虛擬現實應用開發教程

目錄

 

 

第1章虛擬現實基本概念1

1.1虛擬現實的定義1

1.1.1虛擬現實1

1.1.2增強現實1

1.1.3混合現實2

1.2虛擬現實發展史2

1.2.1第一階段——1963年

以前2

1.2.2第二階段——1963—

1972年3

1.2.3第三階段——1973—

1989年3

1.2.4第四階段——1990年

至今4

1.3虛擬現實相關技術6

1.3.1虛擬現實相關技術

概述6

1.3.2虛擬現實內容制作

流程8

第2章虛擬現實應用案例14

2.1虛擬現實+文旅14

2.1.1虛擬現實+線下

旅遊14

2.1.2虛擬現實+虛擬

旅遊15

2.1.3虛擬現實+文化

創新16

2.1.4虛擬現實+數字

藏品17

2.1.5虛擬現實+藝術

展覽17

2.1.6虛擬現實+文化

遺產18

2.2虛擬現實+娛樂19

2.2.1虛擬現實+偶像19

2.2.2虛擬現實+遊戲19

2.2.3虛擬現實+演出20

2.2.4虛擬現實+沈浸式

空間體驗20

2.2.5虛擬現實+影視21

2.2.6虛擬現實+社交22

2.3虛擬現實+工業生產22

2.3.1虛擬現實+產品

設計23

2.3.2虛擬現實+生產

裝配23

2.3.3虛擬現實+運維

巡檢24

2.3.4虛擬現實+企業

培訓25

2.3.5虛擬現實+孿生

平臺25

2.4虛擬現實+醫療26

2.4.1虛擬現實+手術

模擬26

2.4.2虛擬現實+心理

治療27

2.4.3虛擬現實+醫學

康復28

2.4.4增強現實+輔助

醫療28

2.4.5虛擬現實+數字

醫療管理29

2.4.6虛擬現實+醫療

培訓30

2.5虛擬現實+教育30

2.5.1虛擬現實+模擬

實驗30

2.5.2虛擬現實+仿真

實訓31

2.5.3虛擬現實+虛擬

研學31

2.5.4虛擬現實+寓教

遊戲32

2.5.5虛擬現實+虛擬

校園33

2.6虛擬現實+農業34

2.6.1虛擬現實+農業

生產34

2.6.2虛擬現實+休閑

農業35

2.7虛擬現實＋智慧城市35

2.8虛擬現實+體育競技37

2.8.1虛擬現實+健身

娛樂37

2.8.2虛擬現實+競賽37

2.8.3虛擬現實+體育

訓練37

2.9虛擬現實+應急仿真38

2.9.1虛擬現實+應急

培訓38

2.9.2虛擬現實+應急

科普38

2.10虛擬現實+能源礦山39

2.10.1虛擬現實+孿生

平臺39

2.10.2增強現實+輔助

協作40

2.11虛擬現實+軍事40

2.11.1虛擬現實+作戰

模擬40

2.11.2虛擬現實+模擬

訓練41

2.11.3虛擬現實+勤務

仿真訓練42

2.11.4虛擬現實+心理

訓練42

2.12虛擬現實+航空航天43

2.12.1虛擬現實+航天

訓練43

2.12.2虛擬現實+仿真

模擬43

2.12.3虛擬現實+飛行

模擬器43

2.13虛擬現實+商業營銷44

第3章Maya基礎建模46

3.1三維建模行業介紹46

3.1.1三維建模46

3.1.2三維建模的行業46

3.1.3Maya軟件46

3.2Maya的界面介紹47

3.2.1啟動程序47

3.2.2工作界面的組成47

3.2.3保存文件51

3.3Maya的基礎操作與界面

布局51

3.3.1新建立方體51

3.3.2快捷鍵的使用52

3.3.3坐標軸52

3.3.4單位設置52

3.3.5刪除模型52

3.3.6調整旋轉中心53

3.3.7工作界面整體布局53

3.3.8工作區的視圖布局54

3.4多邊形的創建與基礎屬性55

3.4.1新建多邊形基本體55

3.4.2新建平面與基本

屬性56

3.4.3新建圓柱體與基本

屬性57

3.4.4新建圓錐體與基本

屬性58

3.4.5新建立方體與基本

屬性58

3.4.6新建圓環與基本

屬性58

3.4.7新建球體與基本

屬性58

3.4.8新建圓盤與基本

屬性58

3.4.9新建不常用的多

面體59

3.5Maya的熱盒命令60

3.5.1熱盒命令60

3.5.2點線面的選擇61

3.5.3頂點模式下的操作

命令62

3.5.4頂點模式下的選擇

命令65

3.5.5邊模式下的操作

命令66

3.5.6邊模式下的選擇

命令68

3.5.7面模式下的操作

命令69

3.5.8面模式下的選擇

命令71

3.5.9對象模式下的操作

命令71

3.5.10其他常用熱盒

命令71

3.6Maya的軟硬邊與卡線基礎75

3.6.1模型的顯示75

3.6.2卡線與軟硬邊76

3.7Maya的基礎材質球與UV

基礎76

3.7.1材質球76

3.7.2UV77

3.8Maya常用命令81

3.8.1復制81

3.8.2修改82

3.8.3刪除歷史82

3.8.4附加到多邊形83

3.8.5網格顯示83

3.8.6擠出83

3.8.7吸附84

3.8.8Maya的分組與分層85

3.8.9激活選定對象與

拓撲86

3.8.10布爾88

3.8.11晶格89

3.9模型案例90

3.10UV講解95

3.10.1UV95

3.10.2UV演示95

3.11Maya材質講解99

3.12材質的使用方法102

3.12.1Lambert102

3.12.2Blinn103

3.12.3阿諾德（Arnold）103

3.13阿諾德材質講解103

3.14阿諾德燈光講解106

3.14.1Maya自帶的物理

渲染器107

3.14.2阿諾德107

3.14.3阿諾德燈光應用

演示108

3.15阿諾德渲染設置111

3.15.1單張圖片的渲染111

3.15.2視頻渲染111

3.15.3Arnold Renderer113

3.15.4System113

3.15.5AOVs113

3.15.6其他設置113

3.16攝影機115

3.16.1攝影機的創建

方式115

3.16.2攝影機的設置117

3.17實戰案例——卡通小場景

渲染118

第4章Maya——PBR道具122

4.1認識PBR122

4.1.1PBR基本概念及演變

歷史122

4.1.2PBR的應用123

4.1.3PBR具體制作流程123

4.1.4PBR的制作軟件123

4.2軟件操作124

4.2.1Maya建模125

4.2.2xNormal高低模

烘焙126

4.2.3SP上材質126

4.2.4八猴渲染131

4.3低模制作132

4.4高模制作134

4.5拆分UV137

4.5.1Maya拆分UV137

4.5.2xNormal高低模

渲染141

4.6處理法線與AO142

4.6.1導入八猴軟件142

4.6.2Ps修整AO與法線142

4.7SP基礎講解145

4.7.1SP軟件工作界面145

4.7.2SP軟件基礎操作147

4.8SP材質講解149

4.8.1利用顏色區分材質149

4.8.2上材質150

4.8.3做舊151

4.8.4渲染152

4.8.5導出貼圖153

4.9PBR渲染153

4.9.1八猴軟件渲染153

4.9.2Maya渲染154

第5章Maya阿諾德渲染156

5.1Maya渲染器介紹156

5.1.1Maya渲染器的

種類156

5.1.2CPU渲染器與GPU

渲染器的對比157

5.1.3材質球157

5.2Maya阿諾德渲染流程157

5.2.1新建場景158

5.2.2基礎燈光159

5.2.3基礎材質調整159

5.2.4燈光細化159

5.2.5細化材質160

5.2.6調整氛圍160

5.3Maya阿諾德調整材質160

5.4Maya阿諾德燈光166

5.5Maya阿諾德室內氛圍

調整168

5.6Maya攝影機169

5.6.1創建攝影機的兩種

方式169

5.6.2攝影機設置171

5.7Maya渲染設置171

5.7.1公用171

5.7.2Arnold Renderer171

5.7.3System173

5.8Ps修飾渲染圖173

5.9室內暗夜環境174

5.10渲染圖修飾181

5.11室外鳥瞰182

5.12渲染與輸出186

5.13動態序列幀渲染187

5.14Maya渲染問題及解決

方法198

5.15動畫渲染設置198

5.16後期合成200

5.17室內動畫展示204

5.18攝影機動畫209

5.19渲染設置及註意事項209

5.20渲染合成211

5.21360室內渲染212

5.22360室內漫遊217

5.23實戰案例227

第6章Maya動畫制作232

6.1三維動畫介紹和基本設置232

6.1.1三維動畫基礎介紹232

6.1.2三維動畫的應用

場景232

6.1.3職業發展方向233

6.1.4基本設置233

6.2關鍵幀和曲線圖編輯器234

6.2.1關鍵幀234

6.2.2曲線圖編輯器234

6.3小球彈跳動畫235

6.4不同材質球彈跳動畫236

6.4.1皮球彈跳動畫236

6.4.2氫氣球彈跳動畫236

6.5為小球動畫添加簡單的

擠壓與拉伸237

6.6動畫基本法則239

6.7簡單動畫制作242

6.8創建骨骼、正向和反向力學244

6.8.1創建骨骼245

6.8.2正向和反向力學246

6.9約束命令247

6.10蒙皮工具和骨骼控制器253

6.10.1蒙皮工具253

6.10.2骨骼控制器255

6.11人體骨骼的綁定256

6.12簡單的人物走路動畫262

6.13ADV插件人體綁定264

6.14機械模型車輛綁定271

6.15Pose制作理論273

6.15.1靜態Pose與動勢

Pose273

6.15.2剪影274

6.15.3角色重心274

6.15.4重心的支撐平面274

6.15.5角色身體動勢線275

6.16坐姿Pose制作275

6.17站姿Pose制作276

6.18軀幹姿態講解277

6.18.1C型和S型軀幹

姿態277

6.18.2C型軀幹姿態操作演示——

人物起跑姿態277

6.18.3S型軀幹姿態操作演示——

人物單腳支撐姿態278

6.19手指Pose制作279

6.19.1常規手指Pose

制作279

6.19.2手與物體聯動時

手指Pose制作280

6.20Pose制作中力的傳遞280

6.20.1單人模型拄拐過程

中力的傳遞280

6.20.2雙人互動過程中力

的傳遞281

6.21連環Pose制作281

6.22人物走路循環制作283

6.23人物跑步循環制作287

6.24人物跳躍動作關鍵Pose

制作290

6.25人物跳躍動作細節制作291

6.26忍者神龜跳躍動作關鍵

Pose制作293

6.27忍者神龜跳躍動作過渡幀294

6.28忍者神龜跳躍動作細節295

6.29動畫常用插件講解297

第7章後期處理300

7.1AE的基礎實操與3D圖層

的初識300

7.1.1新建合成參數設置

以及界面的初識300

7.1.2各面板參數含義301

7.1.3效果參數調整方式

以及圖層屬性303

7.1.43D坐標軸及坐標

含義304

7.1.53D圖層的旋轉原理

及調色304

7.1.63D圖層位置與旋轉

原理306

7.1.7素材替換的方式及

文本的創建與參數307

7.1.8Motion2腳本的使用

及圖層獨顯的方式307

7.1.9色相飽和度效果

原理308

7.2父子級綁定與遮罩動畫

原理308

7.2.1蒙版的繪制308

7.2.2關鍵幀動畫制作的原理及交

互動畫的制作原理309

7.2.3速度圖表的原理310

7.2.4圖形的創建與形狀

蒙版的創建310

7.2.5形狀工具的實操

應用311

7.2.6父子級綁定原理312

7.2.7純色圖層的建立與黑色

遮幅的動畫制作312

7.2.8音頻的添加與制作313

7.2.9視頻的導出講解與水平

翻轉的制作方法314

7.2.10遮罩的制作與遮罩

動畫的原理315

7.3E3D效果和文字動畫的

制作原理316

7.3.1分形雜色的原理316

7.3.2分形雜色的效果應用及

time表達式的原理317

7.3.3文字動畫制作原理317

7.3.4文字緩和動畫的

調整317

7.3.5文字動畫屬性的

添加與原理318

7.3.6Element插件的

原理318

7.3.7E3D中材質球的

調整320

7.3.8E3D模型材質

原理320

7.3.9E3D插件粒子復制和粒子樣式參數原理以及攝像機的創建321

7.3.10攝像機旋轉工具和推拉

工具的原理322

7.3.11攝像機移動工具的

原理323

7.3.12攝像機動畫制作

原理323

7.3.13Optical Flares插件的

原理325

7.3.14調整圖層以及梯度

漸變的原理326

7.4燈光路徑的繪制及Particular

粒子圖層發射器的原理326

7.4.1燈光路徑的繪制

原理326

7.4.2Particular粒子演化參數

調整原理328

7.4.3粒子演化效果案例

制作329

7.4.4Particular粒子圖層

發射器原理329

7.4.5Particular粒子域場

的原理330

7.4.6粒子倒放制作原理331

7.4.7粒子匯聚文本出現的

效果原理331

7.4.8Particular背景粒子

調整案例332

7.4.9跟蹤攝像機原理332

7.4.10跟蹤攝像機3D文本

的創建原理334

7.5Plexus效果及塌陷開關的

原理334

7.5.1Plexus點渲染的

原理334

7.5.2Plexus線渲染的

原理335

7.5.3Plexus三角面渲染

的原理335

7.5.4Plexus精靈粒子的原理及

wiggle表達式的原理337

7.5.5立方體的創建及三視圖

的理解337

7.5.6三視圖坐標系原理338

7.5.7塌陷開關折疊變換的

原理339

7.5.8塌陷開關預合成

原理339

7.5.93D坐標軸旋轉、縮放的

原理339

7.6燈光及修剪路徑的原理340

7.6.1水滴融合效果

原理一340

7.6.2水滴融合效果

原理二340

7.6.3水波紋交互動畫制作

原理341

7.6.4修剪路徑的原理及

動畫制作342

7.6.5文字動畫進階342

7.6.6發光效果應用342

7.6.7MG動畫制作思路343

7.6.8燈光投影的原理344

7.6.9燈光對影子位置影響

的原理345

7.6.10燈光各類型的

原理345

7.6.11燈光應用的案例

實操346

7.7跟蹤與運動及中繼器的

原理346

7.7.1跟蹤與運動的原理346

7.7.2中繼器效果原理一348

7.7.3中繼器效果原理二348

7.7.4圓環HUD的制作348

7.7.5項目制作思路與知識點

梳理349

7.7.6文字融合效果制作

原理349

7.7.7毛邊效果的原理350

7.7.8漸變疊加的原理351

7.7.9文字融合效果項目

制作的整合352

7.8Saber插件與CC cylinder

插件的原理352

7.8.1時間置換原理352

7.8.2時間置換效果的

案例應用實操353

7.8.3Saber插件的原理353

7.8.4Saber路徑位移動畫

制作原理講解354

7.8.5Saber圖層遮罩路徑

追蹤原理354

7.8.6CC cylinder插件的

原理355

7.8.7CC Sphere插件的

原理355

7.8.8MG動畫遊泳圈的

效果制作357

7.8.93D文字動畫的

進階357

7.8.10長投影的效果制作

原理358

第8章基於Unity 3D的VR引擎開發

交互設計3608.1Unity基礎360

8.1.1Unity基礎知識360

8.1.2管理項目文件362

8.1.3認識坐標系364

8.1.4基礎綜合復習364

8.1.5地形系統365

8.1.6組件369

8.1.7腳本370

8.1.8商城資源下載與

導入373

8.1.9調試功能373

8.1.10對象模板預制體374

8.1.11初識向量375

8.1.12了解遊戲對象376

8.1.13代碼獲取遊戲

對象數據377

8.2Unity常用組件及腳本

基礎378

8.2.1了解Transform

組件378

8.2.2如何讓對象動起來379

8.2.3認識時間類379

8.2.4認識燈光379

8.2.5燈光烘焙382

8.2.6Input383

8.2.7場景的切換384

8.2.8協程387

8.2.9場景異步加載388

8.2.10聲音組件389

8.2.11視頻播放組件390

8.2.12利用代碼控制視頻

播放391

8.2.13使用剛體組件實現

物理系統模擬392

8.2.14碰撞檢測393

8.2.15使用剛體組件實現

移動和跳躍394

8.2.16觸發檢測395

8.2.17鉸鏈關節395

8.2.18彈簧關節396

8.2.19固定關節397

8.2.20物理材質397

8.3Unity動畫和導航系統398

8.3.1動畫系統Animation398

8.3.2Animation代碼控制399

8.3.3動畫系統Animator400

8.3.4如何使用Animator

控制動畫片段400

8.3.5使用代碼實現動畫

與位移同步402

8.3.6Animator動畫

剪輯402

8.3.7動畫的曲線與事件402

8.3.8混合樹404

8.3.9融合動畫405

8.3.10反向動力學407

8.3.11導航網格407

8.3.12導航系統的使用408

8.3.13導航系統的更多

功能411

8.4UI基礎411

8.4.1什麼是UI411

8.4.2UI系統錨點的

設置412

8.4.3基本組件文本

的使用412

8.4.4使用新版文本系統414

8.4.5基本組件按鈕組件415

8.4.6基本組件文本框416

8.4.7基本組件下拉框418

8.4.8基本組件滑動條419

第9章基於Unreal的VR引擎開發

交互設計4229.1UE基礎422

9.1.1虛幻引擎安裝及

創建工程說明422

9.1.2操作界面介紹及

基本操作425

9.1.3基礎模型的搭建426

9.1.4模型資產導入429

9.1.5貼圖資產導入430

9.1.6UE資產包導入432

9.1.7Bridge資產下載導入433

9.1.8材質基礎講解434

9.1.9材質基礎運算437

9.1.10金屬材質制作439

9.1.11地形工具使用441

9.1.12植被工具使用443

9.1.13叢林場景445

9.1.14燈光類型講解445

9.1.15燈光霧效調節447

9.1.16後期效果整體

調節449

9.1.17定位器的使用及

輸出視頻449

9.2UE制作流程451

9.2.1UE制作流程——

前期制作規範451

9.2.2UE制作流程——

UE糾正法線452

9.2.3UE制作流程——

UE材質流程452

9.2.4UE制作流程——UE燈光

流程及材質細化454

9.2.5UE制作流程——

攝像機動畫455

9.2.6UE制作流程——

定序器渲染456

9.2.7UE制作流程——

通道渲染457

9.2.8實戰案例458

9.3UE藍圖462

9.3.1關卡藍圖462

9.3.2藍圖類463

9.3.3函數465

9.3.4World Creator地形

制作465

9.3.5World Machine地形

制作467

9.3.6SpeedTree樹木花草

制作468

9.3.73ds Max建築主體

制作469

9.3.8Maya道具制作470

9.3.9DataSmith導出

工具470

9.3.10UE導入DataSmith

文件模型470

9.3.11前期整理模型471

9.3.12DataSmith導出

模型472

9.3.13UE導入DataSmith

模型472

9.3.14UE場景搭建472

9.3.15基礎靜態場景

燈光472

9.3.16燈光烘焙473

9.3.17動態燈光474

9.3.18模型靜態材質474

9.3.19模型動態材質475

9.3.20特效制作476

9.3.21開關門藍圖撰寫477

9.3.22標識藍圖撰寫483

9.3.23燈光藍圖撰寫487

9.3.24UI編輯489

9.3.25UI控制491

9.3.26電器藍圖撰寫492

9.3.27人物走動藍圖

撰寫493

9.3.28實戰案例494

參考文獻512