内容简介

本书以Unity 2019.3.2版本为基础介绍虚拟现实游戏开发知识。主要讲述Unity 2019.3.2版本的使用方法及经验，系统地介绍虚拟现实游戏的设计开发方法。 本书分为两部分，部分为基础知识篇（～9章），部分为综合实践篇（0～11章）。其中，部分主要介绍Unity的基础知识括虚拟现实技术概述、初识Unity引擎、脚本开发基础、GUI游戏界面、3D游戏场景、物理系统、动画系统、粒子系统及导航系统等内容，体上对Unity引擎进行概要介绍。部分介绍2D扑克牌游戏和3D射击游戏，使读者对Unity游戏开发及虚拟现实内容设计制作有一个较的认识。全书提供了大量应用实例的配套资源，读者可通过扫描书中二维码或登录清华大学出版社网站下载使用。 本书适合作为高等院校数字媒体技术、数字媒体艺术及相关专业学生的参考书，也适合广大Unity初学者以及有志于从事Unity工作的人员使用。

目录

目录第1篇基础知识篇第1章虚拟现实技术概述31.1虚拟现实技术的相关概念31.1.1虚拟现实31.1.2增强现实31.1.3混合现实41.1.4VR、AR和MR的区别41.2虚拟现实系统的基本特征51.3虚拟现实系统的分类61.4虚拟现实系统的组成61.5虚拟现实技术的应用71.6虚拟现实开发软件及平台91.7虚拟现实开发设备121.7.1Oculus Rift121.7.2HoloLens131.7.3Gear VR141.7.4HTC Vive141.8虚拟博物馆开发项目151.9小结191.10习题19第2章初识Unity引擎202.1Unity引擎概述202.1.1Unity引擎的特点202.1.2Unity引擎的发展212.1.3Unity引擎的应用222.2Unity引擎的下载与安装252.2.1下载Unity引擎252.2.2安装Unity引擎262.2.3登录Unity引擎352.3Unity引擎编辑器362.3.1界面布局362.3.2工作视图372.3.3菜单栏452.3.4工具栏502.4Unity引擎的基本操作512.4.1创建项目512.4.2创建游戏对象522.4.3添加材质532.4.4添加组件542.4.5保存项目552.4.6发布项目562.5基础操作综合项目592.6小结622.7习题63第3章脚本开发基础643.1脚本概述643.2脚本编写643.2.1创建脚本643.2.2链接脚本663.2.3运行脚本663.2.4注意事项663.3脚本开发实践项目673.3.1移动的立方体673.3.2创建游戏对象733.3.3变换的立方体753.4脚本开发综合项目783.5小结843.6习题84第4章GUI游戏界面854.1GUI概述854.1.1GUI的概念854.1.2GUI的发展854.2UGUI控件864.2.1Canvas控件864.2.2EventSystem事件系统874.2.3Text控件884.2.4Image控件894.2.5Raw Image控件894.2.6Button 控件904.2.7Toggle控件914.2.8Input Field控件924.2.9Slider控件944.2.10Scrollbar控件954.2.11Panel控件964.3Rect Transform974.3.1Anchors984.3.2Pivot984.4GUI游戏界面综合项目994.5小结1194.6习题120第5章3D游戏场景1215.1游戏场景概述1215.2创建场景地形1225.2.1使用高度图创建地形1225.2.2使用地形编辑器创建地形1245.3创建光源阴影1365.3.1光源分类1365.3.2光照阴影1405.4添加角色控制1415.4.1人称角色1415.4.2第三人称角色1425.5添加环境效果1445.5.1添加天空盒1445.5.2添加水效果1445.5.3添加雾效果1465.6添加影音效果1475.6.1添加音效1475.6.2添加1495.7系统资源管理1535.7.1导入系统资1545.7.2导入外部资1555.7.3导出系统内资源1565.8资源商店1575.8.1资源商店简介1575.8.2资源商店的使用1575.93D游戏场景综合项目1605.10小结1775.11习题177第6章物理系统1786.1物理系统概述1786.2常用物理组件1786.2.1刚体组件1786.2.2角色控制器组件1806.2.3触发器组件1816.2.4碰撞器组件1816.2.5布料组件1856.2.6关节组件1866.3常用物理材质1936.4射线检测1946.5物理管理器1956.6物理系统实践项目1966.6.1可拖拽的刚体1966.6.2碰撞消失的立方体1996.6.3弹跳的小球2026.6.4拾取物体2066.7物理系统综合项目2086.8小结2156.9习题215第7章动画系统2167.1Mecanim概述2167.1.1Mecanim系统的特2167.1.2Mecanim的核心概念2167.1.3Mecanim的工作流程2187.2人形动画2187.2.1创建Avatar2187.2.2配置Avatar2197.2.3动画重定向2197.3动画状态机2217.3.1连接设置2217.3.2过渡设置2217.4动画系统实践项目2227.4.1顺序角色动画项目2227.4.2键盘交互动画项目2267.4.3鼠标交互动画项目2337.5动画系统综合项目2407.6小结2537.7习题253第8章粒子系统2548.1粒子系统概述2548.2粒子系统属2548.2.1通用属2558.2.2其他属2578.3粒子系统实践项目2698.3.1燃烧的火焰项目2698.3.2发光的法杖项目2768.3.3上升的气泡项目2798.4粒子系统综合项目2828.5小结2938.6习题293第9章导航系统2949.1导航系统概述2949.2导航设置步骤2949.2.1设置导航对象2949.2.2烘焙（Bake）2959.2.3设置导航网格代理2969.3导航系统实践项目2989.3.1AI路径规划项目2989.3.2AI障碍绕行项目3019.3.3AI导航追击项目3039.4AI导航综合项目3109.5小结3209.6习题320第2篇综合实践篇第10章2D扑克牌游戏32310.1游戏构思32310.2游戏设计32310.3游戏实施32410.4游戏测试33310.5小结33410.6习题334第11章3D射击游戏33511.1游戏构思33511.2游戏设计33511.3游戏实施33611.3.1项目准备33611.3.2武器设定33811.3.3子弹设定34011.3.4开枪动画34611.3.5射能35111.3.6游戏优化35311.4游戏测试35411.5小结35511.6习题355参考文献357

摘要与插图

随着社会的发展，虚拟现实技术逐渐进入了大众视线，它涉及计算机图形学、多媒体技术、传感技术、人机交互、人工智能等多个方面，在教育、、娱乐、军事等众多领域有广泛的应用前景，被认为是21世纪发展迅速、对人们工作生活有着重要影响的计算机技术之一。本章主要介绍虚拟现实技术的相关概念、基本特征、系统分类、系统组成、行业应用及虚拟现实开发设备等内容，为虚拟现实应用开发打下基础。1.1虚拟现实技术的相关概念1.1.1虚拟现实虚拟现实（Virtual Reality，VR)是现代高能计算机系统、人工智能、计算机图形学、人机接口、立体影像、模拟仿真等技术综合集成的结果。它初是由美国VPL Research公司的创始人Jaron Lanier于1989年提出的，之后许多学者对虚拟现实的概念进行了深入探讨。目前，学术界普遍认为虚拟现实是一种以计算机技术为核心的现代高新技术，可以在特定范围内生产逼真的虚拟环境。用户可以借助必要的设备，以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用，互相影响，从而产生身临其境的感受和体验。图1.1和图1.2是用Unity引擎结合Oculus Rift DK2设计开发的“四季花海”虚拟漫游交互场景。在虚拟场景中，人们可以欣赏四季美景，与动物进行虚拟交互，并触发一系列粒子，通过听觉、视觉感受沉浸式虚拟漫游效果。1.1.2增强现实增强现实(Augmented Reality，AR)也称为扩增现实，是波音公司研究院ThomasCaudell 于1990年提出的。广义地讲，增强现实是扩展现实世界技术的统称，它是通过实时计算摄像机中影像的位置及角度，并在现实世界中叠加相应虚拟图像的技术。通俗地讲，它是通过计算机技术模拟、仿真再叠加原本现实世界中在特定时间、空间范围内很难体验到的信息，使真实的环境和虚拟的物体实时地出现在同一个画面或空间，实现现实的感官体验，如图1.3和图1.4所示。增强现实技术结合了真实环境和虚拟环境，使真实世界信息和虚拟信息相互叠加、相互补充，并通过真实和虚拟之间的互动，在人们的意识中形成虚即是实、实即是虚的效果。这种虚实结合的技术可以为各种信息提供可视化的解释和表现，使用户能够有效地扩展感知世界的维度，是人机交互技术发展的一个重要方向。1.1.3混合现实混合现实(Mixed Reality，MR)是虚拟现实的进一步发展。该技术通过在虚拟环境中引入现实场景信息，在虚拟世界、现实世界和用户之间搭建起一个交互反馈的信息回路，以增强用户体验的真实感。混合现实能把真实世界和虚拟世界融合在一起，生的环境和视觉图像，使真实物体和数字物体实时共存，并进行互动。例如微软公司的HoloLens，它先通过扫描房间掌握当前空间的情况，然后把数字物体地混合到当前的环境里。用户可以使用自己的手去触碰这些虚拟物体，还可以通过HoloLens头盔跟这些投射到真实物体上的虚拟图像互动。1.1.4VR、AR和MR的区别VR和AR都是目前较新的计算机技术。一般认为，AR技术的出现源于VR技术的发展，但两者存在明显的差别。VR技术给予用户一种在虚拟世界中沉浸的效果，场景和人物全是假的、脱离现实的。在理想状态下，用户是感知不到真实世界的，是另外创造出的一个世界。而AR技术将虚拟和现实相结合，在用户看到的场景和人物中，一部分是真的，一部分是假的，它是把虚拟的信息带人到现实世界中，通过听、看、摸、嗅虚拟信息来增强用户对现实世界的感知。从概念来看，MR和AR并没有明显的界线，它们都是将虚拟的景物放入现实的场景中。在AR世界中，出现的虚拟场景通常都是一些二维平面信息，这些信息会固定在那里，无论看哪个方向，该信息都会显示在人们视野中固定的位置。而MR则是将虚拟场景和现

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