科普|如何制作VR内容？

蓝字

本文约4500字，需要约9分钟阅读

捕获技术：

照相、摄影测量、手持和激光雷达3D扫描

所需软件：

Artec Studio、Blender、Autodesk Maya、ZBrush、SketchUp和Houdini

应用场景：

VR虚拟仿真、应用软件和电子游戏的3D模型制作、影视CGI特效制作

从元宇

宙到

苹果的Vision Pro头戴设备，虚拟现实（VR）正逐渐摆脱边缘地位，稳步迈向

主流市场。过去，几乎只有在制作沉浸式电子游戏时才会用到VR技术，如今

，它正大张

旗

鼓进军计算机生成图像（CGI）、电商、培训、应用程序等专业领域。

随

着VR应用领域的拓展，市场对3D模型的需求日益增加。毕竟，一个空荡荡的虚拟世界毫无意义。因此，

构建一个可以重现真实物体、人物和场所的VR场景，让用户拥有身临其境的沉浸式体验，显得尤为重要。

在了解如何制作3D模型前，我们先来看看市面上有哪些VR资产。

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VR内容类型

制作沉浸式网络内容或捕获VR环境素材，主要有两种方法：一是制作360°全景视频，二是创建交

互仿真。前者可全方位捕获场景，让观众代入摄像师视角。若采用立体镜头，

还可实现“左眼右眼”双视角拍摄。

在电脑上对比观看视频体验和交互仿真时，两者差异或许并不明显。但是，连接到VR设备上，视频体验就显得相当受限了，用户只能跟随摄像机视角的固定路线。相比之下，虚拟仿真给用户的自由度更大，用户可以根据自己的节奏来体验虚拟世界。

制作VR中

的3D模型主要有

手绘建模

和

实景捕捉

两种方法。两者略有不同，“手绘建模”指的是3D艺术家数字雕刻模型的过程，他们既可以根据照片进行参考设计，也能发挥创意

自由创作。

众多热门电影、电视节目和电子游戏中都有手绘CGI模型的身影。不过，手绘建模耗时且技术门槛高。而实景捕捉则能让设计师按原样数字化物体、人物和环境，无需从零开始建模。

实景捕捉不仅速度更快、易上手，还能捕获到难以辨识的纹理细节，这使得

摄影测量技术

在CGI领域占据了稳固地位。与此同时，3D扫描和手机拍照等其他技术也在该领域逐渐崭露头角，稍后会对此作详细介绍。

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如何制作VR内容

根据您的应用场景和技术需求，工作流程可能各有差异。但一般而言，创建VR资产主要有两种方法：一种是使用照片作为参考材料，另一种是使用3D扫描技术。具体步骤分为以下五步：

草图绘

制

一旦您明确了构思，确定了3D建模的对象，接下来的步骤便是数字雕刻。这一步涉及从不同角度收集真实场景、物体或人物的照片，并以此为基础绘制草图。数字雕刻非常适合将2D概念艺术转化为CGI或电子游戏中所需的完整3D模型。

当然，您也可以自主构思设计，利用基本几何图形从头建模，自定义比例，再手动添加细节。这虽然能让您发挥创造力，但它可是个耗时耗力的大工程！

重新拓扑

在动画、游戏或VR等高级3D建模应用场景中，通常需要将高分辨率的雕刻网格简化为基础模型，以减小文件大小。毕竟，若模型顶点数量达数百万，任何商用VR头戴设备都难以承载这庞大的数据量。

在3A级大片的制作中，手绘建模能够创造出令人惊叹的视觉效果，不过其中重新拓扑的过程可能极为复杂。但不必过于担心，我们可以借助其他工具。

ZBrush

自带的Zremesher功能可以为用户自动重新拓扑3D模型；

3DCoat

软件能够更快速地重新拓，将复杂表面简化为仅包含少量顶点的模型。

UV映射

接下来，您需要确定将纹理应用到模型的具体部位。随后，软件会将纹理“展开”成一张2D图形，也就是UV图，并精准记录下每个部位的对应位置，即UV坐标。

这个过程就像在包糖果一样，只不过这里是把纹理小心地“包裹”在模型周围，确保它们精确地贴合在模型的几何形状上。

Blender

等免费软件将原本复杂的纹理展开过程简化为四个基本步骤：缩放、投影、标记接缝和展开。

您还可以为

SketchUp

等平台安装扩展插件，这些插件支持分段展开纹理，处理双曲面形状。UV映射如同给3D模型“穿衣”，而分段展开和处理复杂曲面则是确保“衣服”合身的关键。无论最终选择哪款软件，进行UV映射时都需要耐心细致，这样才能保证最终模型的效果逼真且令人满意。

纹理

烘焙

完成UV映射后，就可以开始考虑如何将更多的细节信息（如颜色、纹理、甚至原本是动态的腐蚀、光线等效果）整合到3D模型中，让模型看起来更加生动和真实。

通过纹理转移（也称纹理烘焙），您可以“复制”高多边形模型上的逼真纹理等信息，将其“贴”到重新拓扑后的模型上。下文会对重新拓扑作具体解释，但在此需要强调的是，您无需为了减轻模型负担而牺牲模型细节。

为创建VR资产做准备

工作流程如何收尾取决于模型应用场景。若模型是用于VR电子游戏或体验中的角色，则需为其装配一个可活动的“骨骼”（这一过程称为“绑定骨骼”）。在

Blender

、

Autodesk Maya

等3D建模软件中均可完成“绑定骨骼”，

Houdini

软件更是配备了大量高级动画工具，让这一过程更加高效。

如果是为了动画或验证想法而制作的模型则需要进行3D渲染，在此过程中，会对光线和纹理进行调整，让模型看起来更逼真。

这些模型通常需要经过多次修改和完善，才能达到足以融入虚拟仿真环境的逼真效果。对于构建一个与现实世界高度相似的虚拟世界而言，高端模型扮演着至关重要的角色。因此，对这些模型进行精细打磨，使其看起来更加真实，是非常值得投入时间和精力的。此外，我们还可以利用其他高级技术来加速VR 3D建模的过程，相关内容将在后文中进一步阐述。

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如何借助3D扫描制作VR内容

如前文所述，摄影测量和3D扫描等技术显著提升了3D建模速度。摄影测量尤擅于纹理捕捉，摄影测量是指从多个角度拍摄物体或区域，并将捕获的图像拼接在一起，用以创建逼真的VR 3D模型。

然而，摄影测量仍须依赖专业设备或智能手机进行拍照，这一过程通常较为耗时。相比之下，3D扫描能以更高的效率和精度捕获物体、人物或空间数据，且操作更为简便。

Artec Leo

等专业级手持扫描仪能在数秒内数字化身体特征，高效完成角色捕获工作。高清扫描模式下，Leo能以

0.2毫米

的分辨率捕获物体细节，捕获到的数据可在绘制草图时作为参考。

借助

Artec Ray II

等激光雷达扫描仪，我们能够扫描更广阔的区域，并将其转化为VR环境。Ray II擅长捕获建筑物和大型场景，

与Leo结合使用

后，更进一步释放了其性能潜力。两者的扫描数据可以合并，并基于各自的高分辨率数据来搭建模型。

Artec Studio

这款专业3D扫描和数据处理软件，拥有独特的算法，经过全局扫描配准、数据合并、网格编辑，让用户有机会在扫描过程中尽可能多地保留物体的细节信息。此外，其照片纹理功能还能进一步锐化纹理、提高分辨率。

可以说，3D扫描技术是获得最佳VR效果的关键所在，因为它能让您基于真实物体建模，为草图绘制提供详尽的细节参考，并为您的工作流程提质增效。

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将3D模型放入VR世界

完成3D建模后，下一步是构建一个能让您的3D模型“入驻”的虚拟世界。VR和电子游戏存在许多共通之处，因此许多开发者会选择使用

Unreal Engine

和

Unity

这两大游戏开发引擎。当然，

Simlab Composer

等专业3D软件也很受欢迎。总而言之，无论您选择哪款软件，构建VR环境都需要遵循以下四个关键步骤。

创建场景

首先，您需要搭建一个基础平台，这个平台就像是VR世界的“地基”。这个平台可以是一个平面，也可以是一个3D立方体，可以把它想象成一个“房间”，然后在这个“房间”里放置各种3D模型来装饰它。然后，还需要创建一个角色，让您能以第一人称的视角来浏览和体验这个VR世界。

大多数虚拟仿真都是为了让用户有身临其境之感，所以建议将摄像头设置在与视线齐平的高度。当然，后续还可以根据需要调整摄像头的位置。值得一提的是，Simlab Composer软件能让用户在不佩戴VR头戴设备的情况下，以第一人称视角来构建虚拟世界，这极大地减轻了因长时间佩戴VR设备进行作业而带来的不适感。

配置权限

下一步，为了能让角色动起来，需要配置角色权限。具体操作会因所使用的软件而有所不同，通常配置角色需要设置控制按键，让您可以通过操作游戏手柄或其他输入设备来控制角色的视角、移动。

在Unity中，你可以添加很多有趣功能，比如移动系统，让玩家能在他们创建的虚拟世界里自由走动，甚至还可以快速转身、瞬移。此外，您还可以设置“锚点”，把角色固定在某个位置。如果你打算构建一个虚拟礼堂，这些锚点能帮你把参会者引导至指定的座位上。

调整光线效果

一切准备就绪后，就可以开始打造VR世界了。您可以根据需要调整光线。为了确保物体和角色看起来清晰、有立体感，还需要设置光源，最简单的方法就是在场景里放一盏灯。借此，您还可以观察到动态的光影效果。

光线配置妥当后，接下来就可以着手构建您的VR世界了。很多软件都自带通用的3D模型，您可以直接使用这些基础模型。若您需要更多模型，

Sketchfab

和

CGTrader

等网站上也能轻松找到。

导

入3D模型、

调整模型

尺寸、添加动画效果

若您想将3D模型导入所用平台，只需将模型文件拖拽至目标位置即可。在VR制作软件中，可以调整物体大小、摆放位置，还能给物体添加动画效果，比如可以开关的门和可以启动、行驶和停止的车辆。

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应用场景

沉浸式电子游戏

电子游戏开发者长期

以来

一直追求超现实主义效果，而这种真实感在VR游戏中尤为重要。幸运的是，先前为普通游戏制作的许多模型都取材于现实世界，因此这些模型在视觉逼真度上已经达到了VR级别。

比如，

Creative Mesh

团队结合使用

Artec Leo

和

Ray II

，扫描农业用车和消防设备，为《

模拟农场》游戏搭建了逼真的3D模型。同样的技术手段，也可以用于影视剧CGI特效制作。例如，电影《断头谷》中那些令人毛骨悚然却又异常真实的角色，就是由视觉特效（VFX）专家结合使用

Artec Eva

和

Artec Space Spider

扫描后制作而成的。

商用VR内容制作

电子商务领域在3D扫描技术的创新应用上已相当成熟。 比如运动品牌

ASICS

不仅利用3D鞋模

检验产品质量

，还将模型用到了

产品宣传

广告中。

HEMO

等公司另辟蹊径，他们用Artec Leo和Ray II扫描了30吨重的机器，并将其转化为

VR展览模型

。如今，公司无需再将庞大的机器设备运往展会现场，而是直接通过VR展厅展示产品，大大降低了运输成本。

时装网站也引入了虚拟试穿功能，这表明在电子商务领域VR内容制作仍有很大的发展空间。

增强现实

虽然AR和VR常被混为一谈，但它们其实是两种不同却又紧密相连的技术。VR是一个虚拟世界，让人仿佛身临其境；而AR则是将虚拟物体融入现实世界中，营造出一种物体仿佛漂浮在真实环境中的效果。以Apple Vision Pro这一支持VR与AR的头显设备为例，用户可以在虚拟的房间中自由地拿起、观赏和摆放物体。

在AR中融入3D建模，这一领域有着巨大的发展潜力。医疗健康、重工业等多个行业已采用VR头戴设备来进行模拟训练。随着更多企业进入这个市场，我们期待未来VR能够进一步连接现实世界和虚拟世界，给我们带来更多的惊喜和机遇。

虚拟看房

您或许不常体验VR头戴设备，但VR看房和的360°全景漫游正成为新常态，无需亲临现场也可查看房源。

目前，许多房源视频可在电脑、智能手机或平板电脑上观看，同时，这些视频也支持通过VR头戴设备进行观看。此外，还可以采用立体镜头拍摄房源，带来更佳的沉浸式看房体验。

还有很多建筑可能用于制作VR内容，毕竟，VR技术的潜力无限，所以它在这个领域受到如此大的关注，也就不难理解了。

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结论

从上述步骤中不难发现，VR 3D建模比以前简单多了。当前市面上有多种VR创作软件，既有适合新手的入门级软件，也有功能强大的高级软件，它们均能提供出色的制作效果。

专业级的3D扫描技术能够简化草图绘制流程，提高VR制作的效率。此外，3D扫描技术的不断进步也推动着3D建模的发展。未来，3D扫描无疑将为我们带来全新的VR体验，让我们难分虚实。

HUAO 3D

崔云峰

上海沪敖信息科技

    总经理

“

沪敖3D是一家致力于三维数字化行业解决

方案的技术型企业，拥有丰富的三维项目经验，公司以行业应用为出发点，为客户提供三维数字化采集、三维数据处理、三维数据管理等一系列应用服务。

沪敖3D拥有结构光拍照式三维扫描仪、手持三维扫描仪（大小空间）、地面三维激光扫描仪、无人机倾斜摄影测量、3D打印等多种技术手段，从几厘米到几百米的物体或三维空间，从几个微米到几个厘米的精度，沪敖均可提供涵盖软硬件产品和项目服务的完整解决方案。

沪敖3D目前主要服务于制造业（汽车、航空航天、船舶、模具、铸造以及各种机械）、建筑业（建筑设计、施工、装修等）、文化遗产（博物馆、古建筑、考古等）、数字化工厂、警用公共安全、影视制作、教育等行业。提供质量检测、三维建模、逆向工程、数字存档、GD/T分析、有限元分析、虚拟安装、干涉分析、工程测绘、形变监测、3D打印等技术方案。