《虚拟伙伴》AR增强现实应用开发总结

Posted 2020-08-20 服务端开发爱好者

一、概述

1.1选题背景

　　随着时代的发展，人们的生活节奏越来越快，生活质量也越来越高，但却在繁忙之中忽略或者忘记了关心自己成长时代最重要或者最正确的事情和道理。虽然现在有很多社交平台，如微博，微信，facebook等，这些都是人们在表达自己的看法和感受，却没有人告诉你这个年龄你应该懂得道理，很多父母可能知道这些事情，但是却不善于对孩子们表达。也有很多住校生，留守儿童，他们见到父母或者长辈的次数可能很少，就缺少了最直接的关心和陪伴。也有很多孩子小时候可能会犯一些错误，做一些错的事情，等到长大后就会很后悔，后悔没有人能及时告诉他们这些道理或者遇到一些事情的正确的处理办法，这样一个人长大成人之后，他们的行为或者价值观可能会影响他们的一生。如果能有一款软件，可以帮助他们选择人生最正确的路，给他们建议，给他们鼓励，给他们关心，给他们陪伴和温暖，将对他们的人生是一个很大的改变。

　　也有很多人是一群孤单的，他们缺少真实的陪伴，但是父母可能会很忙，对朋友又不太好意思说太多话，或者呆的太久。我们就设想将视觉的人物和人生的道理，鼓励的话语结合在一起，打造一款用户的虚拟伙伴，陪伴他并且为他的人生指明正确的道路，将成为用户成长很好的帮助。加上现在AR技术越来越流行，虚拟事物和真实世界的结合越来越普遍，我们在此基础上打造虚拟伙伴来实现与用户更好地互动。

1.2项目意义

    “虚拟伙伴”app可以通过伙伴互动给用户一些鼓励的话语和教导他们人生的道理。当用户点击人物时，屏幕下方会出现不同的文字和话语，意在给用户提供一些不同的建议，或者关怀。当用户在人生道路迷茫时，就可以打开我们的app寻求帮助，正如我们的宣传语“从你的全世界路过”，我们期望该软件能够陪伴用户的方方面面，包括但不限于学习、工作、成长、生活、娱乐、锻炼等，陪他们度过那些孤独、困苦、失意和迷茫的日子，陪他们走过一段回想起来自己都会感动的坚持奋斗的时光。

    “虚拟伙伴”可以带给用户陪伴。我们制作的“虚拟伙伴”可以给用户不一样的视觉体验，模拟一个真实的伙伴陪伴用户，用户可以给这个伙伴切换衣服、背景、饰品、动作，也可以对其进行触摸旋转、放大缩小、焦距变换等，我们模拟的这个伙伴可以做出很多人类的动作，比如摸头，走路，跑步，打招呼，呼喊，站立，坐下等各种各样仿真的动作，也可以选择适合的虚拟伙伴类型，如男孩，女孩或者宠物，同时我们辅助以音乐和配音增强表达和感染力，给用户更好的体验。而且当我们使用AR技术来实现当用户扫描身份证背面时，会在你所处的真实环境下出现虚拟伙伴3D人物在身份证背面与用户进行互动，可以带给用户非常真实和神奇的感觉，仿佛虚拟伙伴真的来到了用户的世界，成为他们的朋友。这种直接的视觉互动体验可以带给用户更好的陪伴效果和增加用户的使用兴趣。

　　通过以上的各种功能，可以给用户一个非常真实的伙伴，和他们一起成长，告诉他们人生的道理，男孩和女孩可以用来做朋友，也可以他们所在的场景进行更换，让其旋转，为其搭配不同风格的衣服。宠物可以用来一起玩耍，也可以弥补部分现代人非常喜爱宠物但由于种种客观因素不能在现实中养宠物的遗憾，虚拟的宠物伙伴拥有多种表情和动作：比如当对宠物进行批评的时候，宠物会垂头丧气地转圈；当对宠物下令奔跑时，宠物会以很滑稽的动作奔跑；当想和宠物进行对话时，宠物会模仿人的说话的表情和动作与用户交流等等。这样减少了现代人的孤独感。而通过扫描身份证背面出现的虚拟的男孩、女孩和宠物以及他们的动作可以带给用户更加充满科技感和新鲜感的神奇体验。

 

图1.项目意义图片说明

二、目标群体

2.1 目标群体

2.1.1 主要目标群体

儿童、青少年、处于奋斗状态的成年人和需要陪伴的老人以及所有对软件感兴趣的群体。

2.1.2 对目标群体的吸引力

   我们团队为目标客户群提供了测试版本的软件安装包，经过我们的调查反馈，该软件对目标群体有很好的吸引力，绝大多数群体表示喜爱或渴望拥有这样一款app，觉得十分新鲜和神奇，并表示确实给他们的生活带来了正能量和乐趣，在测试后没有卸载软件并正式投入使用，期待产品正式上线和推出更多伙伴；让我们更加欣喜的是部分目标群体将跟AR技术的虚拟伙伴截图合影并发送到朋友圈，甚至主动为虚拟伙伴提供配音且提供了非常宝贵的意见，这让我们对产品的市场应用前景有了极大的信心。

三、作品功能和原型设计

3.1 总体功能结构

图2.总体功能结构图片说明

   如图所示，项目可以在总体上分为“选择伙伴”，“伙伴陪伴”，“邀请伙伴”三个功能模块，按时间顺序划分很容易理解，每个模块又有具体的分支，下面将进行详细的介绍。

3.2 具体功能模块设计

  3.21选择伙伴：

    a.从伙伴的类别来看，可以将伙伴分为男孩、女孩、和宠物三种，基本可以满足不同群体的需要。

    b.从伙伴的适用场合来看，有用于工作学习激励的，有用于困境病痛治愈的，有用于等人等车失眠陪伴的，我们的目标是挑战一切负能量，让用户的生活更加美好。

    c.从适合的年龄区间来看，既可以用于陪伴子女不在身边的老年人，又可以满足相对成熟的成年人在奋斗过程所需的鼓励，还可以当做充满童心的孩子们童年伙伴。

 

图3.选择伙伴图片说明

  3.22伙伴陪伴：

    a.伙伴装扮：可以给伙伴换装，打造专属于自己的伙伴，更具有互动感，你可以在不同的情景下给伙伴不同的装扮，配合上不同的动作造型和背景，可以自由组合出伙伴的多种形态，给用户足够的DIY创意空间。

    b.伙伴互动：通过伙伴的动作和文字互动，相辅相成，让伙伴更加形象生动。同时每一次互动都力求带给用户正能量和真切的关怀与激励。互动不设置好感值等相关内容，我们不想做一款依赖性的让用户沉迷的软件，我们希望这款软件能是一份纯粹的温暖。

    c.其他：除了换装外，还可以进行更换背景、饰品、宠物等相关操作，还可以任意调节角色的角度和远近，给用户更大程度的自由创作空间，让每一个画面都是值得截屏保留的画面，记录用户与伙伴一起成长的瞬间，还可以分享到朋友圈，把这份温暖的陪伴分享给更多人。

图4.伙伴陪伴图片说明

 

图5.《虚拟伙伴》实际应用：大学生体测训练

 

图6.选择陪练

 

图7.夜跑警报器（音量140分贝）

 

图8.跑步训练 

 3.23邀请伙伴：

    a.AR增强现实：用到了今年互联网最火的技术之一“AR增强现实”技术，使用户体验更真实，只需要用人人都拥有的身份证背面对准摄像头识别扫描，就能够“邀请”伙伴来到你的世界中。

    b.伙伴动作：来到你的世界的伙伴不单单是一个模型，而是有表情有动作，用户会感觉它真的来到了自己的世界，会惊叹于最新的技术所带来的神奇效果，忍不住想截屏保留下来。

 

图9.邀请伙伴图片说明

3.3 界面设计

  3.31人物风格：

  人物采用Q版动漫日式的风格，让你能够与二次元伙伴亲密接触，如果你热爱动漫，这款软件也能帮助用户创作属于自己的动漫情境，一些测试软件用户还表示他们非常喜爱这些伙伴，想给伙伴们写一些故事。

  3.32美术风格：

    整个美术画面都显得充满童真与灵气，这正是我们团队所向往的纯粹美好的世界，每一个伙伴都十分美好，这样的设定似乎能一下子抓住儿童的心，很适合做少儿产品。但事实上，经过调查，这款软件对成年人同样具有很强的吸引力，让人爱不释手。

  3.33 UI风格：

  appUI界面风格统一，选取了具有科技感的简单大气的UI风格，我们给“虚拟伙伴”的定位是一款神奇的软件，所以这样的UI风格设定能够增加软件的神秘感和科技感，吸引用户，让人想要一探究竟。

  3.34细节设计：

 “虚拟伙伴”app非常注重细节上的设计，可以说每一处细节的设计都是匠心独具，呼应主题的，不作无用处的过度设计，只力求每一处都别出心裁。比如详细解读一下以下这幅画面的设计，有很多细节值得推敲。右上角的图案和伙伴名字相互呼应，而每个伙伴所处的地点也与名字呼应，如图一地点为教室，图二地点为游乐场，图三背景上的标题正是“动物朋友”的英文。最下方三个礼物盒子，象征着每一位伙伴都是我们精心设定的带给用户的惊喜礼物。

图10.细节设计图片说明

  3.35界面设计流程：

用户界面设计流程如图所示：

图11.界面设计流程图片说明

[Step1] 设计准备

（1）团队中负责界面设计的成员阅读需求文档和系统设计文档，明确界面设计任务。

（2）团队中负责界面设计的成员与目标用户沟通交流，了解用户的使用习惯和他们对界面的看法。

（3）团队中负责界面设计的成员准备相关的设计工具和资料，收集或创作基本的界面资源如启动画面、角色模型、场景模型、用户交互界面、logo、icon等。

（4）团队中负责界面设计的成员确定本app软件的用户界面设计规则，主要包括：

　　　　♦优秀界面的特征或通用的设计原则；

　　　　♦软件主界面的设计规则； 

　　　　♦软件子界面的设计规则；

　　　　♦标准控件的使用规则；

　　　　♦美学设计规则。

[Step2]界面设计

“虚拟伙伴”的界面设计主要经历了 “原型创作—>原型评估－>设计细化”的步骤，采取迭代进行的方式。

（1）[Step2.1] 原型创作

团队中负责界面设计的成员创作界面原型：

　　　　我们团队选用原型制作工具ProcessOn进行界面原型的创作；

　　　　用Unity引擎实现可以运行的原型。

（2）[Step2.2] 原型评估

　　　　团队交流讨论界面的原型并对潜在用户进行调查分析，汇集意见，及时改进。

（3）[Step2.3] 设计细化

　　　　团队中负责界面设计的成员细化界面原型，例如美工处理，添加细节等。

 [Step3] 撰写文档

用户界面定型之后，团队中负责界面设计的成员撰写设计文档中的界面设计部分。

[Step4] 用户界面设计评估

（1）团队对定型后的界面进行正式技术评估，尽最大努力使界面变得更加美观、易用。

（2）用户界面的主要评估要素包括：

　　　　♦合适性

　　　　♦简洁易用

　　　　♦一致性

　　　　♦美观

　　　　♦动态反馈

　　　　♦功能屏蔽和出错处理

　　　　♦用户交互UI

　　　　♦兼容性和跨平台性

　　　　♦适应性和吸引力（针对目标用户）

四、作品实现、特色和难点

4.1 作品实现

  作品使用了Unity引擎，可以达到跨平台，不仅在安卓、ios、平板电脑等移动端可以使用，在pc端同样适合，甚至可以运行在网页。但在当下移动浪潮大热的情境下，用手机等移动端设备去“养”这样一位虚拟伙伴无疑是最便捷最实用的选择。

4.2 特色分析

  4.21 画风精美：

  作为一款应用类app，“虚拟伙伴”画风精良，且采用了3D的表现形式，与普通应用类app有很大不同，画面可以和游戏以及动漫相媲美。

  4.22 充满正能量：

   伙伴所说的每一句话都是充满正能量和积极意义的，这与相关竞品如“会说话的汤姆猫”的单纯娱乐养成性质有很大不同，同时，这也是商用软件很难专门为用户生产的产品。

  4.23 动画丰富：

   如伙伴“辰熙”有超过一百种表情和动作，十六种不同场合的服装，二十种场景，使和用户互动更加生动，其中，“走”、“跑”、“跳”等动作更可以陪伴用户一起去健身运动。这也是相比于相关竞品如换装类游戏的一大优点特色。

  4.24 声音系统：

“虚拟伙伴”提供了背景音乐BGM和人物配音，让这款app更加活灵活现，吸引用户。

  4.25 AR技术：

  增强现实（Augmented Reality，简称 AR），是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。

  AR技术是今年下半年刚刚流行起来的技术，相关市场还没有被开辟完全，还有极大的发展空间和潜力，据了解，目前市面上有关于AR的应用屈指可数。而一款应用到AR技术的《精灵宝可梦》游戏更是火爆了全球，让无数人为了获得小精灵而走出了房门，这正是游戏改变世界的力量，我们团队正是希望能够通过这款有创意有情怀的产品在VR、AR市场大热的浪潮下开辟出一条新的道路。

  AR增强现实技术具有三个突出的特点：①真实世界和虚拟世界的信息集成；②具有实时交互性；③是在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。AR技术可广泛应用到军事、医疗、建筑、教育、工程、影视、娱乐等领域。

   4.26 可扩展性：

其实，现实中我们有很多地方可以应用这种AR增强现实技术的“虚拟伙伴”，比如，我们可以做虚拟的“健身教练”，“陪练”，“父母”，“老师”，“营养师”等等一系列的扩展角色，虚拟伙伴其实可以无处不在的影响和陪伴激励用户，也为现有的相关软件提供了一个新的更生动更吸引用户的表现形式。

 

图12.特色分析图片说明

 

4.3 难点和解决方案

  4.31 遇到的难点：

  AR技术是一门比较新的技术，相关的参考资料和使用教程不够完善，我们想先尝鲜新技术，就必然要有更大的好奇心驱动力去促使我们学习和研究。

  4.32 解决方案

    研究对比了几款现有的AR引擎，最后我们团队选定了一款国内新自主研发的AR引擎，其中文文档易于理解和操作，相对其他引擎来说制作周期和学习成本较低，且在性能上提供了良好的解决方案，满足我们项目的应用需求，同时其在跨平台方面做得也非常不错，有助于我们提高生产力。

  AR引擎现在种类非常繁多，我们团队在选取解决方案时主要综合考虑了以下几点因素： 
（1）支持的平台 
（2）支持的功能 
（3）性能如何 
（4）是否收费 
（5）是否支持云服务