AR內容開發的四個關鍵字：建模、材質、空間、照明

　　2018年05月16日，作為一名iOS開發者，蘋果在去年夏天發布ARKit是我迷上AR的緣起，而我當時馬上就開始學習有關這方面的一切知識。我的AR之旅使得我開始通過Blender學習3D藝術，利用Unity探索游戲開發。借助這些技能，我開始制作AR體驗《Escape The Room — AR》，而這款作品即將要登陸iOS設備。我花費了一定的時間來摸索出我需要學習的知識，而我一直在想，如果當時有人給我指點一下方向那該有多好。所以，我希望通過這篇文章向大家介紹4個可以幫助你加速AR/VR開發的概念。

　　1. 建模

　　3D建模是你在3D中看到的對象的基礎。海盜游戲中的寶箱?這是模擬物。射擊游戲中的槍支?這是模擬物。游戲中的大多數物理對象都是3D模型。3D模型的結構由“網格”確定。你以前可能已經看過這樣的照片：

　　這就是3D“網格”。網格由頂點，邊緣和面組成。通過操控這些元素，3D美工可以創建任何形狀。皮克斯電影中的角色?它們都是由網格組成。

　　對于AR開發，你可能不希望自行制作模型。事實上，你并不需要這樣做。網上存在大量的免費3D模型，如TurboSquid，或者如果你是Unity用戶，Asset Store將是一個合適的選擇。

　　1.1 建模的關鍵點

　　你的用戶在AR或VR中的大部分時間都是與模型交互。無論是按下按鈕，瀏覽一個對象，或者是欣賞美麗的風景，它們都是模型。模型不僅只是由網格組成。模型通常是搭配以“材質”。我將在下一節介紹材質，但首先：

　　1.2 如何制作自己的模型

　　模型是通過3D建模軟件制作而成，如Blender，Maya和Cinema4D都屬于熱門的工具。

　　如果你希望原創的模型，而不說網上參差不齊的模型，你可能有意學習如何制作屬于自己的模型。對此，我的個人建議是Blender。Blender是一款免費的開源3D軟件包。它同時擁有一個優秀的社區和大量的教程。我個人認為，隨著AR和VR開始蓬勃發展并達到大眾市場的滲透率，Blender將繼續成長并發展為3D開發的主要產品。其他3D創作平臺非常昂貴，比如游戲行業標準之一的Maya每年需要支付數千美元的授權費用…所以我寧愿選擇確實優秀，而且免費的Blender社區。

　　現在我們已經有了網格，下一步是美化我們的對象，而這需要材質。

　　2. 材質

　　如何令它更好看呢?我們需要材質。材質允許對象搭配以我們所設想的照明，顏色和發射。如果你有一張椅子的網格，你可以通過相應的材質將其變成一種木制椅子，或者鐵制椅子。材質可以為你的AR體驗增添光彩。

　　2.1 如何制作材質

　　制作材質取決于你如何開發應用。Unity的材質系統不同于Unreal。Blender材質的開發方式不同于Unity。如果你是用Swift在Xcode中開發，材質將不同于上述工具。

　　關于材質我可以說上一天，所以我會盡量精簡內容。在本文中我將介紹PBR材質。PBR指基于物理的渲染，是將不同圖像整合在一起的總和，它們將以我們想要的方式渲染對象。每個圖像都有其要改變的一個特定方面。這些圖像通常被稱為“貼圖”。這些貼圖或圖像通常是指紋理。本文由很多專業術語，但你會習慣的。

　　材質的“Albedo”貼圖改變對象的顏色。你希望它看起來像是木制對象嗎?只需添加看起來像是木色的albedo，你的材質將變成如下所示：

　　然后還有很多用于高光，反射，以及其他更為復雜元素的貼圖。與尋找免費模型的地方一樣，你可以在那里找到免費的材質。如果你希望自行制作材質，你只需要你為對象構思的形狀的圖像。你可以訂閱為你提供大量超高質量PBR圖像的服務，從而開始制作優秀的材質。我使用的而且非常喜歡的工具是Megascans。

　　上圖是文章開頭那個空白網格的最終作品。我采用了normal貼圖和roughness貼圖來實現對象上的劃痕。我利用albedo貼圖改變了對象的顏色，然后在材質上使用發光屬性來令外星文字發光。材質是一種藝術，而且非常有趣。你可以一直搗鼓，直到你創作出酷炫的對象。

　　3. 3D空間

　　本節很短，但很重要。在AR/VR中進行開發不同于網絡開發或移動開發，因為用戶可以在3D空間中與數字對象進行交互。在AR中，用戶可以在3D空間移動，而3D空間的原點通常是用于確定用戶開始會話的位置。

　　對于2D移動應用，用戶面對的只是一個平面，然后你為他們構建這個界面即可。對于AR，他們可以自由移動。引擎之間的坐標空間有所不同，有些引擎使用(X，Y，Z)，有些則使用(X，Z，Y)。在本文中，我們將使用(X，Y，Z)，X是向前，Y是向上，Z則是向右。如果用戶從(0，0，0)坐標開始，他們有可能會立即轉身，所以你設置在(5,0,0)位置的前方對象可能不是用戶正在關注的內容。

　　你需要掌握引擎的Camera屬性。在Unity中，你可以輕易將Camera移動至用戶的注視點方向，然后根據旋轉和定制放置對象。對于AR，你需要靈活處理，在編寫代碼時需要考慮用戶所處的多個潛在環境。這更多的是關于設計vs開發的討論，但可以為你節省大量的時間。

　　對于《Escape The Room》，我一開始的設想是讓用戶掃描他們的地板，然后對象將自動呈現在檢測到的水平表面上。但我發現做起來比想象中要難很多。因為用戶可以面向不同的方向，平面大小會改變，對象會過于靠近墻壁，從而變得無法觸及。我最終是讓用戶將對象直接放置在周圍的地板。

　　VR則有點不同，因為對象已經放置在場景之中，但你仍然需要考用戶在第一次是如何在3D空間中移動，以及他們將會體驗到什么內容。

　　記住，目前我們仍處于XR的早期，所以向用戶清晰地講解如何在3D空間中移動是關鍵。他們最終所做的事情往往會超出你的想象，所以設計體驗時要有一定的靈活性。

　　4. 照明

　　照明就像是餐桌上的禮儀。如果一切順利，你將不會注意到這一點，但如果出現不符合的行為，你馬上就會皺起眉頭。AR和VR在這方面存在一定的差異，因為VR中的照明由開發者掌握，但AR則取決于用戶所在環境的照明情況。這對AR而言是一個重大的設計挑戰，所以你需要解決這個問題才能實現優秀的體驗。

　　在設計AR體驗時，第一件事情是告訴用戶它們的照明環境非常糟糕。如果攝像頭難以檢測環境，你會從ARKit中獲得提示，這時你的應該告訴用戶這一點。如果你不告訴用戶，他們不會知道哪里出了問題，如果你讓用戶提供額外的照明，或者更換一個更光亮的房間，你可以為他們帶來整體更優秀的體驗。

　　照明是在AR中檢測平面的關鍵，這可以幫助你設置體驗。照明同時可以令體驗感覺真實，我以往曾談過這一點，在本文中我將簡單地說明其中的關鍵要點。

　　你可以為場景添加自己的照明，但需要小心。添加照明會影響設備的性能，尤其是對移動設備而言。Unity中的反射探針可以令金屬對象看起來更真實。對于如何利用照明和反射來提高對象的真實感，我計劃在未來進行詳細的探討。