Исследованиями в области моделирования и применения Unity3d занимались многие российские и зарубежные исследователи. Л.С.Зеленко, Д.А.Загуменнов [1] рассмотрели вопросы, связанные с разработкой дистанционной обучающей системы, построенной на технологии виртуальных миров.
Описали технологические особенности реализации системы и ее составные части, а также преимущества использования трехмерного пространства и игрового подхода при дистанционном обучении. Л.С.Зеленко, Д.А.Загуменнов и А.О.Зинченко [2] рассмотрели вопросы, связанные с разработкой виртуальной информационно-образовательной среды, а также описали структуру учебного курса и виртуального пространства. Н.С.Галкин и Е.А.Ромин [3] рассмотрели методы создания трехмерной модели местности для эффективного использования в Unity3D.
О.С.Ходос, Р.И.Баженов [4-7] провели исследование по применению технологий сред виртуальной реальности в образовательном процессе на основе изучения среды виртуальной реальности Unity3D, а также разработали учебно-методический комплекс. М.Е.Якобсон, Г.М.Гринберг [8] обосновали необходимость использования технологии компьютерного моделирования в учебном процессе, а также предложили использовать для этого мультиплатформенный инструмент Unity. M.Bergera и V.Cristie [9] рассмотрели реализацию CFD пост-обработки для преобразования проекта в Unity3D и визуализации метеорологических данных с целью преодоления разрыва между архитектурными и инженерными разработками в архитектурном дизайне города. C.Becker-Asanoa, F.Ruzzolia, C.Hölscherb, B.Nebel [10] разработали систему мульти-агента на основе игрового движка Unity 4, а также смоделировали трехмерный (3D) способ моделирования ориентирования и поведения нескольких сотен пассажиров в аэропорту. J.Wang, R.Lindeman [11] построили новую гибридную систему виртуальной среды для эффективного взаимодействия в виртуальном пространстве. Предложили четыре координационных механизмов для сглаживания контекстных переходов в HVEs. D.Richards, M.Taylor [12] в своем исследовании изучили проблему анализа затрат и выгод создания виртуальных 3D миров по отношению к альтернативным методам обучения.

Исследовательской задачей является описание проекта по созданию игры с двумя сценами в среде виртуальной реальности Unity3D.

Для начала создадим новый проект. Создадим участок земли (Terrain), зададим ему положение и размер. Добавим к созданной сцене источник освещения (Directional Light). При создании рельефа земли, предадим нашему участку форму острова и создадим в центре его небольшой вулкан, а на краю острова – крутые скалы. Внутри вулкана создадим углубление – в дальнейшем там будет располагаться небольшое озеро и именно с этого момента будет начинаться первая сцена проекта.

При помощи компонента «Paint Texture» зададим песочную текстуру всему острову и текстуру камня скалам. Для добавления растительности острову воспользуемся компонентами «Places Trees» и «Paint Details». В нашем проекте также присутствуют специфические растения (такие как пальмы и кусты), созданные и импортированные из приложения «Cheetah 3D».

Добавим в наш проект небо (компонент Skybox) и воду (компонент Water Basic). Данные компоненты являются стандартными и входят в состав условно – бесплатной версии Unity3d.

В проект были добавлены и размещены созданные в приложении «3D Studio Max» модели трех небольших островов, небольших зданий, животных, яхты и самолета (рис. 1-2).

Рисунок 1 – Создание нового проекта острова в Unity3D

Рисунок 2 – Создание вулкана на острове в Unity3D

Теперь добавим компонент First Person Controller для возможности взаимодействия пользователя с игровым пространством (рис 3).

Рисунок 3 – Размещение First Person Controller и других игровых объектов в Unity3D

В данном проекте были использованы учебные наработки, сделанные по дисциплине «Основы трехмерного моделирования в Unity3D». Такими разработками являются часы, расположенные на одной из сторон вулкана.

Далее создадим анимацию движения игровых объектов (катер и самолет) и добавим в проект ветер (WindZone) (рис 4).

Рисунок 4 – Размещение игровых объектов в Unity3D

Добавим скрипт переключения анимации для движения акул таким образом, чтобы они не выплывали на сушу, но при этом реагировали на погружение игрока в воду (рис 5).

Рисунок 5 – Взаимодействие игровых объектов в Unity3D

Сохраним сцену. После чего сделаем дубликат первой сцены.

Перейдем к работе со второй сценой. При дублировании она получилась идентична первой сцене.

Удалим компонент First Person Controller со второй сцены.

Добавим к новой сцене созданную предварительно в «3D Studio Max» модель танка (рис 6).

Рисунок 6 – Модель танка в сцене Unity3D

Предадим танку массу и физику. На вкладке Hierarchy выберем обьект танк. Из строки меню «панель инструментов» выберем «Rigidbody». Зададим массу танка в соответствующих полях компонента «Rigidbody».

Для того чтобы наш танк вел себя соответственно с местностью, реагируя на каждую кочку, присвоим ему компонент «Box Collider». В окне Inspector изменим размер Box Collider таким образом, чтобы гусеница танка немного проваливалась в грязь, но при этом танк не проходил через землю насквозь.

Дадим пользователю возможность управлять танком. Для этого установим на танк компонент «Platform Input Controller». Теперь займемся вращением башни и пушки танка. Для этого сгруппируем объекты, относящиеся непосредственно к башне и объекты относящиеся к стволу пушки по отдельности при помощи пустого объекта «Empty». Это в дальнейшем даст возможность синхронного поворота всех частей башни сразу. Для ныне сгруппированных объектов присвоим заранее написанный скрипт, отвечающий за поворот башни при нажатии на клавиши влево и вправо («a» и «d») и поворот пушки вверх и вниз («w» и «s»).

Создадим префаб снаряда и присвоим скрипт стрельбы к дулу пушки. Теперь при нажатии на клавишу «Пробел» будет происходить создание снаряда и выстрел им по заданному вектору.

Присвоим танку звук двигателя и звук взрыва снаряда для предания большей реалистичности игре.

Присвоим текстуру камуфляжа к получившемуся танку (рис. 7).

Рисунок 7 – Модель танка с привязанной текстурой, камерой и звуком

Для перехода между сценами напишем скрипт, описанный в методических разработках [13].

Для того чтобы пользователь не смог, въехав в воду на танке утонуть, пропишем скрипт «Respawn», описанный в методической разработке [13].

Перейдем к созданию врагов. Разместим на сцене несколько объектов и пропишем скрипт преследования пользователя. Скрипт был взят с сайта [14] и доработан таким образом, чтобы при попадании во врагов снарядом они уничтожались.

В результате исследования была продемонстрирована реализация проекта по созданию собственной игры с двумя сценами: персонажем от первого лица в одной, и моделью управляемого танка в другой. Данный материал могут использовать студенты при работе с кроссплатформенным движком Unity3D по дисциплине «Основы трехмерного моделирования в Unity3D».

На сегодняшний день многие подростки не имеют возможности посещать университет физически по каким-либо причинам, связанных, например, со здоровьем, что значительно осложняет получение ими хорошего образования. Кроме того, существует множество социально замкнутых студентов, которые в свою очередь могут сильно замедлить свой образовательный процесс своей замкнутостью. Для решения этих проблем может использоваться виртуальная лекционная аудитория. Помимо этого, существует множество проблем, которые также можно решить таким способом. К ним относятся: знакомство с учебными программами ВУЗа или дистанционное ведение открытых лекций. Все это позволяет людям, независимо от их физических способностей, находясь у себя дома, присутствовать в аудитории.

2. Существующие методы решения

Существует множество способов удаленно вести образовательный процесс, но не все могут дать прямого контакта с преподавателем в реальном времени, а также не дать те же возможности, которые есть при физическом присутствии на учебе. В первом случае применяется удаленное обучение, к примеру, онлайн связь с преподавателем, электронные домашние задания. Это позволит получить образование, но может ограничить в действиях в группе и в университете в целом. Под этим мы подразумеваем погружение в учебный процесс, в котором аудиторные лекционные занятия явно отличаются от самостоятельных домашних занятий. Во втором случае — социальная замкнутость. Если такой студент занимается удаленно, то преподавателю вряд ли удастся сильно повлиять на его реакцию на социум, в лучшем случае это не уйдут дальше видео-связи с преподавателем.

Существуют системы для ведения удаленного обучения — LMS. В ней весь функционал, как и в любой другой похожей, находится в web интерфейсе. В целом отличная система, однако мы считаем интересным воспользоваться их подходом в плане функционала и возможностей системы, дополнив это лучшей, на наш взгляд,

возможностью взаимодействия с преподавателем. Таким способом мы сможем улучшить уже имеющуюся поддержку смешанного обучения (аудиторное и виртуальное обучения на онлайн-курсах).

3. Наше решение

Для решения этих проблем мы предлагаем использовать виртуальную лекционную аудиторию, так как она поможет многим студентам вне зависимости от проблем, выдвинутых нами в начале. Если решение сложностей обучения со студентами с физическими проблемами еще логически понятно, так как они могут не вы-ходя из дома прослушать лекцию, то, скорее всего, ситуацию со социально-замкнутыми студентами нужно пояснять. Виртуальная лекционная аудитория выбрана именно для того, чтобы убрать неизвестность, которая может пугать при первых днях в вузе, чтобы обучающийся смог привыкнуть к обстановке в аудитории и к большому скоплению самых разных людей.

Кроме этого, такая аудитория может быть полезна для учащихся, которые хотят поступать в ВУЗ: они могут посмотреть какую-либо заранее подготовленную и записанную вводную лекцию. Так же таким образом можно посещать открытые лекции.

Нельзя отрицать эффективное улучшение преподавания за счет увеличения компьютеризации. Максимум компьютеризации на обычной аудиторном занятии — наличие ноутбука, но в случае удаленного обучения это будет наличие коммуникаций. Под этим подразумевается общение на лекции, тестирования и в целом взаимодействие со студентами на новом уровне.

Элементы управления процессом прохождения курсов присутствуют в раз-витых электронных библиотеках, но для реализации большой системы e-Learning этой функциональности будет недостаточно. Новым подходом мы можем улуч-шить организационный компонент (автоматизация таких задач предоставление учебного контента нужным людям в нужное время, контроль использования учебных ресурсов, администрирование отдельных слушателей и групп, организация взаимодействия с преподавателем, отчетность и т.д.).

4. Как будем решать поставленные проблемы

Для создания такой аудитории будет использоваться среда разработки Unity3D, потому что требуется реализации голосовой связи, которая по умолчанию отсутствует в Unrial Engine. Так же из всех остальных сред разработки, Unity проще и функциональнее в использовании. Так же при создании применяется 3D Max, в котором создаются сами модели для последующего экспорта в Unity. Сам продукт делается для мобильных телефонов, так как телефон и гарнитура для телефона стоят дешевле шлема виртуальной реальности.

5. Планирование и этапы решения

Первым делом определяем все проблемы, которые можно решить с помощью данного программного продукта. Нужно так же уделить особое внимание проработки виртуальной аудитории, чтобы придать ей реалистичность. После этого, нужно заняться добавлением онлайн возможностей в виде присутствующих студентов.

6. Текущий статус

На данный момент мы создаем лабораторную работу по предмету интерфейсы информационных систем в среде Unity 3D, обучаясь работе в данной среде, а так же улучшая уже имеющиеся навыки работы в ней. Уже сейчас мы имеет модель аудитории, которую дорабатываем и добавляем в Unity, в итоге должен быть получен программный продукт, позволяющий проводить лекционные занятия, давая возможность преподавателю и каждому студенту находиться в удобном для них месте.

7. Вывод

В результате, мы хотим создать виртуальную среду для обучения в вузе, в которой можно будет не только посетить виртуальную лекцию, но также посмотреть университет изнутри, познакомиться с учебными программами и представителями университета.