基于VRTK的虚拟仿真乒乓球运动项目的设计与实现

1、 基于VRTK的虚拟仿真乒乓球运动项目的设计与实现Design and implementation of virtual table tennis based on vrtk内容摘要随着5G的到来和VR技术的改革，各类的VR产品涌入人们的视野当中，其中包括众多的体育类虚拟仿真项目，在人们因为天气的问题而不能出外运动或者周边没有运动设施的时候就会感到懊恼。因此如果有一套虚拟仿真的体育运动项目是一件非常好的事情，所以就此类问题提出了一款基于VRTK的虚拟仿真乒乓球运动项目，通过这样的系统，只需要有一套VR设备，就可以不用出门就可以享受到运动的体验感，并且还不用担心天气和场地的问题。虚拟仿真乒乓球运动项目是一款基于Unity引擎VRTK插件的虚拟仿真运动项目，主要是模拟真实的乒乓球运动项目，实现基本的乒乓球玩法功能，并且在此的基础上进行优化和新的玩法。玩家选择相应的对战难度与AI人物进行对战，并且还选择对战的场景，每场对战12分制，游戏结束之后可以看到历史最高分数以及对战的总次数，赢的次数等。玩家在自行选择场景中进行乒乓球对战，每个对战难度都有非常融洽环境的音乐，体验乒乓球的闲余还可以观赏

2、不一样的风景美色，给玩家一种很闲逸的感觉。这与日常的乒乓球对比，环境拥有很大的提升和运动体验，拥有接近真实的物理系统，在硬件与软件结合下，将一些例如需要捡球等繁杂操作解决掉，相信这对人们以后的体育运动方式有很大的改变。关键词：虚拟仿真 运动项目 乒乓球 VRTK插件AbstractWith the arrival of 5g and the reform of VR technology, all kinds of VR products have come into peoples vision, including many sports virtual simulation projects. When people cant go out for sports because of the weather problem or there is no sports facilities around, they will be upset. Therefore, if there is a set of virtual simulation sports is a very g

3、ood thing, so this paper puts forward a virtual simulation table tennis sports based on vrtk for this kind of problems. Through such a system, only a set of VR equipment is needed, you can enjoy the experience of sports without going out, and you dont need to worry about the weather and venue.Virtual simulation table tennis is a virtual simulation sport based on the vrtk plug-in of unity engine. It mainly simulates the real table tennis sport, realizes the basic table tennis play function, and o

4、ptimizes and new play method on this basis. The player chooses the corresponding difficulty of the match and the AI character to fight, and also chooses the scene of the match. Each match has a 12 point system. After the game is over, you can see the highest score in history, the total number of matches, the number of wins, etc.The game player plays the table tennis match in the self selected scene. Each battle difficulty has a very harmonious environment music. After experiencing the leisure ti

5、me of table tennis, you can also appreciate the different scenery and beauty, giving the game player a very leisurely feeling.Compared with the daily table tennis, the environment has a great improvement and sports experience, with a physical system close to the reality. Under the combination of hardware and software, some complicated operations, such as the need to pick up the ball, are solved. It is believed that this will greatly change peoples sports mode in the future.Key words：Virtual simu

6、lation sports table tennis vrtk plug-in目录第一章绪论11.1本课题的研究背景和意义11.2 VR在国内外研究现状21.2.1 VR在国内的研究现状21.2.2 VR在国外的研究现状31.3 VRTK插件3第二章项目的需求分析及总体方案设计52.1 虚拟仿真类运动项目的需求分析52.1.1 使用者需求分析52.1.2 功能需求分析52.1.3 性能需求分析62.2 项目的总体方案设计72.2.1 项目结构方案设计72.2.2 总体结构方案设计7第三章项目详细设计及实现113.1人机交互模块113.1.1 开始界面113.1.2 难度、场景选择界面123.1.3 项目交互133.1.4 音效和音乐143.1.5 交互反馈143.2场景模块143.2.1乒乓球桌模型143.2.2第一场景153.2.3 第二场景163.2.4 第三场景163.3 AI和乒乓球模块173.3.1 AI智能移动173.3.2 AI智能发球183.3.3 AI智能接球183.3.4 乒乓球逻辑18第四章项目测试214.1功能测试214.2性能测试224.3项目测试结果与讨论2

7、3第五章总结与展望245.1 总结245.2 展望24参考文献25致谢26附录27广东东软学院本科毕业设计(论文)第一章 绪论1.1本课题的研究背景和意义VR(虚拟现实)在前几年全球的热度突然飙升，在中国更是达到火热的地步，2016年甚至被称为VR元年，腾讯百度和阿里这些互联网巨头们，都看准时机纷纷的投入资金和人力开发研究VR虚拟现实项目。因为虚拟现实项目能体验到如同身临其境的感受，比如失重、打击、以及射击等，所以很多人为了尝鲜都愿意花上几百块钱体验一下，所以当时，一个拥有虚拟现实的商场中常常会排很长的队伍。然后VR项目在当时非常的赚钱，很多人投身VR行业。但是好景不长，因为当时的软件内容和开发环境都不是很好，产品的出产速度和质量也不好。在软件方面手机和电脑的性能不足，在网络方面数据的传输速度更是硬伤，续航发热方面也是非常的担心，所以玩久了之后会让人头晕。还有一个原因是因为有很多经验不足的人，没有什么制作经验，制作出来的画面都不是很精美，而且在当时，VR行业的产业链也还没有形成，更是没有一个标准，所以大部分人在前几次的新鲜感和热度过了之后，就很少再去体验VR项目了。就这样VR的热度慢慢

8、消退，导致了很多投资人撤资或者全力投入开发虚拟游戏等项目的公司破产，一众裁员的现象出现，最后只有一些大厂商在持续的开发和研究VR技术。随着后面几年的沉淀，硬件和网络速度的发展，虚拟现实这个行业慢慢的形成了初步的产业链，涉及的行业更是广了很多，之前大部分VR项目都是游戏类，但是现在涉及到其中的项目有影视娱乐、教育、设计领域、医学方面以及体育运动等行业的应用，随着5G的到来，更是推动了VR的发展进度，各类的VR产品涌入人们的视野当中，其中包括众多的体育类虚拟仿真项目。虽然VR在体育运动领域中的发展中仍在起步阶段，但是仍然有一些成熟的VR训练系统可以解决一些问题。比如运动员们每次都要穿着他们厚重的装备，以及因为天气的问题不能去场地训练问题，还有一些初期容易受伤的体育项目，让运动员先在VR训练系统熟悉，就会很容易的上手。这样有助于保护运动员的身体，因此如果有一套虚拟仿真的体育运动项目是一件非常好的事情。还有一些体育项目，通过AI更是可以仿真出对手的出招套路，在VR训练中可以提前熟悉对手的套路，针对训练。所以本课题提出了一款基于VRTK的虚拟仿真乒乓球运动项目，通过这样的虚拟仿真系统，只需要有一

9、套VR设备，就可以不用出门享受到运动的体验感，而且还不用担心天气和场地等问题。本次课题主要是利用了微软公司发布的面向对象编程语言C#，还有游戏开发引擎Unity、以及虚拟现实项目开发插件VRTK，开发本课题项目虚拟仿真乒乓球。本项目的特色也是很多的，大概概况可以如下：首先实现的了基本的乒乓球玩法功能，并且在此的基础上进行优化和增加新的玩法。使用者进入开始界面选择，选择相应的对战难度。进入场景之前还有一个场景选择，玩家可以选择在给定的场景中选择心仪的场景进行者对战，每个对战难度都有非常适合融洽环境的音乐，在体验乒乓球的闲余还可以观赏不一样的风景美色，每次挑战不同的难度都有不一样的感受。这相比真实的乒乓球的环境拥有很大的提升以及非常好的运动体验，本次项目尽可能的让对战拥有真实的物理系统碰撞，硬件与软件相互结合，并且将现实的一些需要捡球等繁杂操作简化或者解决，进行新的创新玩法。虚拟现实在体育行业应用的不断发展，相信这对人们以后的体育运动方式有很大的改变和对运动的热情也会逐步上升。1.2 VR在国内外研究现状VR起源于上个世纪80年代，由美国VRL公司创始人拉尼尔提出。在2016年广泛传播和发展，被认为是21世纪的重要发展学科和影响人们生活的重要技术。本节会对虚拟现实在国内外的研究现状进行的大致概述。1.2.1 VR在国内的研究现状在近年来国内的VR技术和行业已经慢慢的发展了起来，并且已经有了相应的产业链规模，但是这个市场仍然是属于初级阶段的，市场规模也是属于比较小，但是比较这两年的增长速度，比之前几年快了许多。根据本课题收集的多资料综合得出，在三年间，VR的市场规模从15.8亿上升到了52.8亿元，这是一个非常可观

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