虛擬現(xiàn)實（VR）交互程序設(shè)計

基于Unity 3D 開發(fā)引擎，介紹Unity 基礎(chǔ)、Unity 腳本程序基礎(chǔ)、虛擬現(xiàn)實（VR）交互場景的創(chuàng)建、Unity 圖形界面系統(tǒng)、Shuriken 粒子系統(tǒng)、物理引擎、Mecanim 動畫系統(tǒng)和Unity 虛擬現(xiàn)實（VR）典型處理技術(shù)。

通過兩個實際案例（三維貪吃蛇小游戲和三維虛擬樣板間設(shè)計）的講解，幫助讀者從操作層面深入了解和學(xué)習(xí)虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)，找到進(jìn)入虛擬現(xiàn)實（VR）領(lǐng)域的入口。

通過本書內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可使讀者深入了解虛擬現(xiàn)實（VR）開發(fā)技術(shù)在不同領(lǐng)域的具體應(yīng)用。

近年來，Android、iOS、Web等平臺上的游戲發(fā)展十分迅猛，深受玩家喜愛，已然成為帶動游戲產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新生力量。相比于2D游戲，3D游戲在視覺效果上更占優(yōu)勢，因而更被玩家所青睞，這也加大了對3D游戲開發(fā)人才的需求。

隨著虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）、增強現(xiàn)實應(yīng)用的興起，這些領(lǐng)域需要大量的3D開發(fā)人員，相關(guān)領(lǐng)域的公司求賢若渴，但人才供應(yīng)不足，3D開發(fā)人員的缺口很大。這些因素大大激發(fā)了廣大學(xué)子學(xué)習(xí)3D開發(fā)技術(shù)以及很多院校開設(shè)這方面課程的熱情。

虛擬現(xiàn)實之所以受到廣泛的關(guān)注，是因為它帶來的逼真沉浸感體驗讓世界無法說不。虛擬現(xiàn)實的內(nèi)容目標(biāo)是追求體驗的沉浸感，而這種沉浸感的實現(xiàn)，需要VR內(nèi)容和交互方式共同配合來完成。VR技術(shù)正在顛覆著越來越多的行業(yè)，改變著我們的生活，甚至我們的世界。醫(yī)療、教育、旅游、軍事、工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域都受惠于VR產(chǎn)業(yè)。也許在未來，每一個行業(yè)都將受到VR的影響，每個人都會用VR，每個屏幕都將被VR所替代。

當(dāng)下3D游戲及其應(yīng)用的開發(fā)，方便、高效地采用Unity 3D開發(fā)引擎。Unity 3D是由Unity Technologies公司開發(fā)的一款用于輕松創(chuàng)建三維視頻游戲、建筑可視化、實時三維動畫等互動內(nèi)容的多平臺的綜合性3D開發(fā)工具，也是一個全面整合的專業(yè)游戲引擎。

為了便于學(xué)生的學(xué)習(xí)以及高校相關(guān)課程的開設(shè)，作者編寫了一本基于Unity 3D開發(fā)引擎的教材。本書最后兩章選取了實際案例進(jìn)行講解，使讀者從操作層面去深入了解和學(xué)習(xí)VR技術(shù)，找到進(jìn)入VR領(lǐng)域的入口。

本書共分10章：

1～8章是Unity引擎基礎(chǔ)：主要介紹Unity基礎(chǔ)、Unity腳本程序基礎(chǔ)、虛擬現(xiàn)實交互場景的創(chuàng)建、Unity圖形界面系統(tǒng)、Shuriken粒子系統(tǒng)、物理引擎、Mecanim動畫系統(tǒng)和Unity虛擬現(xiàn)實典型處理技術(shù)等。

9～10章是VR綜合案例開發(fā)，具體包括：

（1）貪吃蛇小游戲：本案例綜合C#語言和Unity 3D的光照系統(tǒng)、物理系統(tǒng)、音效系統(tǒng)、坐標(biāo)系、游戲組件、預(yù)制體等知識點，使讀者快速掌握一個Unity 3D游戲開發(fā)的流程，并對VR開發(fā)的知識體系有一個初步的了解。

（2）三維虛擬樣板間設(shè)計實例，針對虛擬現(xiàn)實在房地產(chǎn)領(lǐng)域樣板間應(yīng)用方面的開發(fā)、制作進(jìn)行全面講解，包括自動觀賞和主動觀賞等操作控制，墻紙和材質(zhì)的替換交互，激發(fā)用戶的參與性等。

本書可以幫助讀者縱覽虛擬現(xiàn)實行業(yè)的主要知識、主要軟件，并能盡快上手，參與實際制作。因章節(jié)有限，本書對于有些基礎(chǔ)知識或方法沒有做過多詳細(xì)的介紹。讀者也可以根據(jù)實際情況進(jìn)行章節(jié)選學(xué)。

“智慧職教”資源學(xué)習(xí)平臺提供該課程的學(xué)習(xí)和交互。注冊登錄后，通過進(jìn)一步地交互學(xué)習(xí)，讀者可深刻感受VR技術(shù)帶來的無窮想象。“智慧職教”資源學(xué)習(xí)平臺網(wǎng)址如下：

http://www.icve.com.cn/portal/courseinfo?courseid=yaasaxsozq5j1p3ixb3vhg P95

由于編者知識有限，書中難免有不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。

編 者

2018年6月

前言
第一部分　Unity引擎基礎(chǔ)
第1章
Unity基礎(chǔ) 2
1.1　初識Unity 2
1.1.1　什么是Unity 2
1.1.2　Unity的應(yīng)用 2
1.2　Unity集成開發(fā)環(huán)境搭建 3
1.2.1　Unity下載 3
1.2.2　Unity安裝 4
1.2.3　登錄 7
1.3　Unity集成開發(fā)環(huán)境 9
1.3.1　項目的創(chuàng)建與保存 9
1.3.2　菜單欄 11
1.3.3　打開示例工程 13
1.3.4　工具欄 15
1.3.5　常用工作視圖 19
1.4　游戲?qū)ο笈c組件 23
1.4.1　創(chuàng)建游戲?qū)ο?24
1.4.2　常用組件 25
1.5　Prefabs 25
1.5.1　Prefabs的概念 25
1.5.2　創(chuàng)建Prefabs 26
1.5.3　使用Prefabs 27
1.6　簡單三維場景搭建 27
本章小結(jié) 33
第2章
Unity腳本程序基礎(chǔ) 34
2.1　Unity腳本概述 34
2.2　創(chuàng)建并運行腳本 34
2.2.1　創(chuàng)建腳本 34
2.2.2　編輯腳本 36
2.2.3　運行腳本 39
2.3　常用腳本API 40
2.3.1　Vector3類 40
2.3.2　Input類 42
2.3.3　Transform組件 45
2.3.4　Time類 47
2.3.5　Mathf類 48
2.4　Unity腳本案例 49
本章小結(jié) 53
第3章
虛擬現(xiàn)實交互場景的創(chuàng)建 54
3.1　光照 54
3.1.1　光照基礎(chǔ) 54
3.1.2　光照窗口 58
3.1.3　光照模式 60
3.1.4　陰影 62
3.2　攝像機 63
3.2.1　攝像機基礎(chǔ) 63
3.2.2　攝像機的切換 65
3.3　天空盒 67
3.3.1　天空盒基礎(chǔ) 67
3.3.2　天空盒的使用 68
3.3.3　天空盒案例 70
3.4　地形系統(tǒng) 72
3.4.1　創(chuàng)建地形 72
3.4.2　繪制地形 75
3.4.3　添加地形紋理 77
3.4.4　添加樹木和植被 79
3.4.5　添加水特效 80
3.4.6　添加霧特效 82
3.5　音效 82
3.5.1　音頻組件 83
3.5.2　音頻使用案例 84
本章小結(jié) 86
第4章
Unity圖形界面系統(tǒng) 87
4.1　UGUI概述 87
4.1.1　精靈Sprite 87
4.1.2　畫布Canvas 90
4.2　UGUI控件 93
4.2.1　圖像Image 93
4.2.2　原始圖片Raw Image 94
4.2.3　面板Panel 94
4.2.4　文本Text 95
4.2.5　按鈕Button 96
4.2.6　輸入?yún)^(qū)域InputField 98
4.2.7　開關(guān)控件Toggle 99
4.2.8　滑動條Slider 101
4.2.9　滾動條ScrollBar 101
4.3　Rect Transform組件 102
4.3.1　軸心點Pivot 103
4.3.2　錨點Anchors 103
4.4　案例訓(xùn)練——簡單游戲開始界面的制作 105
本章小結(jié) 112
第5章
Shuriken粒子系統(tǒng) 113
5.1　粒子系統(tǒng)的創(chuàng)建 113
5.2　粒子系統(tǒng)界面 114
5.3　粒子系統(tǒng)參數(shù) 116
5.4　案例訓(xùn)練——制作簡單爆炸效果 124
本章小結(jié) 135
第6章
物理引擎 136
6.1　剛體 136
6.1.1　添加剛體 136
6.1.2　剛體屬性 138
6.1.3　剛體常用方法 140
6.2　碰撞器 141
6.2.1　碰撞器的類型 141
6.2.2　碰撞器的使用 142
6.2.3　碰撞事件 143
6.2.4　觸發(fā)器 146
6.3　物理材質(zhì) 150
6.3.1　反彈系數(shù) 150
6.3.2　摩擦系數(shù) 152
6.4　射線 155
6.4.1　創(chuàng)建射線 155
6.4.2　射線相關(guān)方法 157
本章小結(jié) 160
第7章
Mecanim動畫系統(tǒng) 161
7.1　Mecanim動畫系統(tǒng)概述 161
7.1.1　Mecanim工作流 161
7.1.2　常用3D建模軟件 161
7.1.3　模型導(dǎo)入 162
7.2　使用人形角色動畫 163
7.2.1　創(chuàng)建Avatar 164
7.2.2　配置Avatar 164
7.2.3　配置Muscle 166
7.3　動畫控制器 167
7.3.1　Animator組件 168
7.3.2　Animator Controller 168
7.3.3　動畫狀態(tài)機 169
7.3.4　動畫過渡 169
7.3.5　Animation Clip 179
7.4　人形動畫的重定向 184
7.4.1　重定向的原理 184
7.4.2　重定向的應(yīng)用 184
本章小結(jié) 185
第8章
Unity虛擬現(xiàn)實典型處理技術(shù) 186
8.1　全局光照技術(shù) 186
8.1.1　使用預(yù)處理光照 186
8.1.2　烘焙環(huán)境遮掩 187
8.1.3　光照探測器 188
8.2　導(dǎo)航網(wǎng)格尋路技術(shù) 191
8.2.1　Navigation組件面板 192
8.2.2　Nav Mesh Agent組件 193
8.2.3　自動尋路案例 193
本章小結(jié) 204
第二部分　VR綜合案例開發(fā)
第9章　
貪吃蛇小游戲 206
9.1　游戲場景搭建 206
9.2　游戲主體控制 208
9.2.1　控制蛇移動 208
9.2.2　控制蛇身體跟隨 210
9.2.3　攝像機跟隨 212
9.2.4　控制蛇吃食物 212
9.2.5　控制蛇身體變化 216
9.3　添加其他元素 219
9.3.1　顯示積分 219
9.3.2　添加音效 222
9.4　發(fā)布程序 224
9.4.1　應(yīng)用程序打包 224
9.4.2　發(fā)布到Android平臺 226
本章小結(jié) 229
第10章　
三維虛擬樣板間設(shè)計 230
10.1　策劃與準(zhǔn)備工作 230
10.1.1　虛擬樣板間的交互設(shè)計 230
10.1.2　創(chuàng)建樣板間模型 231
10.1.3　設(shè)計制作UI素材 240
10.2　在Unity中搭建場景 240
10.2.1　導(dǎo)入模型 240
10.2.2　創(chuàng)建UI布局 242
10.3　實現(xiàn)交互功能 243
10.3.1　設(shè)置攝像機 243
10.3.2　編寫交互功能腳本 246
10.4　添加其他元素 254
10.4.1　添加天空盒 254
10.4.2　添加背景音樂 255
10.5　發(fā)布程序 256
本章小結(jié) 259
參考文獻(xiàn) 260

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2. 嵌入式人工智能技術(shù)應(yīng)用（數(shù)字教材） [主編 胡娜 楊國勇 晏廷榮]
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4. C語言程序設(shè)計實驗指導(dǎo)與實訓(xùn)（第二版） [主編 倪燃]
5. Python程序設(shè)計及實踐教程 [肖朝暉]
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7. C語言程序設(shè)計實驗教程 [張小剛 司春景]
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9. Java Web項目化設(shè)計實踐教程 [邱云 曾陳萍]
10. 人工智能開發(fā)框架應(yīng)用 [主編 王明超 蘆婭云]
11. C語言程序設(shè)計（第三版） [主編 丁紅 王立新 蔡開立]
12. 民航客艙服務(wù)實用英語教程 [主編 田靜 徐亞玲]
13. Python數(shù)據(jù)分析 [主編　馮志輝　趙磊　李放]
14. 大學(xué)信息技術(shù) [曾翰穎 編著]
15. Python程序設(shè)計與應(yīng)用（第二版） [主編 張廣淵]
16. 多維視域下的高校籃球教學(xué)創(chuàng)新研究 [張利超 李寧 著]
17. 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練實踐教程 [主編 王日華 陳武 黃喆誠]
18. 實用運籌學(xué) [主編　邢育紅　于晉臣]
19. 電子技術(shù)（第二版） [主編 覃愛娜 李飛]
20. C程序設(shè)計實踐教程 [劉衛(wèi)國]
21. C程序設(shè)計（慕課版） [劉衛(wèi)國]
22. 程序設(shè)計基礎(chǔ)實踐教程（C/C++語言版） [張桂芬 葛麗娜]
23. C++案例項目精講 [主編 楊國興]
24. 勞動爭議處理實務(wù) [主編 王秀卿 羅靜]
25. 工程數(shù)學(xué) [主編 郭立娟 王海]
26. 語音識別理論與實踐 [主編　莫宏偉]
27. 武術(shù)基礎(chǔ)教程 [主編 李代勇 謝志民]
28. 計算機網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)教程 [主編 張浩軍 趙玉娟]
29. 畫法幾何與機械制圖習(xí)題集（多學(xué)時） [主編 趙軍]
30. SwiftUI完全開發(fā) [李智威 著]