VR-симулятор управления спецтехникой

VR-симулятор управления спецтехникой

Идея проекта родилась из давнего желания заанимировать сложную механику — изначально я думал о роботе. В этот же момент появилась практическая цель — создание демоверсии интерактивного VR-тренажера.

Подготовку технической базы взял на себя мой коллега программист. Он настроил работу шлема и интегрировал PICO Unity Integration SDK, что позволило мне полностью сосредоточиться на создании контента, сборке приложения и настройке всех механик тренажера.

Вдохновение пришло из прошлых задач. Изучая базу референсов автопарка для разработки дизайна наклеек на спецтехнику, я зацепился за старый ГАЗ-3308. Его манипулятор оказался удивительно похож одновременно на роботизированную «лапу-растяпу» Тони Старка и на руки ВАЛЛ-И, а круглые фары напоминали глаза-линзы. Да и функциональная цель у них одна — сбор отходов в оранжевый кузов-контейнер. Казалось, будто аниматоры Pixar вдохновлялись именно этим грузовиком!

VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №1 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile
VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №2 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile
VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №3 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile

Наличие готовых чертежей и фотореференсов из старых проектов идеально замкнуло круг. Для меня эта работа превратилась в своеобразный мета-фреймворк 4R:

Reuse (повторное использование) — применение старых наработок и базы референсов.

Recover (восстановление) — воссоздание машины по оригинальным чертежам.

Recycle (переработка) — трансформация классической техники в новое интерактивное цифровое воплощение.

Reduce (сокращение) — жесткая оптимизация ассета для плавной работы в VR-среде.

Ключевые задачи проекта


Создать достоверную hard-surface модель грузовика с учетом внутренней механики.

Настроить сложный риг манипулятора.

Подготовить кинематографичный рендер для демонстрации работы механизмов.

Перенести модель в игровой движок и настроить интерактив для VR-контроллеров.


Инструментарий


Blender / Unity / Photoshop / After Effects / PICO Unity Integration SDK / Visual Studio / C#


Топология и механика рига


Для VR-проектов критически важна производительность, поэтому перед настройкой анимации я проработал геометрию. Главная задача на этом этапе — сохранить визуальную достоверность сложных механизмов грузовика, не перегружая игровой движок. На скриншотах сетки видно, как распределена детализация. Основной полигональный бюджет ушел на подвижные элементы, с которыми взаимодействует пользователь.

Небольшой дисклеймер по сетке — из-за артефактов отображения во вьюпорте на скриншотах «съелась» часть ребер

VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №4 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile
VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №5 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile
VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №6 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile
VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №7 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile
VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №8 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile
VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №9 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile
VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №10 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile

При создании рига я отталкивался от сценариев самого тренажера. Поскольку сложная симуляция поведения подвески не требуется для текущих задач симуляции, я намеренно отказался от её настройки в пользу оптимизации. Также была исключена детальная проработка кабины и подкапотного пространства. Все внимание было сфокусировано на главном рабочем инструменте — манипуляторе.


Основа моего сетапа — это реалистичная работа гидравлической системы. Риг включает в себя следующие элементы:

• Настройка кинематики стрелы и захвата

• Точное скольжение и вращение гидравлических поршней вслед за движением конструкции.

• Динамическое поведение гибких гидравлических шлангов, которые корректно изгибаются и не пересекают геометрию при любых углах поворота манипулятора.


Такой подход позволил добиться максимальной реалистичности именно там, куда направлено внимание игрока в VR.

Настройка рига в Blender:

VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №11 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile
VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №12 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile
VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №13 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile

Тесты рига в Unity:

VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №14 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile
VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №15 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile
VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №16 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile

Кроме скриптов управления манипуляторами написал еще и несколько скриптов, оптимизирующих некоторые рутинные операции подготовки.

VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №17 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile

Управление камерой и Dolly Rig

Для создания плавных кинематографичных пролетов вокруг ГАЗ 3308 я отказался от стандартных кривых траекторий. Вместо этого использовался Dolly Camera Rig в Blender. Этот сетап позволил точно контролировать фокусное расстояние, отслеживание цели и плавность вращения вокруг массивного грузовика, избегая резких рывков при смене ракурсов.

VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №18 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile
VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №19 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile

Схема освещения

Освещение в ролике динамическое. Чтобы подчеркнуть геометрию кабины и кузова, для каждого шота настраивалась индивидуальная схема света. Светильники были разбиты по коллекциям в Outliner, и их видимость переключалась синхронно с переходами между камерами. Это позволило получить идеальный блик и объем в каждом конкретном кадре.

VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №20 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile
VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №21 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile
VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №22 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile
VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №23 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile
VR-симулятор управления спецтехникой — Изображение №24 — Интерфейсы, Анимация на Dprofile

Как это выглядит в VR


В этом видео показана работа базовых механик взаимодействия и логика симулятора на стадии прототипа (до этапа финальной полировки графики).

Главный итог проекта


• Успешно собран Proof of Concept. Главная цель достигнута — мы на практике доказали способность команды собирать VR-тренажеры с рабочими механиками и интерактивом.


• Работа с дедлайнами. Проект сдан вовремя благодаря грамотному подходу к урезанию функционала. Мы сознательно отказались от некоторых деталей ради стабильности базовых механик.


Чему научился и какие выводы сделал

• Гибкость в принятии решений. Столкнувшись с проблемой "улетающих" вертексов на риге гидравлических шлангов перед самой сдачей, принял решение временно отключить этот элемент. Это спасло демо-версию от критических багов.


• Тестирование гипотез UX. Провел тесты на людях без опыта в VR. Экспериментировали с настройками комфорта и перемещения (в частности, тестировали движение без виньетки), чтобы отследить реакцию вестибулярного аппарата новичков. Слегка увеличили скорость работы манипуляторов, чтобы избавить от долгого ожидания, сделать процесс управления более отзывчивым и сохранить динамику работы.


• Специфика мобильного VR. Получил понимание ограничений при разработке под автономные шлемы (Pico) и выявил узкие места, требующие оптимизации в будущих сборках.



Roadmap и зоны роста тренажера

Проект имеет отличный потенциал для масштабирования. В случае запроса на полноценный продакшн, план доработок следующий

• Проработка кабины ГАЗ 3308. Замена базовой текстуры приборной панели на полноценную 3D-модель, внедрение интерактивных дверей, ручки КПП, педалей и тумблеров.


• Доработка подкапотного пространства.


• Доработка сложных анимаций, возможно добавление инерции в движения манипулятора. Настройка корректного скиннинга и физики для гибких элементов (возврат гидравлических шлангов).


• Улучшение визуала под Standalone VR. Запекание освещения и Ambient Occlusion (AO) для придания картинке реалистичного объема без дополнительной нагрузки на процессор шлема.

Оценить

Добавить в коллекции...

От автора