游戏开发适合mac还是windows：协作XR系统和计算机游戏开发

文丨三胖有话讲

编辑丨三胖有话讲

计算机游戏的发展，以及整个游戏产业，在许多方面都是推动许多技术发展的“动力源”。从这个角度来看，或许计算机游戏中最重要的部分是其核心。它的性能也决定了游戏本身的表现。然而，从可玩性和游戏沉浸感的角度来看，计算机游戏的界面也非常重要。这里涉及了许多现代技术，其中之一就是虚拟现实及其相关技术。虚拟现实界面涵盖了各种设备、应用和连接用户与目标游戏系统的方式。近年来，VR界面和系统的当前发展在改善人机交互方面取得了进展。

实际上，在访问和与三维环境或计算机游戏对象进行交互时，有三种基本技术基础的系统被用作标准。这些系统中的每一个都可以在虚拟情境下运行，但在显示和控制方式上有所不同。

虚拟现实是第一个具有完全沉浸式虚拟环境的系统。基本定义是：“虚拟现实系统代表一种交互式计算机系统，基于在与人类 - 计算系统紧密相关的环境内的总体模拟，实时创建了合成空间的幻觉。”

VR系统提供了更好的体验，它们更具交互性，但其实现的复杂性更大。VR子系统主要根据影响的感官进行划分：可视化子系统、声学子系统、动力学和静力学子系统、触觉和接触子系统，以及其他感官，例如气味、味道和信息素敏感性。在虚拟世界中实现一些常见的感官，在现实世界中常见并没有太多理由。例如，目前口味就是这样的感觉之一。通过VR系统，用户在计算机游戏中的沉浸感主要通过三个标准级别来控制：视觉、听觉和触觉。这些级别中的每一个都根据虚拟游戏环境的情境提供了相关的反馈方式。

混合现实代表另一种主要关注将虚拟物体合成到用户的物理空间中的系统。MR系统的沉浸级别与VR系统相同。然而，在交互方式上的主要区别在于通过基于用户手部感应的手势输入来控制合成虚拟物体。

由于可以检测到物理空间，MR系统还通过空间识别技术进行了扩展。通过这种技术，可以实现对合成虚拟物体的详细观察。基于MR的计算机游戏提供了一种极具创新性的方式。虚拟游戏物体嵌入到现实世界中，玩家在游戏中的体验可以非常感性。

增强现实AR是一种与在图像中识别信息密切相关的系统，这是通过放置虚拟物体实现的。尽管AR系统使用与VR和MR系统相同的沉浸水平，但区别在于对视觉反馈的处理。这主要与图像信息有关，必须保持一致和可识别，以实现所需的交互。协作虚拟现实系统被创建用于共享用户交互和共同的虚拟空间。

这些系统的主要任务是在实时中为多个用户提供共享环境，以及确保交互和沟通的共享。尽管目前技术的进步和VR、MR和AR系统沉浸性能的显著提高，但有必要统一它们的软件兼容性。解决这个问题的方法是为不同类型的系统提供一个共同的应用平台，无论它们的差异和交互方法如何。

现有的虚拟现实、混合现实和增强现实系统正在开始在创新的扩展现实领域中合并，其中“X”代表它们中的任何一个。因此，当前独立应用平台的发展趋势是将这些系统统一到XR的水平。将VR、MR和AR系统统一到XR组中，极大地有望改善用户交互和游戏沉浸感的水平。

根据Beglund的说法，扩展现实的使用主要集中在通过可穿戴设备或感应输入进行交互。Huzaifa强调了XR界面在使用手势输入方面的潜力，他认为这是实现完全自然交互所必需的。支持网络平台的XR扩展也正在进入虚拟协作领域。如今，WebXR标准使得通过网络浏览器访问XR设备成为可能。这加强了创建具有广泛交互和输入方式的网络系统。

Seo认为，WebXR主要适用于支持各种交互技术。通过这种方式，可以为不同目的扩展网络应用水平。根据Anthes 的观点，利用网络技术进行虚拟现实应用领域是必要的，特别是由于当前的硬件和软件多样性。这也得到了Wang的证实，他证明了为异构虚拟现实设备实施网络平台的必要性。网络虚拟现实应用的出现促进了协作虚拟环境的扩展和全球化，包括游戏环境。Paiva 认为，部署用于教育和培训目的的网络协作环境具有很大潜力，他积极评价了共享用户/玩家交互的好处。

借助高水平的网络基础设施和技术，使用网络平台来共享虚拟环境和用户交互是可能的。通过这种方式，可以快速建立支持全球虚拟协作的系统，玩家可以访问共同的虚拟游戏空间。这种系统的主要优势在于，无论玩家在世界的实际地理位置如何，都能够连接到一起。另一个优势是，对于网站系统的功能和模块进行重构比标准的虚拟现实、混合现实和增强现实应用要快得多，也更高效。尽管有这些优势，但这些系统存在需要解决的局限性。

网络系统的全球化增加了其被大量用户使用的可能性。这增加了用户使用不同类型的设备和操作系统访问网络系统的可能性。在这种情况下，需要不断提高系统的适应性特性和用户界面，以便根据个体玩家的能力，同时为不同类型的硬件和软件平台提供相同的控制功能。

在协作虚拟现实系统中，多用户交互会实时共享。这在许多游戏中是必需的。在共享环境的情况下，有方法来管理交互，使玩家组可以一起访问共享对象。随着这些系统不断扩展以适应不同类型的交互和功能，对交互技术的管理需求也在不断增长。扩展的典型示例包括物理和模拟子系统，硬件组件和控制元素。

主要问题出现在多个用户/玩家同时使用共享对象或环境的并发子系统生成属性时。在这种情况下，计算中可能会发生冲突，共享的交互或虚拟对象将不一致。在共享对象的物理属性的情况下，它们的混乱行为通常是可观察的，而它们在同一时间对每个用户的一致性是不同的。

当使用客户端-服务器网络架构时，共享交互的同步效率非常高。玩家客户端之间的交互共享由集中式计算节点服务器控制。服务器实时向所有客户端提供有关虚拟游戏环境状态的信息。集中式计算节点获取有关每个用户交互的数据。然后它将这些数据发送给协作游戏组的所有成员。共享交互的问题通常与玩家端资源/设备性能有关。这些资源/设备完全影响虚拟环境的渲染、来自服务器的数据处理以及玩家交互的控制。用户资源/设备的计算性能不足会导致延迟，从而降低协作的质量。因此，有必要集中解决这个问题领域。

将介绍协作型扩展现实系统的分类，然后介绍主要应用架构和虚拟游戏环境共享一致性模型的概念。最后，我们简要涉及了对象所有权共享。本章提到的概念和示例已在许多作品和项目中得到实施，本章中也有一些示例，在LIRKIS实验室中使用协作环境也以游戏化的形式。LIRKIS实验室是作者所在的机构，科希策理工大学电气工程与信息学院计算机与信息学系的一个实验室。作者希望读者能够在这里找到许多关于他们自己工作的提示和灵感，同时还可以使用关于各个系统优缺点的实际笔记。

局部共享的系统与玩家在共享游戏空间内的实际存在相关。通过集中式玩家访问来共享局部环境，相当于使用了虚拟洞穴系统。它包含了一个物理可进入的环境，使玩家群体可以实时完全沉浸其中。根据Nguyen的说法，在虚拟洞穴系统中，用户之间的自然交互方式非常高效和逼真，无需实现虚拟化身。用户在一个共同的物理空间内合作。他们可以实际看到彼此。根据Back 的观点，用户之间的交流是自然的，无需使用外部技术进行交流。在这种情况下，用户之间的任何通信延迟都被排除在外。

另一方面，有一些与此类系统的物理尺寸以及多用户交互密切相关的限制。在虚拟洞穴系统的情况下，实时协作/游戏的用户数量受到严格限制。另一个问题是对每个用户个体进行场景渲染的显著限制，主要是由于使用了立体视觉化。用户数量的增加会显著增加对计算系统性能的需求，因为需要同时监控他们的活动和移动。

使用独立用户方法进行本地环境共享是在共同的物理空间内进行协作的第二种方式。不同类型的扩展现实系统可以通过独立用户访问来部署。这些系统可以代表不同的数据头盔技术，它们通过一个通信节点相互通信。通信节点在独立系统之间建立连接，并确保数据的分发。默认情况下，通信是通过使用局域网或其他无线标准来控制的。如今，在游戏方面这种类型相当受欢迎。

具有独立用户访问的局部共享环境，科希策理工大学电气工程与信息学院LIRKIS DCI FEEI。每位玩家都能够使用自己的独立系统访问共享的虚拟游戏环境。对于游戏来说，最适合使用无线技术部署扩展现实系统，因为这样可以使玩家摆脱对电缆技术的束缚。

与虚拟洞穴系统不同，这种情况下需要视觉交互，因为用户/玩家彼此之间并不自然可见，除非使用混合现实系统。根据Horst等人的观点，需要使用虚拟化身来替代用户。然后，在虚拟环境中，用户/玩家可以通过这些虚拟化身进行视觉交流。此外需要监控用户/玩家的移动，以避免在协作过程中发生物理碰撞。

如今的扩展现实技术主要包括集成的自由运动跟踪子系统，无需引入外部技术。玩家的物理运动经过集成子系统进行感知处理，然后发送到共享的游戏虚拟环境中。用户/玩家的交互是根据所使用的硬件技术来创建的。触觉和手势输入界面最常被使用。玩家能够通过它们来控制和操作共享的虚拟物体。

例如使用独立的计算系统，比如数据头盔，给用户/玩家带来了更多的移动自由，并可以与广泛的虚拟游戏环境进行交互。在这种情况下，用户/玩家彼此独立移动，同时进行不同类型的活动。由于使用了独立的计算系统，协作用户/玩家的群体可以比虚拟洞穴系统中的群体要大得多。

通过全球范围内的共享虚拟环境主要基于互联网和网络技术资源。根据杜等人的观点，通过共享全球可用的协作环境，可以实现远程协作的大规模用户参与。当然，这也扩展了游戏业务。

用户/玩家可以通过这个基础设施彼此交互。与局部物理空间不同，这里使用的是全球共享空间。每个用户/玩家都可以通过一个独立的计算系统访问这个空间。用户/玩家通过网络基础设施连接到服务器节点，在其中实时地与其他用户/玩家或游戏环境进行沟通和交互。摆脱用户/玩家的物理空间限制是这些环境的主要优势。

在共享全球环境方面，无论是分享大规模用户/玩家的活动还是多用途的部署，都非常高效。全球虚拟环境共享中最常见的问题是平台独立性。由于全球化的结果，对多平台兼容性的需求不断增长，这显然需要解决这样的环境在多种不同用户设备和系统上的可用性。随着新的扩展现实技术的快速发展，有必要确保系统和用户界面的适应性，使其能够处理新的技术创新。优化数据共享也是最需要的，因为在全球连接的情况下，用户之间的延迟问题会增加。解决这些问题可以积极促进虚拟协作的扩展，无论是出于任何目的。