Unity虚拟现实开发教程

本书基于Unity开发平台，详细介绍了虚拟现实开发所必须的基本知识和技能。全书共14章，主要内容包括虚拟现实概述、初识Unity、Unity常用组件、脚本基础、3D数学基础、UGUI界面开发、物理系统、动画系统、寻航寻路系统、Unity数据持久化技术、虚拟现实产品开发、增强现实内容开发，以及两个综合案例。本书内容全面，案例丰富，深入浅出讲解虚拟现实开发技术。本书适合作为高等院校数字媒体技术、数字媒体艺术、计算机科学与技术等专业的教材，也可作为相关领域从业者的自学用书。

作者吴孝丽，河南城建学院计算机与数据科学学院教师，长期承担虚拟现实技术、C#程序设计语言、数据库技术等课程的教学工作 2. 主编教材《数据库原理及应用》，参编教材《ASP.NET程序设计案例教程》

第 1 章 虚拟现实概述 1

1.1　虚拟现实的基本概念　1

1.2　虚拟现实的发展历史　2

1.2.1　虚拟现实的前身　2

1.2.2　虚拟现实的萌芽　2

1.2.3　虚拟现实理论的应用　3

1.3　虚拟现实的分类　4

1.3.1　桌面式虚拟现实　4

1.3.2　沉浸式虚拟现实　4

1.3.3　增强式虚拟现实　5

1.3.4　分布式虚拟现实　5

1.4　虚拟现实的应用领域　6

1.4.1　教育　6

1.4.2　军事　7

1.4.3　城市仿真　8

1.4.4　工业　8

1.4.5　医学　9

1.4.6　科学计算可视化　10

1.4.7　娱乐　10

1.5　虚拟现实技术的研究现状　11

1.5.1　国外的研究现状　11

1.5.2　国内的研究现状　11

1.6　本章小结　12

1.7　本章习题　12

第　2 章 初识 Unity　13

2.1　Unity 的环境搭建　13

2.1.1　Unity 的下载及安装　13

2.1.2　Unity Hub 的下载安装和

许可证激活　14

2.1.3　Visual Studio 的安装　16

2.1.4　新建工程和工程文件夹　16

2.2　Unity 界面　17

2.2.1　Project 面板　17

2.2.2　Hierarchy 面板　18

2.2.3　Scene 面板　20

2.2.4　工具栏　23

2.2.5　Inspector 面板　24

2.2.6　Game 面板和 Console 面板　25

2.2.7　预制体资源　27

2.2.8　资源包的导入和导出　29

2.3　实操案例　30

2.4　本章小结　36

2.5　本章习题　36

第　3 章 Unity 的常用组件　37

3.1　地形　37

3.1.1　地形的创建　37

3.1.2　地形的基本操作　38

3.1.3　地形的纹理添加及参数设置　40

3.2　实时光源　44

3.2.1　平行光　44

3.2.2　点光源　46

3.2.3　聚光灯　47

3.3　烘焙与贴图　48

3.3.1　光照烘焙　48

3.3.2　反射探针　50

3.3.3　光照探针　51

3.3.4　贴图　52

3.4　摄像机　53

3.4.1　Camera 组件中的可编辑

参数　54

3.4.2　实践练习——小地图的制作　55

3.5　音频和视频　58

3.5.1　音频文件导入　58

3.5.2　音频源和音频监听器　58

3.5.3　使用代码控制音频源　60

3.5.4　视频　60

3.6　实操案例　62

3.7　本章小结　64

3.8　本章习题　64

第　4 章 脚本基础　65

4.1　Unity 脚本编辑器　65

4.2　脚本的基础　66

4.2.1　创建脚本时的注意事项与

项目工程设计　66

4.2.2　创建脚本　66

4.2.3　更改脚本模板　67

4.3　脚本的常用核心类　68

4.3.1　GameObject 类　68

4.3.2　MonoBehaviour 类　70

4.3.3　Application 类　71

4.3.4　Transform 类　73

4.3.5　Time 类　74

4.4　脚本的生命周期　74

4.4.1　生命周期图和调用顺序　75

4.4.2　Unity 事件函数　76

4.5　脚本的绑定、初始化、销毁

和更新　76

4.6　协同程序　78

4.6.1　协同程序的定义与功能　78

4.6.2　协同程序任务与停止协同

程序　79

4.7　多脚本管理　80

4.7.1　脚本的执行顺序　80

4.7.2　多脚本优化　80

4.7.3　单例　81

4.7.4　脚本的调试　82

4.8　Unity 的其他常用类与输入

管理器　82

4.8.1　Unity 的其他常用类　82

4.8.2　Unity 输入管理器　83

4.9　实操案例　85

4.10　本章小结　90

4.11　本章习题　90

第　5 章 3D 数学基础　91

5.1　3D 坐标系基础　91

5.1.1　笛卡儿坐标系　91

5.1.2　几种常用坐标系　93

5.1.3　坐标系之间的转换　93

5.2　向量　94

5.2.1　向量的基本概念　95

5.2.2　向量的运算　96

5.3　矩阵　99

5.3.1　矩阵的运算　99

5.3.2　特殊矩阵　100

5.4　实操案例　101

5.5　本章小结　103

5.6　本章习题　104

第　6 章 UGUI 界面开发　105

6.1　基础组件和事件　105

6.1.1　Canvas 组件　105

6.1.2　EventSystem 组件　107

6.1.3　Text 组件　107

6.1.4　Panel 组件　109

6.1.5　Image 组件　109

6.1.6　Button 组件　110

6.1.7　Button 事件　110

6.2　锚点与屏幕自适应　111

6.2.1　锚点　111

6.2.2　屏幕自适应　112

6.3　UGUI 高级组件　112

6.3.1　Toggle 和 Slider 组件　112

6.3.2　Scrollbar 和 ScrollView 组件　114

6.3.3　实践练习——模拟关卡选择

界面　114

6.4　使用 UGUI 进行布局管理　115

6.5　实操案例　116

6.6　本章小结　117

6.7　本章习题　117

第　7 章 物理系统　118

7.1　Rigidbody 组件　118

7.1.1　Rigidbody 组件的使用　118

7.1.2　力的使用　119

7.2　碰撞　120

7.2.1　添加碰撞体组件　120

7.2.2　碰撞检测　121

7.2.3　触发检测　122

7.3　物理材质　124

7.4　Character Controller 组件　125

7.5　射线　127

7.5.1　射线的原理　127

7.5.2　射线碰撞　128

7.6　关节组件　129

7.7　物理管理器　131

7.8　实操案例　132

7.9　本章小结　134

7.10　本章习题　134

第　8 章 动画系统　135

8.1　Animation 动画编辑器　135

8.1.1　旧版动画的制作　135

8.1.2　新版动画的制作　139

8.2　外部动画资源的导入和设置　139

8.2.1　资源的导入　139

8.2.2　资源的设置　140

8.3　Mecanim 动画系统　143

8.3.1　动画状态机　144

8.3.2　动画分层和遮罩　147

8.3.3　动画混合　148

8.3.4　子状态机　152

8.3.5　动画 IK 控制　153

8.3.6　动画目标匹配　155

8.3.7　状态机行为脚本　157

8.3.8　动画状态机复用　159

8.4　实操案例　160

8.5　本章小结　164

8.6　本章习题　164

第　9 章 导航寻路功能　165

9.1　基本导航寻路功能　165

9.1.1　导航寻路功能的基础知识　165

9.1.2　实践练习——基本导航

寻路　167

9.2　寻航代理组件　168

9.2.1　斜坡　168

9.2.2　Off Mesh Link 组件　169

9.3　网格分层　170

9.4　导航障碍物　171

9.5　本章小结　172

9.6　本章习题　173

第　10 章 Unity 数据持久化技术　174

10.1　PlayerPerfs 持久化技术　174

10.1.1　数据的存取　174

10.1.2　实践练习——音量设置

持久化　175

10.2　JSON 持久化技术　177

10.2.1　JSON 简介　177

10.2.2　JSON 的基本语法　177

10.2.3　将 Excel 数据转为 JSON

数据　179

10.2.4　读取和存储 JSON 文件的

两种方式　180

10.3　实操案例　184

10.4　本章小结　190

10.5　本章习题　190

第　11 章 虚拟现实产品的开发　191

11.1　HTC VIVE　191

11.2　Steam　192

11.2.1　Steam 的下载和安装　192

11.2.2　创建 Steam 账户　193

11.3　SteamVR Plugin　194

11.3.1　SteamVR Plugin 的导入　194

11.3.2　SteamVR Plugin 的操作　196

11.4　实操案例　199

11.5　本章小结　215

11.6　本章习题　215

第　12 章 增强现实产品的开发　216

12.1　增强现实工具　216

12.1.1　Vuforia　216

12.1.2　ARKit　217

12.1.3　ARCore　217

12.1.4　AR Foundation　217

12.1.5　EasyAR　218

12.1.6　VoidAR　218

12.1.7　AR SDK 小结　219

12.2　Web AR　219

12.2.1　WebAR　219

12.2.2　KiviSense 在线 AR 制作

引擎　220

12.3　实操案例　223

12.3.1　图像追踪识别技术　223

12.3.2　物体追踪识别技术　228

12.4　本章小结　229

12.5　本章习题　229

第　13 章 综合案例——使用 VDP

进行开发　230

13.1　VDP 简介　230

13.1.1　基本介绍　230

13.1.2　适用范围　231

13.2　使用 VDP 前的准备　231

13.2.1　安装软件　231

13.2.2　授权 Unity 许可证　231

13.2.3　登录 VDP　231

13.3　使用 VDP 制作资源　232

13.3.1　制作后台的界面简介　232

13.3.2　处理模型　233

13.3.3　导入模型　233

13.3.4　处理模型效果　234

13.3.5　实现简易 VR 交互　235

13.3.6　发布效果图、渲染视频、

全景图　237

13.3.7　使用 VDP 发布资源　239

13.4　本章小结　240

13.5　本章习题　240

第　14 章 综合案例——毕业设计

展览系统开发　241

14.1　毕业设计展览系统简介　241

14.2　项目开发过程　242

14.2.1　项目创建及场景的导入　242

14.2.2　开始场景功能的实现　242

14.2.3　主场景功能的实现　244

14.3　本章小结　250

14.4　本章习题　250

本书基于Unity开发平台，详细介绍了虚拟现实开发所必须的基本知识和技能。全书共14章，主要内容包括虚拟现实概述、初识Unity、Unity常用组件、脚本基础、3D数学基础、UGUI界面开发、物理系统、动画系统、寻航寻路系统、Unity数据持久化技术、虚拟现实产品开发、增强现实内容开发，以及两个综合案例。本书内容全面，案例丰富，深入浅出讲解虚拟现实开发技术。本书适合作为高等院校数字媒体技术、数字媒体艺术、计算机科学与技术等专业的教材，也可作为相关领域从业者的自学用书。

作者吴孝丽，河南城建学院计算机与数据科学学院教师，长期承担虚拟现实技术、C#程序设计语言、数据库技术等课程的教学工作 2. 主编教材《数据库原理及应用》，参编教材《ASP.NET程序设计案例教程》