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如何让AR物体更真实?

2020-12-16

在增强现实中,除了虚拟物体本身的模型材质等因素,影响物体真实性的主要是光照、反射、阴影。接下来3DCAT实时渲染云平台将带您从这三个方面探索如何让AR物体更真实!

【虚拟仿真】如何让AR物体更真实?

AR光估测

要让一个虚拟物体很好的融入现实背景中,首先与周围环境的光照得一致,包括光照的方向、强弱。光估测就是提供对现实环境的光照分析,将现实世界的光照感觉拓展到数字场景中,我们利用光照估计技术评估环境光,利用环境光中的光照信息来动态调整虚拟对象的光照效果。

下面是在Unity3d中利用AR Foundation来实现光估测的具体实现: 我们首先要打开AR Foundation光照估计功能,在Hierarchy窗口中,依次选择AR Session Origin→AR Camera,然后在Inspector窗口的AR Camera Manager组件中,选择其Light Estimation Mode为“Ambient Intensity”,如下图所示。

AR光估测 - 3DCAT实时渲染云平台

然后新建一个C#脚本,命名为LightEstimation,编写如下代码。

LightEstimation.cs - 3DCAT实时渲染云平台

为应用该脚本,我们将该脚本挂载在场景中的Dierctional Light对象上,并将AR Session Origin→AR Camera赋给脚本的mCameraManager属性,如下图所示。

将AR Session Origin→AR Camera赋给脚本的mCameraManager属性

环境探针

环境探测器是AR世界中的位置,可捕获真实环境的纹理和照明信息。每个探针都具有位置、比例、方向和边界体积的属性。使用它们的方法是应用从设备相机捕获的真实世界的纹理和图像,并将它们用作Cubemap。纹理通常为360度图像格式。当将其应用于适当的材料时,它会产生一般逼真的反射和照明,并受到现实世界的影响。

在AR Foundation使用环境反射的基本步骤如下

1、在场景中的AR Session Origin对象上挂载AR Environment Probe Manager组件并作相应设置;

2、确保需要反射的虚拟对象带有反射材质并能反射Probe;

3、使用自动或者手动方式设置反射探头捕获环境信息供反射体使用。

按照上述步骤,首先我们在AR Session Origin对象上挂载AR Environment Probe Manager组件,我们选择手动设置反射探头,因此我们不勾选“Automatic Placement”并选择纹理过滤模式为“Trilinear”,如下图所示。

在AR Foundation使用环境反射的基本步骤 - 3DCAT实时渲染云平台

AR阴影

阴影的产生与光源密切相关,阴影的产生也与环境光密切相关。阴影还影响人对空间环境的判断,是构建立体空间信息的重要参考因素。为使虚拟物体产生阴影,我的思路是在虚拟物体下方放置一个接受阴影的对象,这个对象需要能接受阴影但又不能有任何材质表现,即除了阴影部分,其他地方需要透明,这样才不会遮挡现实世界中的物体。

阴影生成一方面需要有光源,另一方面还需要有一个接受并显示阴影的载体。本节中我们将采用Unity内置的阴影解决方案生成AR实时阴影,光源采用Directional Light,使用一个Plane做阴影授受对象。

首先,我们制作一个接受阴影且透明的Plane,在Project窗口中新建一个Shader,命名为ARShadow,编写以下cg代码,该shader的功能就是显示阴影。

ARShadow.shader -3DCAT实时渲染云平台

然后新建一个材质,亦命名为ARShadow,选择shader为刚才编写的ARShadow.shader。在Hierarchy窗口中新建一个Plane,将其Scale改小一点,修改为(0.1,0.1,0.1),然后将ARShadow材质赋给它,并制作成Prefab,命名为ARPlane,删除Hierarchy窗口中的Plane,到此,接受阴影的平面制作完成。

在Unity菜单栏依次选择 Edit →Project Settings,打开Project Settings对话框,选择Quality选项卡,点击其右侧Android下的黑色小三角图标,在下拉菜单中选择Very High或者Ultra,然后选择Shadows为Hard Shadows Only,选择Shadow Projection为Close Fit。

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以上就是3DCAT实时渲染云平台整理的从光照、反射、阴影三个方面让AR物体更真实的方法。项目通过AR Foundation开发好后,后续需要分享给用户试用或者进行产品演示、正式上线使用等,可以上传到3DCAT实时渲染云平台,生成应用访问URL,这样用户不论是使用何设备、什么配置的机器,都可以随时访问您的AR应用项目。用户不用再次去专门下载APP,而且每次更新迭代应用,无需手动升级应用,轻量设备,简易访问。3DCAT实时渲染云平台是一个三维应用的托管运行平台,在云端提供强大的图形实时渲染计算服务,平台配备弹性GPU资源集群,支持自动负载均衡和伸缩扩容,支持海量用户同时安全访问应用。欢迎试用,也可以体验目前已上线的一些3D应用demo:https://www.3dcat.live/

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