第二章项目的需求分析及总体方案设计

2.1 虚拟仿真类运动项目的需求分析
2.1.1 使用者需求分析
一款合格的虚拟现实项目的在针对使用者的角度分析。第一个就应该是如何让玩家快速的熟悉和上手，在使用者的角度来说，这个虚拟项目应该是应该步步提示到位的。
虚拟现实现现在虽然发展比较成熟了，但是还没有达到普遍大众的程度。所以项目的使用上的提示是非常重要的，在操作上的提示图文并茂，并且让使用者通俗易懂。
让使用者很快的熟悉并且能体验到乒乓球虚拟仿真项目，观赏性和手感上非常的重要，对使用者每次的体验和感觉都应该有所新奇。
2.1.2 功能需求分析
本项目的首要功能是实现VRTK与VR设备的正确交互，再实现设备与虚拟项目中的某些功能进行交互，本课题的开始游戏界面，设备与项目进行的交互大致有：
带上VR头盔能正确的显示虚拟项目中的场景，使用手柄对游戏的界面进行交互、界面主要有开始界面、对战选择界面、场景界面进行点击选择，进入游戏后，手柄上初始化一个乒乓球拍进行对战。
第二就是项目中的提示功能，提示功能主要是对使用者进行提示，帮助使用者能顺利的进入游戏并且熟悉乒乓球对战的操作，使用到提示功能的有：
开始界面的有进行对战选择和场景选择的界面，在此界面的要对使用者进行提示，帮助使用者清楚明了的知道，如何更好的体验到项目的多种玩法，在开始之前要跟玩家介绍清楚，乒乓球对战中是如何进行操作的提示，以及游戏的分数规则，还有每次得分之后都要对使用者进行得分或者失分提示。
本项目的核心的逻辑的是乒乓球以及使用者击打乒乓球后的效果能尽可能的接近现实的乒乓球运动，还有乒乓球的评分规则，正确的判分是非常重要的。
最后乒乓球虚拟仿真中的场景应该也是多元化的，每次的乒乓球对战可以选择不一样的场景对战，并且相应的音效也是非常重要，这个音效的效果影响使用者在进行乒乓球对战的时候的体验效果。
良好搭配的音效还有音乐对一个体育运动来说能起到非常好的催化效果，比如，人们在跑步的时候如果能有音乐的情况下，本身身体的肌肉也会跟着音乐的节奏运动起来，音乐的选择也是一个要参考的重要点。
总结以上概述，游戏的大体功能概述如下图2-1所示。

图2-1 游戏的大体功能
2.2.2 总体结构方案设计
结合前文的研究讨论，可以得出本虚拟现实项目总体模块的构架如下图 2-3 所示。

图2-3 总体结构方案设计
结合VR设备以及VRTK插件在Unity开发引擎开发的虚拟仿真项目，研讨各个模块的实现方法，所得具体分析如下。

第三章项目详细设计及实现

3.1人机交互模块
3.1.1 开始界面
开始界面的主要设计就是使用Unity游戏开发引擎里面的自带UI系统UGUI进行制作的，设计理念是在我们的动态地球上，让使用者身在太空形成一种虚幻的感觉，然后进入我们的地球开始我们的游戏。
需要一个Canvas对象，这个对象添加上VRTK_UI Canvas代码，来表示这个画布是可以跟VR设备进行交互的UI对象，这个相对于是一个系统的画布，在画布上添加两个Text对象，Text对象只有放在Canvas对象下面才能正确的运行和使用，就好比字写在画布上面才能正确的现实出来一样。
在给Table Tennis标题选择texture_front字体，并且设置居中现实，设置好字体大小100，为了让标题更加立体添加一个Shadow组件，这个组件可以让字体显示的更加立体。然后选择地图和选择难度对战的字体提示也是如上一样设置好。
在Canvas对象上我们的需要添加一个button按钮，然后设置好开始游戏字体提示，并且在按钮组件On Click（）上关联上C#代码，并且调好按钮的相应响应事件，这个相应响应事件调用到了场景加载代码。使用场景加载代码需要调用命名空间using UnityEngine.SceneManagement，在VRTK插件的辅助上设置好手柄硬件操作就可以进行手柄射线点击按钮的操作。大致如图3-1所示。

图3-1 开始界面
3.1.2 难度、场景选择界面
选择难度和选择地图界面上，选择对战难度的设计理念是在Canvas画布上面平放三个按钮，然后让玩家进行选择，分别是初级对战、中级对战、以及高级对战。大致如图3-2所示。

图3-2 对战难度选择
然后在每个按钮上门的Text上面都设置好Text字体，然后在三个按钮上的组件OnClick（）方法上都设置好对应的方法，如果使用者使用了手柄发射射线进行选择或者使用了按键进行选择的话，就会在C#代码里面传送相应的数据，相关的伪代码如下所示。

1. if (StartGamesSelect.Difficulty == 0)

2.    {
   

3.        StartGamesSelect.selectMap();
   

4.        StartGamesSelect.Difficu lty = 1;
   

5.    }
   

6.    else
   

7.    {
   

8.        StartGamesSelect.SelectImage.SetActive (false);
   

9.        StartGamesSelect.Map = 1;
   

10.        StartGamesSelect.ActivationStartBtn();
    

11.    }
    

在选择了对战难度后，在C#代码中会调用显示地图选择界面，地图选择界面的设计理念也是在Canvas画布上平放三个按钮然后进行场景选择，然后每个地图都会有图片进行显示，然后使用者可以选择相对应喜欢的地图，进行对战。
这个界面需要在Canvas画布上面新添加三个Image对象，这个对象用来显示Image图片，然后给三个对象命名好对应的数据名称，然后在Iamge上添加上精灵图片，一般的图片在调用到unity里面的时候是不可以直接使用的，要转换成我们的精灵图片进行使用。在使用者选择好对战难度的时候，C#代码内部就会实例化三个图片出来。使用者根据VR设备手柄发射射线选择场景或者按键就可以开始虚拟仿真乒乓球进行对战了。大致如图3-3所示。

图3-3地图选择界面
3.1.3 项目交互
在项目交互的主要就是右手手柄的乒乓球拍，和乒乓球的击打交互，首先要将乒乓球拍安置在右手手柄当中，如下图3-4所示。

图3-4乒乓球拍

3.2场景模块
3.2.1乒乓球桌模型
乒乓球桌的模型是按照现实中标准的模型来创建的，在项目设计里面乒乓球桌担当了非常重要的作用，如果使用者或者AI的击球失误，碰撞到了乒乓球桌的挡板的话，就会进行相应的判分数据传输，然后碰撞的效果作用就是乒乓球销毁，在乒乓球桌的两边平面都是有设置碰撞体的，如图3-5所示。

图3-5乒乓球桌模型

第五章总结与展望

5.1 总结
本文研究虚拟仿真项目对现实的体育项目的优化等解决问题，在现实当中需要多次实践受伤才能获得熟练度的行为也是非常不靠谱的，不管是任何人在体育项目当中都会有受伤的危险，比如在田径项目当中更是如此，本项目研究的虚拟仿真运动可以完美的解决现实当中会受伤的问题，虚拟仿真项目拥有绝对的安全性，这样的强大的安全性对训练也是有突飞猛进的效果。
AI的部分做出了重要的研究，AI是虚仿真项目的一个重要的话题，在AI方面主要是借助了大量的算法和计算的工作，来让AI达到了智能的程度，为了研究这个部分，需要做大量的算法和分析，最重要的还是要测试AI的计算程度。
对Unity的UI系统进行了结合分析，Unity的UGUI系统能完美的和VRTK插件进行结合搭配，可以完美的实现设备与UI之间的交互。
在性能优化方面主要有减少模型片面数，以及在建模数量多的场景使用lod技术进行优化，以及使用光照贴图减少场景的光照特效，这个对以后模型比较多的场景有非常重要的性能优化作用。

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