ВЫПОЛНЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Цель и задачи

Цель работы: изучение теоретических основ дополненной реальности и приобретение практических навыков разработки AR-приложения.

В методических указаниях рассмотрено создание приложения при помощи фреймворка Unity и ARCore для операционной системы Android. Однако вы можете воспроизвести аналогичную функциональность с использованием других технологий.

Порядок выполнения работы:

1. Изучение теоретических основ дополненной реальности (гл. 2 и 4 учебного пособия).

2. Выбор среды программирования и программная реализация AR-приложения (в данном пособии описан порядок действий при выполнении работы с использованием Unity и операционной системы Android).

3. Написание отчета о выполнении лабораторной работы.

Установка ПО

С официального сайта https://unity.com/ru загружаем и устанавливаем Unity Hub, соответствующий операционной системе, установленной на компьютер. С его помощью устанавливаем актуальную версию Unity. При первом запуске регистрируемся или проходим аутентификацию на платформе.

С официального сайта https://code.visualstudio.com/download загружаем и устанавливаем интегрированную среду разработки VS Code на компьютер. В качестве альтернативы вы можете воспользоваться Visual Studio.

С официального сайта https://code.visualstudio.com/docs/languages/dotnet загружаем и устанавливаем фреймворк .NET для VS Code (рис. 2.1).

Рис. 2.1 – Установка .NET

Unity

Шаг 1. После установки Unity запустите программу, перейдите на вкладку Projects и нажмите кнопку New Project. Выберите AR Mobile на вкладке All Templates.

Шаг 2. На вкладке справа нажмите на кнопку Download Template. Там же укажите название проекта на свое усмотрение и нажмите Create (рис. 2.2). Учтите, что первое создание проекта может занять продолжительное время.

Рис. 2.2 – Создание проекта

Шаг 3. В проекте перейдите к окну Package Manager Window → Package Manager (рис. 2.3). При необходимости обновите следующие пакеты:

- AR Foundation;

- ARCore XR (если вы разрабатываете для Android).

Рис. 2.3 – Проект

Шаг 4. Откройте окно настроек сборки (File → Build Profiles). Выберите свою платформу в списке слева, нажмите на нее, затем нажмите кнопку Install with Unity Hub. В открывшемся окне нажмите Continue. После завершения установки потребуется перезагрузить Unity (рис. 2.4, 2.5).

Рис. 2.4 – Build Profiles

Рис. 2.5 – Добавление модулей

Шаг 5. Когда Unity откроется заново, откройте окно настроек сборки. Выберите свою платформу в списке слева, дважды щелкните на нее, а затем нажмите кнопку Switch platform (рис. 2.6).

Рис. 2.6 – Переключение на Android

Шаг 6. Щелкните правой кнопкой мыши по Hierarchly и выберите создание пустого объекта. Переименуйте этот объект в PlacementIndicator. Выберете его, а затем в Inspector установите координаты: 0, 0, 0.

Шаг 7. Щелкните правой кнопкой мыши данный объект в Hierarchly

и выберите 3D Object → Plane. Будет создан объект белой плоскости (рис. 2.7).

Рис. 2.7 – Создание объекта

Шаг 8. На панели Project перейдите Assets → Samples → XR → Interaction Toolkit → 3.0.6 → AR Starter Assets → ARDemoSceneAssets → Materials. Версия в папке Interaction Toolkit может измениться. Выберите материал InteractableMat и перетащите его на объект Plane в окне Hierarchly (рис. 2.8).

Рис. 2.8 – Добавленная плоскость

Шаг 9. Далее создадим скрипт, который будет управлять индикатором размещения. Щелкните правой кнопкой мыши на панели Project и выберите Create → Scripting → MonoBehavior Sctipt (рис. 2.9). Назовите скрипт PlacementIndicator. В окне Hierarchly выделите нажатием PlacementIndicator и перетащите скрипт в Inspector. Вы должны увидеть прикрепленный компонент скрипта.

Рис. 2.9 – Создание скрипта

Шаг 10. Дважды щелкните по файлу сценария, чтобы открыть его в Visual Studio. Внутри должен быть шаблон сценария по умолчанию. В открытом файле класса PlacementIndicator : MonoBehaviour содержится программный код, включающий в себя функции Start (вызывается один раз при инициализации объекта, в начале игры) и Update (вызывается при каждой смене кадра).

Шаг 11. Над классом нужно добавить еще две библиотеки для AR Foundation. Введите следующий код:

using UnityEngine.XR.ARFoundation; using UnityEngine.XR.ARSubsystems; using System.Collections.Generic;

В классе добавьте следующие переменные:

private ARRaycastManager rayManager; private GameObject visual;

Шаг 12. В функции Start введите следующий код, чтобы получить компоненты и скрыть визуальный индикатор размещения:

rayManager = FindObjectOfType<ARRaycastManager>(); visual = transform.GetChild(0).gameObject; visual.SetActive(false);

Шаг 13. Запустим трассировку лучей из центра нашего экрана с помощью функции Update. Трассировка лучей – это линия, которая может обнаруживать объекты. Мы задаем ей начальную точку и направление, а она сообщает нам, во что она попадает. Наша задача – попасть в плоскость AR (автоматически создается при обнаружении мира).

Для начала создадим список, в котором будут храниться все плоскости AR, в которые мы попадаем. Затем мы можем выполнить трассировку лучей.

List<ARRaycastHit> hits = new List<ARRaycastHit>(); rayManager.Raycast(new Vector2(Screen.width / 2, Screen.height / 2),

hits, TrackableType.Planes);

Шаг 14. Проверим, попали ли мы в желаемую плоскость. Внутри оператора ветвления установим положение и поворот индикатора размещения в соответствии с точкой попадания луча.

if(hits.Count > 0)

{

transform.position = hits[0].pose.position; transform.rotation = hits[0].pose.rotation;

}

Включим визуализацию, если она отключена (рис. 2.10).

if(!visual.activeInHierarchy) visual.SetActive(true);

Рис. 2.10 – Скрипт

Сборка под Android

Шаг 15. Для начала требуется включить режим разработчика на вашем смартфоне. Откройте Настройки и нажмите кнопку Система. Прокрутите страницу вниз и выберите пункт О телефоне. Нажмите на строку Введите номер сборки 7 раз. Подключите смартфон к компьютеру с помощью USB-кабеля. Теперь в Настройках должна появиться вкладка Параметры разработчика. Зайдите туда и включите отладку по USB.

В сети Интернет можно найти подробную инструкцию по включению режима разработчика именно на вашем устройстве.

Шаг 16. Вернувшись в Unity, откройте окно Настройки сборки

(File → Build Profiles). После этого нажмите Player Settings. Укажите The Product Name – название вашего приложения, которое будет отображаться на устройстве. Перейдите на вкладку Other Settings и выключите Multithread Rendering.

Шаг 17. Теперь перейдите на вкладку XR на панели слева и выберите Google ARCore. Установите для Requirement значение Optional.

Шаг 18. Вернитесь в окно Build Profiles и нажмите Build and run. Вы можете сохранить файл .apk в любом месте, т. к. он автоматически установится на ваше устройство. На экране должна появиться созданная поверхность.

Варианты заданий

Шаг 19. В созданную ранее 3D-сцену (п. 2.4) необходимо добавить 3D-модель объекта согласно указанному в личном кабинете варианту.

Модель можно создать самостоятельно или загрузить готовые с платформ (например, Sketchfab) или других аналогичных порталов (список приведен в учебном пособии), предоставляющих бесплатные 3D-модели. Выбранную модель необходимо импортировать в проект, перетаскивая его на панель Project.

Варианты объектов для добавления в сцену

Вариант 1. Музыкальный инструмент: акустическая гитара.

Вариант 2. Архитектурный элемент: деревенский колодец.

Вариант 3. Энергетическое сооружение: электрическая подстанция.

Вариант 4. Растение: кактус.

Вариант 5. Транспортное средство: автомобиль.

Вариант 6. Металлический контейнер: металлическая бочка.

Вариант 7. Дорожное средство: дорожный конус.

Вариант 8. Осветительное устройство: прожектор.

Вариант 9. Фотографическое оборудование: отражатель, используемый при съемке.

Вариант 10. Упакованный напиток: бутылка газировки.

Вариант 11. Еда: гамбургер.

Вариант 12. Фрукт: банан.

Вариант 13. Напиток: стаканчик кофе.

Вариант 14. Бытовая техника: стиральная машина.

Вариант 15. Мебель для сна: кровать.

Вариант 16. Мебель для отдыха: диван.

Вариант 17. Хранилище: шкаф.

Вариант 18. Хищное животное: тигр.

Вариант 19. Птица: пингвин.

Вариант 20. Транспортное средство для перевозки грузов: тележка.

Отчет о выполнении лабораторной работы должен включать:

1) титульный лист (приложение А);

2) оглавление;

3) введение, в котором приводится формулировка задачи и определение цели;

4) основную часть, содержащую:

- описание используемой среды программирования;

- описание алгоритма решения задачи;

- наиболее важные фрагменты листинга исходного кода с комментариями;

- описание функциональных возможностей разработанного приложения;

- скриншоты построенной сцены в среде разработки и работающего на мобильном устройстве приложения;

5) заключение с краткими выводами о проделанной работе.