打造虚拟实境健身器 Lumacode擅长软硬件整合

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德国新创业者HYVE公司所设计的虚拟实境(VR)游戏场景设计是由英国的动画工作室Lumacode负责,该工作室专门提供互动式科技的**。

双方是在2014年的一场柏林科技研讨会上认识的,当时Lumacode展示的是一套以Oculus头戴式装置进行的高空自由跳伞游戏(Skydive),在玩家从飞机舱门往外跳的同时,游戏装置的风扇还会同时启动,增加自由落体时的真实感。HYVE团队看了Lumacode的成果,觉得很有兴趣,特别邀请Lumacode到慕尼黑看一看他们的设备。双方在合作过程中,不断沟通调整虚拟实境的内容,而Lumacode也运用本身的专业,将HYVE虚拟实境健身器的体验持续提升,帮助设计师Johannes Scholl一圆创业的梦想,谱出了资讯产品硬件与软体紧密结合的**作品。

Oculus内容也适用于HYVE大型虚拟实境设备

Lumacode善于将不同的装置,合并运用到虚拟实境上的经验。比如在2014年4月就曾结合Oculus Rift、 iPhone与Myo,在义大利托斯卡尼的美丽村庄进行探险,当中的Myo就是另一种以侦测肌肉电信号EMG,来进行控制的智能穿戴式臂环。

相较于Myo这类小型的穿戴式装置的整合,HYVE的虚拟实境健身器属于大型的设备,Lumacode面临主要的挑战,是在更为高速的飞行移动中,地貌与物件能否真实呈现效果。场景改版的过程中也陆续添入不同套软体的功能、寻找*佳的场景资料转换比例,以及硬件资料的整合。

Lumacode负责人到了HYVE的公司后,把在柏林展示的Oculus Skydive游戏,安装在虚拟实境健身器上,出乎意外的发现可以透过智能手机与地形产生器Unity的场景直接对接,只需要处理陀螺仪与加速器的资料,过程并没有太大的困难,于是就现场作了一些简单的场景图以及飞行模拟器来进行测试。

一开始的飞行模拟器只能以固定速度飞行,在操作时身体重心前倾时向下俯冲,身体往侧翻时就可以像飞机一样来个偏航回转。但即使是定速飞行,打造HYVE所需要的场景,需要更快的场景移动,才能够表现出飞行器该有的速度感。收集完这些初步资讯,Lumacode将发剩下的问题带回英国,并专注在场景效果的提升。

善用IT科技让双方工作进展迅速

HYVE的虚拟实境健身器放在慕尼黑,从伦敦到欧洲大陆毕竟还是有段距离,因此Lumacode想了一个办法,让HYVE的团队可以自行调整物理引擎参数。工程师另外建了一个使用者介面选单,把飞行模拟器的选项都列在上头,这些选项可以让在慕尼黑的工作伙伴直接用键盘或摇杆在游戏中作变更与储存,就好像平常在家里用选台器调整液晶电视的设定那样方便。

Lumacode接着用Unity地形产生器来创建虚拟实境健身器所需要的飞行场景,并使用地形扩展套件(Relief Terrain Pack),让针叶林的枝叶就能随着山谷间的风缓缓摆荡、大气中的光影变化细节可以呈现。

Lumacode以开发软体预设的地形模组来绘制场景,帧率(frame rate)会慢到无法接受的地步。为了让画面更新的速度可以跟上,Lumacoe决定重新修改3D场景绘制的方式,将地形物件改以网格输出,再用矩形框(billboard)来取代物件骨架,这种在数以千计的地形物件网格填图的方式,就可以将帧率维持在75fps,却没有画面停格问题。

***可以用这套方法,迅速打造虚拟实境环境。以山谷中的针叶林林为例,举凡树叶颜色、树冠的高矮,还有哪些地貌允许森林覆盖,布局具有弹性。

*后双方还得到一个加强操控细节的方法,让玩家可以体会飞行模拟器起降与飞翔等细腻动作。Lumacode在虚拟实境健身器上添加了类比控制器,玩家也可以透过这个遥控器来决定在虚拟实境的移动速度。在树林间穿梭的过程中,如果玩家失去平衡,不小心以高速坠入树丛中,画面会渐渐变暗并重新设定飞行模拟器的出发位置。

持续挑战视听立体感 作品获得肯定

**版的虚拟实境健身器与山林的飞行场景结束之后,HYVE打算在硬件上作更细部的改善。为了摆脱一堆设备的电源线困扰,双方决定这次挑战改用Samsung Gear VR来开发,若是成果不错的话,不排除继续朝Zeiss以及Google Cardboard迈进。而这次HYVE打算透过复杂的飞行轨道,来训练玩家的腹部核心肌群,为此Lumacode也打造了一个新的雪地峡谷,当作虚拟实境的场景。

Lumacode使用地形产生器Unity,并尝试加入别的场景工具World Machine。两套软体之间的资料相容性,经过工程师的测试,*后决定输出成4x4大小的地形图块(tiles),每一个图块的网格约由6000个三角形组成。World Machine可以处理海拔高度的变化,软体也有物件导向流程,可以快速作地形的设定变更,增加虚拟实境场景建立的效率。

Lumacode决定好峡谷飞行轨道与飞行轨迹指示点之后,峡谷底部的水面原本没有打算加入倒影效果,但是测试之后,发现帧率在60fps时画面表现仍然良好,于是也将水面倒影增添到虚拟实境场景之中。不过要是想在画面增加更多的光源,帧率就慢到只剩一半,考量到飞行体验只好放弃增加光源的构想。飞行模拟器的即时数据,也都撰写到Samsung Gear VR应用程式中。玩家在四处观望身旁的雪地景致时,飞行器依然保持在航道上,呼啸而过的风声,也从Samsung Gear VR的外接的耳机一阵又一阵的传来。为了让其他会场上的其他造访者,也能够观看虚拟实境的场景,Lumacode将Samsung Gear VR,透过扩增实境(Augmented Reality)技术外接到荧幕上。

HYVE获邀参加2015 Wired Test Lab的**技术展示活动,虚拟实境健身器这项成品获得好评,同时在2016年慕尼黑的体育用品展(ISPO)上,也获得**类首奖。

设计师Johannes Scholl也终于如愿,获得HYVE总监允诺独立成立一家新的公司,并继续运用Lumacode建立的平台,来开发新的虚拟实境内容。玩家不需要担心出火星任务时被队友遗忘的风险,或是潜海时背负着笨重氧气筒,就可以透过虚拟实境遨游宇宙或探索深海,领略大自然的奥妙。

整个合作案中,Lumacode让内容可以符合高速飞行、健身、游戏乐趣兼顾的要求,是HYVE的产品幕后的重要推手。一如目前各方对虚拟实境的评价,即便有好的硬件设备,没有吸引人的内容将无法提振大众对虚拟实境的买气。两家公司深知虚拟实境的内容重要性不亚于头戴式装置与健身器本身,也才让这项独特性产品可以展现*好的一面。这项跨国合作计划得以成功,也善用了IT科技的无远弗届,让伦敦与慕尼黑两地的工程师得以密切合作。

Lumacode不仅能开发虚拟实境的游戏,该工作室在2014年与Masters of Pie也接下工厂虚拟实境的委托案,让德国西门子可以跟顾客解释为何西门子的工厂解决方案更值得信赖。

在2015年Lumacode更与Masters of Pie携手合作,写出一套虚拟实境技术应用在大数据(Big Data)的软体,让使用者可以透过手势直接来处理生物DNA序列的资料。种种迹象都显示,在内容上虚拟实境可以做的事情,比我们想像中的还要多,基础平台若能建立得更完善,资讯产业将会呈现不同的风貌。

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