ВВЕДЕНИЕ 8
1. ОПИСАНИЕ И АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 11
1.1. История возникновения и развития технологии дополненной реальности . 11
1.2. Классификация систем дополненной реальности 13
1.3. Программное обеспечение и алгоритмы 16
1.4. Сферы применения AR-приложений 18
1.5 Вывод 23
2. ОПИСАНИЕ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ И
СИСТЕМ 24
2.1. Анализ и выбор фреймворка 24
2.2. Vuforia SDK 26
2.3. Анализ и выбор движка для разработки приложения 30
2.4. Unity3D 32
2.5. Графический 3D редактор. Blender 34
2.6. Объект исследования 36
2.7. Вывод к главе 2 39
3. ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ 41
3.1. Создание 3D моделей 41
3.1.1. Установка и настройка ПО для создания 3D моделей 41
3.1.2. Инструменты проектирования 3D моделей 42
3.2. Vuforia. Создание меток и маркеров 46
3.3 Этапы разработки приложения на Unity3D 49
3.2.1. Установка и настройка ПО 50
3.2.2. Создание сцены. Изучение интерфейса. Импорт активов 51
3.2.3. Создание сцены и мишеней 56
3.2.4. Разработка пользовательского интерфейса 59
3.2.5. Уменьшение размера файла сборки. Build Settings 67
3.3. Вывод к главе 3 70
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 73
ПРИЛОЖЕНИЕ А 75
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 80
ПРИЛОЖЕНИЕ В 85
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 87
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 9595
Основными направлениями разработки программного обеспечения в настоящее время являются "облачные" технологии, технологии обработки больших массивов данных и приложения для мобильных устройств. Наряду с этим, одним из перспективных направлений развития современных IT- технологий сегодня является технология дополненной реальности (Augmentedreality, AR). Тема дополненной реальности живет в умах людей с тех пор, как об этом впервые упомянули писатели-фантасты. Сегодня мы как никогда близки к воплощению этой мечты. Дополненная реальность является интеграцией цифровой информации с окружающей средой пользователя в режиме реального времени. В отличии от виртуальной реальности, что создает совершенно искусственную среду, дополненная реальность использует существующую среду и накладывает новую информацию поверх неё. Дополненная реальность меняет наш взгляд на мир - или, по крайней мере, как пользователи видят мир.
В течение последних нескольких лет различные компании пытались создать устройства, которые давали бы возможность пользователям погрузится в мир дополненной реальности. В 2013 году Google представил Google Glass - очки дополненной реальности. Через небольшой проектор на экране пользователя отображалась необходимая информация, управление которой происходило при помощи голосовых команд. Приложение Star Walk, при наведении пользователем камеры на ночное небо , позволяет увидеть название звезд и планет. Некоторые приложения для планшетов и телефонов работают с другими объектами. Disney Research разработал AR-раскраску, в которой вы, используя всю свою фантазию, раскрашиваете различных персонажей. Приложение использует доступ к камере на устройстве, чтобы определить персонажа и создать его 3D модель на экране.
Дипломный проект представляет собой мобильное приложение для городского ориентирования с элементами дополненной реальности. Основная цель, которая стоит перед разработчиком - сделать приложение максимально информативным, красочным и запоминающимся, чтобы пользователь выбрал представленный в приложении объект. В качестве объекта для разработки приложения по городскому ориентированию предлагается один из туристических центров Подмосковья - древний город Коломна. В городе находятся большое количество памятников архитектуры и истории, разноплановых музеев и мест отдыха. Приложение нацелено помочь туристам выбрать для посещения интересные для него объекты и наиболее эргономично рассчитать время их посещения. В окне приложения, при наведении смартфона на бумажный носитель (карту города Коломна) «вырастают» 3D объекты трех различных категорий: достопримечательности, места отдыха и события. Пользователь может выбрать как объекты какой-либо одной категории, так и запросить показать все категории сразу. Основной принцип работы приложения. При наведении камеры смартфона на карту происходит считывание маркеров. Вместо простого знака, обозначающего объект на карте, появляется 3D модель, показывающая приближенную к реальности копию объекта. Если пользователь хочет узнать какую-либо дополнительную информацию, ему достаточно коснуться экрана в зоне расположения 3D объекта. В результате появляется страничка с краткой информацией и мультимедией.
Рассмотрим один пример возможного использования данного приложения. Культовым местом посещения туристических групп в Коломне является Коломенский Кремль. После экскурсии в Кремле у туристов есть немного свободного времени для посещения иных музеев на свой выбор. Данное приложение поможет им быстро и удобно найти ближайший заинтересовавший их объект, например, музей Пастилы, Калачная, место для отдыха или фотосессии на красивом фоне.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
• обзор существующих решений;
• исследование требований, методов и алгоритмов решения поставленной задачи;
• разработка структуры программного обеспечения;
• создание опытного образца программного обеспечения.
Таким образом, мобильное приложение для городского ориентирования с элементами дополненной реальности будет способствовать информационному обогащению и более рациональному использованию свободного времени человека, которого в современном мире так не хватает для отдыха, развития и «общения» с окружающим миром.
В ходе дипломного проектирования была поставлена следующая цель: создание мобильного приложения для городского ориентирования по конкретному туристическому кластеру, которое поможет путешественникам выбрать наиболее интересные для изучения объекты и эргономично рассчитать время для их посещения.
Реализация данной цели потребовала содержательного и методического решения следующих задач:
• были рассмотрены понятия и сферы применения технологии «дополненной реальности»;
• был произведен анализ и выбор программного обеспечения для создания AR-приложения;
• был создан опытный образец мобильного приложения для системы Android.
В первой главе была подробно изучена предметная область, сформулированы требования к конечному продукту, были подробно описаны технологии для его разработки. Результатом аналитической работы стало создание технического задания.
Во второй главе были рассмотрены технологии и программное обеспечение, которые использовались в процессе разработки приложения для городского ориентирования с элементами дополненной реальности. В результате анализа было выбрано следующее ПО для разработки приложения:
• Фреймворк Vuforia SDK;
• Кроссплатформенный движок Unity3D;
• Графический 3D редактор Blender.
Так же была рассмотрена область исследования проекта с представлением примеров используемого материала.
В третьей главе были рассмотрены все этапы разработки приложения, инструменты по созданию 3D моделей, маркеров (мишеней), импорта данных в Unity, а также сжатие и «постройка» приложения. Подробно рассмотрены способы создания пользовательского интерфейса, создание Script для работы интерфейса. Завершением данного этапа разработки стало создание руководства пользователя.
1. 3ds max 6 / И.Н. Чумаченко. - Москва: ДМК Пресс, 2004. - 416 с.
2. Adobe Illustrator CC 2017 // Уроки и руководства
URL: http://www.design-lessons.info/illustrator/adobe-illustrator.
3. Advances in Modelling, Animation and Rendering / John Vince, Rae A. Earnshaw. - Москва: Мир, 2004. - 440 с.
4. Blender - горячие клавиши // Роман Филенко
[Электронный ресурс] URL:
http://roman.filenko.ru/%D1 %81 %D 1 %82%D0%B0%D 1 %82%D 1 %8C%D0 %B8/3 d/5 -blender-hotkeys.htmlLightwave.
5. 3D 8 Cartoon Character Creation, Volume 1: Modeling & Texturing (LightWave 3D 8 Cartoon Character Creation) / Jonny Gorden. - Москва: Мир, 2004. - 496 c.
6. Mental Ray / Iray. Мастерство визуализации в Blender3D / А. Плаксин. - Москва: ДМК Пресс, 2014. - 105 c.
7. Update to Blender3D Training CD / Laurent M. Abecassis. - Москва: РГГУ, 2006. - 836 c.
8. Vuforia: немного магии в нашей реальности / Сайт компания EligoVision (ООО «ЭлигоВижн»), раздел R&D и ноу-хау - Vuforia. [Электронный ресурс]. URL:
https: //habrahabr.ru/post/198862/.
9. Web Animation Expert: All That You Need to Create Your Own Fantastic Web Animations / Graham Davis. - Санкт -Петербург: 2010. - 562 c.
10.Storytelling through Animation (Graphics) / Mike Wellins. - Москва: Высшая школа, 2005. - 435 c.
11.7 плюсов и минусов Unity // Авторские статьи об OpenSourse [Электронный ресурс] URL: http://vasilisc.com/unity_criticism.
12. Дизайн архитектуры и интерьеров в 3ds Max Design 2010 / О. Миловская.
- Москва: БХВ-Петербург, 2010. - 502 c.
13. Дополненная реальность: пространство между реальностью и
виртуальностью. / Подберезкина А. [Электронный ресурс]. URL: http://zillion.net/ru/blog/236/dopolniennaia-rieal-nost-prostranstvo-miezhdu- rieal-nost-iu-i-virtual-nost-iu/.
14. Достопримечательности Коломны // Тонкости Туризма [Электронный ресурс] URL:
https://tonkosti.ru/Достопримечательности_Коломны.
15. Интерактивные технологии / Сайт компания EligoVision (ООО «ЭлигоВижн»), раздел [EV]3 R&D и ноу-хау — AR студия. [Электронный ресурс]. URL:
http://www.eligovision.ru/inventions/ar-studio/.
16. История, особенности и перспективы технологии дополненной реальности // Яковлев Б.С., Пустов С.И. // Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. №3 . [Электронный ресурс] // URL:
http://cyberleninka.ru/article/n/istoriya-osobennosti-i-perspektivy-tehnologii- dopolnennoy-realnosti/.
17. На пороге дополненной реальности: к чему готовиться разработчикам. Бабичев А. [Электронный ресурс] URL:
http://lib.custis.ru/213-Waiting-Augmented-Reality-add-2010/.
18. Практика разработки систем измерения и управления на С# / Ю.С. Магда. - Москва: ДМК Пресс, 2016. - 190 c.
19. Руководство Unity // Unity DOCUMENTATION [Электронный ресурс] URL:
https: //docs.unity3d.com/ru/current/Manual/index.html.
20. Самоучитель Blender3D (+ DVD-ROM) / Ольга Миловская. - Москва: БХВ-Петербург, 2008. - 336 c.
21.Что такое «дополненная реальность»? // Журнал Chip №8 (август 2010) [Электронный ресурс] URL:
http: //www.ichip.ru/stati/praktika/2010/11/chto -takoe-abdopolnennaya- realnostbb?b_start:int= 1.