Unity VR 虛擬現實完全自學教程 ( 簡體 字) |
| 作者：邵偉,李曄 | 類別：1. -> 多媒體 -> 遊戲引擎 -> Unity
2. -> 程式設計 -> VR+AR |
| 譯者： |
| 出版社：電子工業出版社 |  3dWoo書號： 51124
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NT售價： 495 元 |
| 出版日：5/1/2019 |
| 頁數：256 |
| 光碟數：0 |
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| 印刷：全彩印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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| ISBN：9787121363771 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
| (簡體書上所述之下載連結耗時費功, 恕不適用在台灣, 若讀者需要請自行嘗試, 恕不保證) |
| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：虛擬現實行業由初期的概念炒作發展到了穩步增長階段。縱觀整個行業的發展歷程，當前的硬件設備水平已經有了長足的進步，分辨率更高的屏幕、視野更加廣闊的頭部顯示器、攜帶更加方便的設備，未來的 5G 與人工智能技術也將會給虛擬現實行業帶來前所未有的發展機遇。
2018 年 9 月 14 日，教育部正式宣布在《普通高等學校高等職業教育（專科）專業目錄》中增設“虛擬現實應用技術”專業。2019 年，全國將有 71 所高職院校首次開設虛擬現實應用技術專業，人才缺口隨著行業的發展也日益凸顯。 VR 內容（應用程序、視頻等）始終是基礎設置上的重要一環，也是各種政策及大環境下需要催生孵化出的結果。從宏觀發展角度看，虛擬現實行業目前還處于初級發展階段，但在未來必定會蓬勃發展，所以當前是進行技術知識儲備的關鍵時期。
Unity 是當前業界領先的 VR/AR 內容制作工具，全球 60%以上的 VR/AR 內容都是基于 Unity引擎進行制作的，Unity 為制作優質的 VR 內容提供了一系列先進的解決方案，無論是 VR、AR還是 MR，都可以使用 Unity 高度優化的渲染流水線以及編輯器的快速迭代功能，使項目需求得以完美實現。基于跨平臺的優勢，Unity 支持所有新型的主流平臺，原生支持 Oculus Rift、SteamVR/VIVE、Playstation VR、Gear VR、Microsoft HoloLens 以及 Google 的 Daydream 等。本書也將以 Unity 為核心，講解制作 VR 應用程序的方方面面，希望能夠幫助讀者做出屬于自己的 VR應用程序。
本書主要內容
第 1 章：對 VR 行業進行了概述，介紹了該技術在其他行業中的應用案例，以及目前 VR 行業面臨的挑戰。
第 2 章：對 Unity 編輯器進行了介紹。
第 3 章：對主流硬件設備及分類進行了介紹，使讀者對當前主流 VR 硬件平臺有了初步認知。
第 4 章：介紹了 VR 應用程序制作的基本工作流程和一些常用的開發工具。
第 5 章：介紹了在 VR 應用程序中需要遵循的交互原則。
第 6 章：介紹了 HTC VIVE 硬件的基本結構、安裝步驟、實現位置追蹤的原理，并對作為主要交互設備的控制器的按鍵進行了說明。
第 7 章：介紹了 VR 中的 UI 技術，講解了在 Unity 中如何將 UI 元素設置為能夠在 VR 環境中呈現的方法。
第 8 章：筆者從接觸的學員作品來看，大部分 VR 應用程序只聚焦于交互的實現，忽視了作品的呈現品質，而這恰是 VR 應用程序給用戶的第一印象。本章介紹了基于物理的渲染理論（PBR），以及常用的 PBR 材質制作軟件，通過實例介紹了 Substance Painter 的使用方法，目的是為了強調寫實材質在 VR 應用程序中的關鍵地位。
第 9 章：SteamVR 是進行PC 平臺 VR 應用程序開發的重要工具，本章通過實例介紹了 SteamVR以及基于其上的 InteractionSystem 的核心模塊和基本使用方法。
第 10 章：VRTK 是基于 SteamVR 進行 VR 應用程序開發的重要插件，本章詳細介紹了 VRTK的使用方法，通過一系列實例，講解了該插件在 VR 交互開發工作中的高效性。
第 11 章：VR 平臺與 PC、移動平臺最大的區別在于交互方式的不同，本章通過演示將 PC平臺上的一款游戲移植到 VR 平臺的過程，展示交互開發在 VR 平臺上的重要性。
第 12 章：介紹了手勢識別設備 — Leap Motion 在 VR 中的應用，通過一個器械裝配實例，講解了如何在 VR 中通過手勢實現與物體的交互。
第 13 章：介紹了 VIVE 追蹤器（Tracker）的基本使用方法，通過實例講解了如何實現在 VR環境中將追蹤器與現實世界物體進行綁定并跟蹤其位置。
第 14 章：演示了類似 VR 游戲《水果忍者 VR》的原型項目開發，包括游戲邏輯、水果生成、切割效果、計分 UI 呈現等功能模塊。
第 15 章：演示了類似 VR 應用程序 Tilt Brush 的原型項目開發，包括在 VR 環境中使用控制器繪制線條、修改畫筆顏色等功能模塊。
第 16 章：介紹了 Unity 編輯器內置的性能分析工具，同時針對 Unity 講解了幾種應用程序的優化原則。
附錄 A：收錄了 VR/AR 行業常見的技術概念并做出解釋，使讀者在以后的工作和學習中能夠有效地閱讀 VR/AR 相關的文獻資料。
附錄 B：由于本書重點不是介紹 Unity 編輯器的基本使用方法，所以在本部分為初學者提供了關于使用 Unity 的基礎小貼士，以便讀者更加熟練地使用 Unity。
科技日新月異，Unity 及相關的軟件也在飛速發展，本書介紹的技術也會隨著時間的推進而不再適用，甚至一個插件的版本號的更新也會導致之前的應用程序運行出現問題。鑒于此，讀者可在公眾號“XR 技術研習社”閱讀和查看關于 VR 技術的文章和資源，如果對本書內容存有疑問，也可在后臺留言。
致謝
2016 年 5 月，淄博創客空間創始人于方軍老師介紹李曄老師給我認識，并帶我們參加了在上海舉辦的 CES Asia 2016 中美創客大賽，我和李曄老師分別獲獎。我們也因此成了朋友，在以后的日子里時常交流工作中的經歷和想法。上海之行后，李曄老師將我介紹給蠻牛教育，錄制了我的首套 VR 視頻教程 — “HTC VIVE 房產項目實戰教程”，由于運氣成分占多，當時國內在VR 開發方面的資料相對較少，加之游戲蠻牛的影響力，這套教程在當時受到了一定程度的關注。后來，李曄老師又將我推薦給電子工業出版社，于是便有了這本書的出版，在這里一并向李曄老師表示感謝，同時也感謝于方軍老師促成的這段機緣。
感謝本書的責任編輯孔祥飛先生，在整個寫作周期里始終保持著耐心和專業的態度，也感謝其團隊對書稿進行的專業審稿和排版工作。
感謝我的家人——邵昌文先生、張淑美女士、李木子女士在寫作期間分擔的家庭責任。 |
內容簡介：本書是 VR 自學愛好者的一本入門書，全書共 16 章，全面講述了在制作 VR 應用程序的過程中所必備的軟/硬件知識。硬件層面以 HTC VIVE 為主要硬件平臺，同時介紹了兩款配合其使用的外部設備—— VIVE 追蹤器和 Leap Motion；軟件層面以制作 VR 應用程序的核心工作流程為主線，以 Unity 為游戲引擎，從 VR 交互原則、材質、UI、編程開發、調試優化等方面逐步展開介紹各工作環節的主要內容。同時，本書輔以豐富的案例項目，重點介紹了 SteamVR、InteractionSystem、VRTK 等必備插件在實際項目中的使用方法，幫助讀者快速上手制作屬于自己的 VR 應用程序。本書適合對制作 VR 應用程序感興趣的人員，以及有志于從事 VR 軟件開發工作的人員閱讀，同時也適合院校及培訓虛擬現實機構相關專業的師生參考。 |
目錄：第 1 章 VR 行業概述 /1
1.1 VR 介紹 /1
1.2 VR 技術應用案例 /1
1.3 VR 技術當前面臨的挑戰 / 5
1.3.1 硬件價格 / 5
1.3.2 運算及顯示能力 /5
1.3.3 交互 / 5
1.3.4 移動性 /6
1.3.5 內容 / 7
1.3.6 小結 / 7
第 2 章 Unity VR 概述 / 8
2.1 Unity VR / 8
2.1.1 圖形渲染 /8
2.1.2 真實物理引擎 / 9
2.1.3 多 VR 平臺原生支持 /9
2.1.4 豐富的資源 /10
2.1.5 對開發者友好 /10
2.1.6 不斷更新的 Unity 版本 / 11
2.2 使用 C#腳本進行 VR 交互開發 /12
第 3 章 當前主流 VR 硬件 / 13
3.1 HTC VIVE / 13
3.2 Oculus Rift / 13
3.3 Gear VR / 14
3.4 Cardboard /14
3.5 Daydream 平臺 15
3.6 逐漸崛起的 VR 一體機 / 16
3.6.1 Oculus Go 和小米 VR 一體機 /17
3.6.2 HTC VIVE Focus /18
3.7 未來展望 /18
第 4 章 VR 應用程序開發工作流程 /20
4.1 資源準備 /20
4.2 模型優化及重拓撲 /23
4.3 展 UV 的過程 / 24
4.4 材質貼圖制作 /25
4.5 將資源導入 Unity / 25
4.6 導入開發工具包 /26
4.7 場景搭建 /26
4.8 設置光照環境 /27
4.9 交互開發 /28
4.10 測試優化 / 28
4.11 發布應用程序 / 28
4.12 常用開發工具 /29
第 5 章 VR 交互設計原則 / 36
5.1 設計必要的新手引導 /36
5.2 使用十字線（準星）/36
5.3 避免界面深度引起的疲勞感 /37
5.4 使用恒定的速度 /37
5.5 保持用戶在地面上 /38
5.6 保持頭部的跟蹤 /38
5.7 用光來引導用戶的注意力 /39
5.8 借助比例 /39
5.9 使用空間音頻 /40
5.10 充分使用反饋 /40
第 6 章 HTC VIVE 硬件 / 41
6.1 簡介 /41
6.2 產品特點 /41
6.3 VIVE PRO / 43
6.4 HTC VIVE 硬件拆解結構 / 44
6.4.1 頭顯 /44
6.4.2 控制器 /45
6.5 HTC VIVE 控制器按鍵名稱 / 46
6.6 HTC VIVE 定位原理/ 47
6.7 Inside-Out 與 Out-Inside 位置跟蹤技術 / 47
6.7.1 Outside-In 跟蹤技術 /48
6.7.2 Inside-Out 跟蹤技術 / 48
6.8 HTC VIVE 的安裝 / 49
第 7 章 VR 中的 UI ./51
7.1 概述 /51
7.2 將 UI 容器轉換為世界空間坐標 / 52
7.3 VR 中的 UI 交互 /53
第 8 章 Unity VR 寫實材質 . 55
8.1 Unity 材質基礎 / 55
8.2 基于物理的渲染理論 /56
8.3 PBR 材質的優勢 / 57
8.3.1 高品質寫實級別材質表現 /58
8.3.2 為實時渲染而生 / 58
8.3.3 標準的材質制作流程 /59
8.4 PBR 材質主要貼圖類型 /59
8.4.1 顏色貼圖（Albedo/Basecolor Map）/59
8.4.2 金屬貼圖（Metallic Map） /60
8.4.3 光滑度貼圖（Roughness Map） /60
8.5 PBR 材質制作軟件 / 61
8.5.1 Substance Designer /61
8.5.2 Substance Painter /65
8.5.3 Quixel Suite /66
8.5.4 Marmoset Toolbag /66
8.6 制作 PBR 椅子材質 /67
8.6.1 在 Substance Painter 中制作貼圖 /67
8.6.2 導出貼圖到 Unity /74
8.7 Substance in Unity 的使用 / 76
第 9 章 SteamVR /81
9.1 SteamVR 簡介 /81
9.1.1 SteamVR Runtime /81
9.1.2 SteamVR Plugin / 81
9.1.3 獲取控制器引用及按鍵輸入 /83
9.2 使用SteamVR Plugin實現與物體的交互 /84
9.3 InteractionSystem /89
9.3.1 InteractionSystem 核心模塊 / 89
9.3.2 使用 InteractionSystem 實現傳送 / 91
9.3.3 使用 InteractionSystem 實現與物體的交互 / 93
9.3.4 使用 InteractionSystem 實現與 UI 的交互 /95
9.4 需要注意的問題 . 96
第 10 章 使用 VRTK 進行交互開發 /99
10.1 VRTK 簡介 /99
10.1.1 什么是 VRTK / 99
10.1.2 VRTK 能做什么 /99
10.1.3 為什么選擇 VRTK /100
10.1.4 未來版本 103
10.2 SteamVR Plugin、InteractionSystem 與 VRTK 的關系 /103
10.3 配置 VRTK /103
10.3.1 一般配置過程 /104
10.3.2 快速配置 VRTK/108
10.4 VRTK 中的指針 / 109
10.4.1 指針 /109
10.4.2 指針渲染器 /113
10.5 在 VRTK 中實現傳送 /115
10.5.1 VRTK 中的傳送類型 /115
10.5.2 限定傳送區域 /118
10.5.3 在 VR 場景中實現傳送 /119
10.6 使用 VRTK 實現與物體的交互 /121
10.6.1 概述 / 121
10.6.2 配置方法 / 122
10.6.3 VRTK 的抓取機制 / 127
10.7 VRTK 中的控制器高亮和振動 /129
10.7.1 控制器高亮 /129
10.7.2 控制器振動 /131
10.8 VRTK 中與 UI 的交互 / 132
10.9 實例：開槍射擊效果/ 134
10.10 實例：攀爬效果 / 140
10.11 實例：實現釋放自動吸附功能 / 143
第 11 章 將基于 PC 平臺的應用移植到 VR 平臺 / 148
11.1 項目移植分析 /148
11.2 初始化 VR 交互 /149
11.3 Player 的移植 / 150
11.4 設置道具為可交互對象 / 152
11.5 實現控制器與道具的交互邏輯 /154
11.6 修改 UI 渲染模式為 World Space / 156
11.7 玩家傷害閃屏效果 /157
11.8 根據報錯信息調整代碼 /158
11.9 游戲結束及重新開始 / 159
第 12 章 Leap Motion for VR /162
12.1 概述 /162
12.2 硬件準備 /163
12.3 軟件環境 /164
12.4 Leap Motion VR 初始開發環境 /164
12.5 替換 Leap Motion 在 VR 環境中的手部模型 /165
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12.6 實現與 3D 物體的交互 / 167
12.7 實例：使用 Leap Motion 實現槍械的組裝 /171
第 13 章 VIVE Tracker 的使用 / 175
13.1 外觀結構 /175
13.2 使用場景 /176
13.3 初次使用 Tracker /177
13.4 使用 Tracker 作為控制器 / 178
13.5 使用 Tracker 與現實世界物體進行綁定 179
13.6 小結 /181
第 14 章 Unity VR 游戲案例——《水果忍者 VR》原型開發 /182
14.1 項目簡介 /182
14.2 初始化項目 / 182
14.3 配置武士刀 / 183
14.4 編寫水果生成邏輯 /185
14.5 實現切割水果的效果 /187
14.6 制作分數和游戲結束 UI /189
14.7 編寫計分、計時和游戲結束等邏輯 / 190
第 15 章 Unity VR 案例—— Tilt Brush 原型開發 / 194
15.1 項目分析 /194
15.2 初始化項目并編寫腳本 /195
15.3 實現修改筆刷顏色功能 /197
15.4 擴展內容：將繪制交互修改為 VRTK 版本 / 201
15.5 異常處理 /202
第16 章 Unity VR 性能優化工具和方法 / 204
16.1 Unity Profiler / 204
16.2 Memory Profiler / 205
16.3 Frame Debugger / 205
16.4 優化原則和措施 /206
16.4.1 LOD 技術 /206
16.4.2 較少 Draw Call 數量 / 207
16.4.3 使用單通道立體渲染 / 208
16.4.4 使用 The Lab Renderer / 209
16.4.5 小結 / 210
附錄A XR 技術詞匯解釋/ 211
附錄B Unity 編輯器基礎小貼士/ 217 |
| 序： |
