，以此模擬出各式各样的真实世界，从而让人们产生到身临其境的感觉。以当前科学技术的发展趋势来看，VR技术在未来必定成为各行业的发展基础，由于其具有较强的跨学科性，目前已经成为科技探索中的第三种手段[1]。VR技术主要包含三个特征：其一，沉浸感，指人在虚拟环境和获得与现实世界差距不大的感受;其二，交互性，指人处于虚拟环境中时，能与虚拟环境中的事物交互，同时可于人机操作界面反馈;其三，构想性，人机交互时人可不受限制的选择任一场景漫游，进而让人在各种虚拟环境中产生更多新想法[2]。

2 Unity 3D简介

Unity 3D是一款操作相对简单的游戏开发工具，是一个由Unity Technologies公司开发并进行全面整合的专业游戏引擎[3]。Unity 3D编辑器在微软公司开发Windows系统和苹果公司专属Mac OS X系统中均能稳定运行，并可在Windows、Mac、iPhone、Android、Windows phone 8等系统平台中发布游戏，同时也可在Unity web player插件辅助下进行网页游戏发布。相比其他游戏引擎，Unity 3D具有更强的跨平台性、交互性及可移植性，得到了许多游戏制作公司的青睐[4]。Unity 3D的最初设计目的并非虚拟现实，但在场景开发时开发者能实时预览场景变化，致使其逐渐被VR所利用，物理碰撞器、网络功能、灯光特效等功能都可由Unity 3D直接提供，从而可一定程度上降低开发者工作量，缩短场景渲染时间，进而使得虚拟现实的开发效率大幅度提升。

3 Unity 3D开发VR程序基本过程

研究发现，开发一个典型VR程序通常要进行需求分析、模型建立和C#脚本开发与测试三个步骤，本文以相对简单的VR球类游戏对以上三个步骤进行举例说明。

3.1 程序需求分析

游戏玩法介绍：在一个盒子中，存在n个普通小球、一个较大气球及一个透明板，游戏过程中需借助VR设备吹动气球，VR设备与摄像头在此过程中能对用户嘴部和肢体动作行动态捕捉，以评定用户吹气球的动作，从而将用户吹气球的过程模拟出来，游戏开始后透明板会以一定速度向气球移动，用户吹动气球并撞到小球后得分，并使得透明板向远离气球的方向移动一段时间，此段时间过后透明板继续向气球移动，直至透明板撞到气球，游戏结束，游戏结构详见图1。

3.2 模型建立与加载

以往软件系统实现人机交互多是常通过等标准输出入设备，VR软件系统则无需这些硬件设施，用户在使用VR设备期间，仅需要一台设备就可以直接进入VR软件系统为其营造的3D环境中，设备还能实时监测用户的动作与表情，进而达成人机交互，由此可见，3D建模在VR软件系统中发挥着极为重要的作用。通常情况下，3D建模需要首先使用3DS MAX等3D建模软件进行模型设计，并将这些设计好的模型以.fbx或.obj格式存储起来，随后将这些模型文件导入Unity 3D中行上色处理，此过程中，Unity 3D主要提供了Assetbundle.Load读取和加载资源与Resources.Load动态加载资源两种加载方法。第一种加载方法主要是为了应对.fbx格式文件无法在Unity 3D中实现稳定运行的状况，因此普通情况下，常会利用这种加载方法先将文件转换为.prefab格式，随后再导入Unity 3D中进行上色。第二种加载方法能够从缺省打进程序包中的AssetBundle里面行资源加载，但通常此类文件需要由用户自建，运行时为动态加载，加载路径与文件来源均能由用户指定，所以利用这种方式进行资源加载，可有效解决资源依赖问题，以便于用户制定路径和来源对GameObject进行快速加载[6]。

3.3 C#脚本开发与测试

C#脚本是一种以C#为主要编写方式、以控制3D模型移动和功能为主要目的的控制程序，在Unity 3D导入所有以.prefab格式储存的3D模型后，需用进行C#脚本编写以实现对模型的控制。各个C#脚本相互制约、相互联系，其能通过对用户数据进行全面收集，进而控制3D模型，从而完成人机交互，并达成多种功能。

4 VR程序开发关键技术

4.1 3D建模技术

研究表明，模型精细程度与用户体验之间存在紧密联系，因此在一般情况下，优秀的VR作品都会伴随精致的3D模型，想要构建出更为精细的3D模型，则需要计算机图形技术和立体显示技术这两种技术手段的帮助。计算机图形技术是一种利用计算机完成图形生成、显示及绘制的技术，图形在计算机中多以数据形式存在和表达，如果想要将对图形进行显示、绘制、打印等操作，则需要将数据转化成线条，此技术不仅可以实现大批量机械图、电路图等图形的快速规范制作，同时还能通过其制作动态图形和三维图形，从而将绘图无法解决的问题有效解决。立体显示技术则是一种能实现虚拟现实的技术手段，现阶段存在的方式主要包括双色眼镜、立体显示器、真三维立体显示器、主动立体显示等[7]。

4.2 C#脚本编写技术

C#作为一款由微软公司研发的程序设计语言，主要面向于.NETFramework和NET Core之上的高级程序设计。应用Unity 3D开发VR程序的过程中，需要开发者对3D模型进行脚本编写才能使其运作起来，富有生命力，因此在此期间难免会使用C#语言来进行脚本编写，并且VR程序越大，需要编写的C#脚本便会越多越复杂。

5 VR在已拓展PAR平台中的实现

5.1 PAR平台及方法

PAR平台和PAR方法是一种综合性较强的软件开发环境。PAR平台是一种由Apla代码转换至高级程序设计语言的自动转换工具，包含Radl转换为Apla的自动转换系统、Apla转换为Java的自动转换系统、Apla转换为C++的自动转换系统等;PAR方法主要由一系列建模语言和形式化规则两方面内容组成。

5.2 PAR平台拓展思路

框架选择是软件开发过程中十分重要的步骤之一，高性能框架可在软件开发的后续工作中发挥出重要作用，但是并非所有软件框架均可达到完美程度，比如利用Unity 3D进行引擎开发时，就会存在许多需要使用C#编写代码的问题，但针对这些问题，合理使用PAR平台及方法，便只需要进行少量代码编写，即可将一些相对复杂的功能设计出来，进而使编程效率得到大幅度提升[8]。

5.2.1 PAR方法简化VR程序开发过程

通过对大量VR程序开发过程进行研究，现己明确VR程序的开发过程，因此便可将由一系列建模语言和形式化规则组成的PAR方法拓展到VR领域，并通过使用效率驱动的开发方法对程序进行简化，从而实现程序自动化。因此简化VR程序开发过程时，首先可利用PAR方法中的建模语言对利用UML建模的VR程序进行简化，其次利用Apla语言对C#脚本的编写效率进行全面提升，从而减少VR程序开发所需时间，并确保开发者无需熟悉C#语言，即可实现复杂C#脚本的编写，最后通过将Apla语言编写代码转化成C#脚本，以便于Unity 3D程序随时调用。

5.2.2 PAR平台拓展数据库

使用Unity 3D进行VR程序开发时，大多数VR程序均要使用数据库操作，但是利用Unity 3D本身提供的图形化界面无法确保这些数据库操作能够有效实现，而是需要通过Visual Studio编写以下程序来实现：

更新数据：

string s=“server=localhost： database=u3dproject; uid=sa;pwd=qwe”;

SqIConnection conn-new SqIConnection

conn.Open0;

SqICommandcmd=new SqICommand0;

cmd.Connection=conn;

cmd.CommandText=“INSERT INTO Userlnfo VALUES （Jom.Boy，1 7，Namchang）”;

SqID ataReader=sdFcmd.ExecuteReader0;

读取数据：

string s=“server=localhost;database=u3dproj ect;uid=sa;pwd=qwe";

SqIConnection conn=new SqIConnection（s）;

conn.Open0;

SqICommandcmd=new SqICommand0;

cmd.Connection-conn：

cmd.CommandText=“select*from Table”：

SqIDataReadersdr =cmd.ExecuteReader（）;

while （sdr.Read0）{

print（sdr[O].ToString0）; ）

cmd.Dis pose（）;

6 结束语

大数据时代的到来，以及互联网技术的迅猛发展，虚拟环境中的交互体验越来越受到关注，VR技术不仅改变了人机交互方式，同时也改变了人类的生活方式，致使基于VR技术的程序开发显得极为重要，为有效应对当前VR程序开发方法复杂的现象，应积极探索新方法以简化VR程序开发，其不仅有助于加快VR程序开发速度，同时对于促进我国VR技术发展也具有一定推动作用。

参考文献

[1]马宝忠，孙聪，赵连政等，基于虚拟现实的变电站交直流电源操作仿真系统设计[J].电子设计工程，2020，28 （19）：31-34+39.

[2]閆亚刚，刘恒，李中旗等，基于虚拟现实技术的高压开关设备三维检修系统设计[J].电子设计工程，2020，28 （17）：156-159+164.

[3]蒋宁，徐济惠，基于可视化的VR编辑引擎[J].计算机系统应用，2020，29 （5）：76-81.

[4]高伟，王昱霖，郭瑾.国外虚拟现实与增强现实技术教育研究热点及启示[J].开放学习研究，2020，25 （2）：47-54+62.

[5]彭亮，仲思东，李学鹏.基于真三维模型的室内定位系统设计[J].科学技术与工程，2020，20 （13）：5205-5209.

[6]冯佳，安建强.虚拟现实技术在国内教育中的运用现状与趋势分析[J].开放学习研究，2020，25 （1）：39-47.

[7]谷冰，基于虚拟现实技术和智慧校园设计研究[J].电子测试，2020 （5）：135-136.

[8]周哲泓，薛锦云，黄捷文.虚拟现实软件系统开发方法研究[J].计算机工程与科学，201 9，41 （11）：1968-197 5.

作者简介

李传志（1984-），男，吉林省吉林市人。硕士学位，讲师。研究方向为计算机科学与技术。