认识VR开发流程，订定SOP

　　高焕堂 （台湾VR产业联盟主席、厦门VR/AR协会荣誉会长兼顾问）

摘要：由于VR与各行各业都有密切关联，各行各业的专业知识(如水力发电)与VR技术的结合，可以发展出该行业最简洁有效的标准开发流程(SOP)。这项SOP包括开发步骤、工具、素材与内容格式标准等规范。

本文先说明VR内容开发的基本流程，然后把这一般流程SOP对应到医疗、物流等各行业，而得出各行业专有的VR开发SOP。再基于各行业SOP展开，对应到各行业单位和开发伙伴的参与活动。最后，制定这些活动的使用工具(如Unity、UE)，和产出(物)的标准规格。

关键词：VR；开发流程；SOP

1 SOP的任务、工具与平台

1.1 应用软件(VR App)

应用软件是VR开发者依循SOP而产出的可运行的软件成品，通常将它上传到应用商店(App Store)，让使用者下载到其VR终端设备上运行。在运行时(Runtime)，就会呈现VR内容，并与使用者交互(图1)。

　　例如《Tilt Brush》3D绘画应用，它是著名的HTCVive应用，可以让您在虚拟的3D 环境下的自由绘画创作。很逼真、身历其境！使用者操作一个2D控制板，按照任何角度去调整和移动整个绘画平面，来画出具有景深效果的各种图形(图2)。

　　1.2 SDK：VR App开发工具包

　　SDK就是App开发工具包(Software Development Kit)。它是针对特定平台(如Cardboard移动VR)，由厂商提供给开发者来创建App的开发工具包。例如，Cardboard SDK for Unity就是Google提供给开发者的工具包，开发者可以利用Unity3d的环境和资源来规划、创建适合于Cardboard(运行)平台的VR 应用程序(图3)。

　　SDK还包括用于除错及其他用途的软件工具、程序代码范例、支持性的技术注解或者其他说明文件等。

　　1.3 VR编辑器：SDK的核心组件

　　在游戏开发领域，Unity/UE是最流行的App编辑器，包含一个完整的游戏设计、制作环境和可复用的美术、灯光等素材资源，协助开发者顺畅完成一款游戏App。例如，Google基于该Unity编辑器而附加Cardboard运行平台的新API、相关资源等成为一套工具包，就称为基于Unity编辑器的“Cardboard SDK forUnity“。

　　以这个Cardboard SDK for Unity为例，其使用流程是：

　　第1步：为Unity下载Cardboard SDK。

　　第 2 步 ： 把 它 导 入 到 你 的Unity编辑项目中。亦即，在Unity主菜单里，点选AssetsImportPackageCustom Package，并选择CardboardSDKForUnity.unitypackage，然后点击Import按钮。

　　第3步：为了做出第一个VR游戏体验，可在Project Browser中的CardboardPrefabs文件夹里，把CardboardMain Prefab拖到场景中，在Inspector中设定与你的游戏主角一样的位置。这样可以展现出你在看他（主角）的眼睛。

　　第4步：接下来，选择主照相机(Main Camera)并且在Inspector中勾选。

　　第5步：最后，在Unity编辑器中试运行，就会出现3D场景了。这时，你的照相机随着头部的运动而进行旋转，您可以左顾右盼了。

　　1.4 什么是API?

　　SDK通常包含有App软件框架(Framework)和脚本 的 呼 叫 接 口(API，ApplicationInterface)定义档。开发者可以在App(如Android的Java程序代码)中，通过API来呼叫Cardboard平台上的软硬件资源。以Cardboard 的环绕音频为例，基于Cardboard SDK和API，可以开发令人感到身临其境的VR应用。可以听到来自四面八方的声音，例如天空打雷或者是飞机飞过头顶的声音。

　　目前，Cardboard 开放了SDK和API，协助开发者的制作音频。该SDK新的环绕音频功能是很容易上手的。开发者可以呼叫组件来创建Android系统上的音景。Android的Native开发者可以使用一套简单的JavaAPI来模拟虚拟的声音和环境，让使用者就如同在真实世界里所听到来自周遭四面八方的声音。

　　1.5 App运行平台(操作系统)

　　通常，从App Store将App下载了就会在VR终端设备的操作系统(OS)上运行，例如移动VR App常见的运行平台是：Android、Windows等。以Google的Cardboard 移动VR为例，这是典型的“Cardboard+手机”简易型移动VR设备。虽然Cardboard可以搭配不同品牌的手机，但是在开发时，使用的SDK会预设其App适用的运行平台(如Android、iOS等不同的操作系统)。

　　此外，还有针对不同平台的VR助手。VR助手就如同大家耳熟能详的Android手机助手一般用来协助管理移动或VR终端平台上的App及相关资源，如终端软硬件资源的管理、云端资源的搜索、下载、安装的功能等。

　　1.6 素材编辑器

　　素材(Material)是用来组合成为VR App的材料，包括美术、声音、灯光、课件文档等等资源。有些素材编辑器与App编辑器是分开的；而有些是两者整合在一起的。大多数编辑器可以导入外来(第三方厂商)的素材。例如，Unity3d编辑器可以导入3dsMAX、MAYA所汇出的.max，.mb，fbx等。此外，从网络上也能下载一些.max和.mb格式的VR素材模型，包括人物、地形素材等。

　　一般而言，素材资源是可以跨平台共享的。至于App常常使用到特定运行平台(OS)的SDK和API，是与运行平台息息相关的。尤其是VR产业中，HTC、三星、Google等都各自拥有运行平台和应用商店(图4)。

　　1.7 内容的实时“动态加载”

　　App下载了，用户将App运行起来。在运行期间，App会连结到云端的内容分发平台，取得实时性的内容，从VR终端显示出来，这项功能通称为“动态加载”(DynamicLoading)。例如，“VR+教育”的教学App，在其运行时期，可以持续从内容分发平台取得最新的教学课件等(图5)。

　　其中的基本需求是：不要将教学课件绑入App里，而直到学生们运行VR App时才到后端分发平台去实时取得教学课件里的素材。那么，在实际的Daydream或HTC Vive平台上，又如何实现这项需求呢? 如果您使用Ｕnity编辑器，最简单的途径就是使用Unity的ScriptableＯbject技术。我们可以使用ScriptableObject 在 Project view 建立专用的 Asset来做设定，并将它存放在Resources文件夹中。当VRApp运行中，需要用到时才呼叫 Resources.Load()函数来取到设定值，若有任何修改的话，只要打开Project view 内的 Resources文件夹修改一下即可。

　　通常，一个行业的VＲ素材资源是相当多的，而且会时常更新的，这些庞大资源全部绑入App里，并不太合理。于是，就可以进一步将ScriptableObject打包成为AssetBundle。我们的VR App可以掌管主要逻辑或线程，当有需要某些资源(如VR素材)，才从外部的 AssetBundle 加载资源，这样我们常常只需要重新打包资源(VR素材)的部分就能完成更新，而不需要重新编译Ａpp的程序代码。

　　如果您不是使用Unity编辑器，也可采用其他技术，例如运用Ａndroid/Linux平台上的＊.SO，或者Windows平台上的DLL来实践动态加载功能。

　　2 更完整的的SOP活动

　　2.1 添加互动设计和软件程序代码

在上一节里，已经说明了从素材设计到App开发的流程SOP（图6）。

图6  本开发流程  （图片素材来自:百度图片）

       除了素材之外，在开发流程中，还需要“交互设计师”来设计出符合客户的要求，以及设备系统的需求（图7）。

图7  添加互动设计和软件代码（图片素材来自:百度图片）

       此外，还需要“编码工程师”来撰写代码，并添加到素材和App里，才能实现动态的素材和人机互动的行为（图7）。  

　　2.2 VR的叙事新模式

      在VR设计上，首先要把自己当成一个引导者而不是一个导演。因为传统电影的导演给观众的是一个框框，而的引导者所给的将是一个完整的世界。VR设计师若能依循上述原则，而摆脱按照预定脚本来进行的传统影视制作模式，就能给用户一种令人意外的方式来改变已经构筑好的虚拟世界，即可带来更多深刻的临场感。

     所以，VR的情节是受观众自由选择所影响的，而VR设计师（即引导者）则预先在其中铺设世界观和规则。例如，《Sequenced》是一个“VR+动漫”的应用。提供了全新的体验：让观众可以和动画剧情产生互动。只要你对动画场景中角色、事物的关注与互动，就可能将改变角色的对话内容和引起其他事件的发生。

     《Sequenced》让你沉浸在故事中，完全是下意识的互动，完全忘记了剧情的发展其实是受互动而影响的。 然而从体验中，您可以看到其叙述新模式，体会它如何来引导一个VR动漫的情节，并领悟其幕后的互动设计新模式（图8）。

图8  《Sequenced》叙述新模式

　　3  后端的云服务——以法国的Allegorithmic为例

　　3.1  简介Allegorithmic公司的云服务

　　基于Unity3d的Substance Designer、Substance Painter和Substance B2M等系列3D渲染软件都是Allegorithmic公司的产品。全球超过5万多位3D设计师都在使用这些产品来进行游戏的设计与开发。

　　3.2  擅用新潮的Docker虚拟机技术

     Allegorithmic公司的平台使用Docker容器来提供连接服务，包括license服务，故障采集服务，和license分析服务；用于开发技术原型，比如一个网页版的Substance渲染引擎。在部署方面，他们使用私有的Registry服务，开发者可以将生产环境中将要用到的镜像拉过去，只要镜像构建（Build）成功了，就能在最终环境中运行起来（图9）。

图9  Docker虚拟机支持VR设计与开发

        在Allegorithmic的开发环境里，还有一个预生产的环节，这里Docker也提供了很大的帮助，大大简化了部署过程，让新成员能够很快上手，也能将设计师或客户的新想法迅速实现出来。

　　4  结语

      本文的目的是让您熟悉VR内容的基本开发流程，做为订定各行各业（如军事&救灾领域）专用的VR开发SOP，以便提升“VR+行业应用”的发展速度。在订定各行业专用SOP过程中，常会考虑各行业的特性、既有的技术、想引进的新技术等，决定添加上那些新元素。     例如，我常常会添加Docker镜像（Docker Image）标准，来包装VR素材。一旦引进了Docker镜像元素，对既有的SOP就可能会有些改变，让其更容易管理（因为包装标准化了）。

　　为什么会想引进Docker镜像标准呢？笔者的考虑如下。

　　1)Docker镜像可以让3D数据模型（如动漫3D素材模型）搭配自己的软件代码Lib（如渲染或数据处理引擎），VR内容的编辑器可以将素材的3D模型与其相关代码Lib打包成为标准的Docker镜像，成为VR的动态（Dynamic）素材。

　　2)3D数据模型就如同“信纸”，它含有许多3D数据（就是信纸所记载的内涵）；可称之为静态（Static）素材。

　　3)VR内容制作时，可将1）数据模型；2） 相关代码Lib；一起打包成为Docker镜像。这Docker镜像就如同“信封”。

　　4)“信封”里包装了静态的素材模型及其相关代码，就变成为动态的素材模型。

　　5)这种符合Docker标准的“信封”，对于VR素材/应用的云平台（如VR素材超市）的维护管理是非常有利的。

　　6)静态素材如同信纸，动态素材如同信封，素材的云平台（如Docker镜像Registry） 如同邮局，Docker引擎如同邮差。

　　7)由于信纸和内容格式可以百花齐放（例如把语句写在枫叶上），只要把它加上程序代码，一并装进去标准信封就可以了。

　　8)所以VR的素材开发者可以使用不同的编辑器材编辑信纸、内容和代码，然后打包成为Docker标准镜像（装进去标准信封）即可。

　　9)由此可知，我们可以利用形形色色的VR素材编辑器，并不必限制使用单一的VR内容编辑器。

　　10)我们不必限制单一的标准3D数据模型，也不必限制单一的程序语言（或绘图引擎）；而只需要单一的信封标准（如Docker镜像标准）即可。

       由于VR与各行各业都有密切关连，许多人都采取通用型的一般开发流程，其开发效率是不高的。如果各行业的专业知识都能与VR技术进行更紧密的结合，订定出该行业最简洁有效的标准开发流程（SOP），就能更上层楼、事半功倍了。

（注：本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第7期第17页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。）