虛擬現(xiàn)實技術(shù)導論（微課版） 課件 第2章　Unity3D引擎

.Unity3D引擎

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2.1Unity3D引擎介紹

.目錄.1.Unity下載與安裝

.2.創(chuàng)建項目

.3.Unity編輯器界面

1.Unity下載與安裝

進入Unity官網(wǎng)，單擊“下載Unity”按鈕，Unity中的各種版本在此界面均可找到

1.Unity下載與安裝

單擊“UnityHub(Win)”按鈕，下載UnityHubSetup.exe安裝程序，運行此程序，即可開始安裝UnityHub。在UnityHub中，有Unity官方提供的教程、工程文件、資源、學習鏈接等，如圖2-3所示。單擊“安裝”>“添加”按鈕，選擇“Unity2019.3.2f1”單選項，單擊“下一步”按鈕。添加Unity運行所需要的模塊，如MicrosoftVisualStudioCommunity2019（腳本編輯器）、AndroidBuildSupport、Documentation（參考文檔）、簡體中文等。

2.

創(chuàng)建項目

在UnityHub中單擊“新建”按鈕，選擇Unity版本后，選擇項目類型：3D，輸入項目名稱，設(shè)置項目存放位置后，單擊“創(chuàng)建”按鈕，即可新建一個Unity游戲項目，Unity自動在指定的路徑下創(chuàng)建以項目名命名的文件夾。標準的Unity項目文件夾中主要包括以下文件夾：Assets文件夾：包含所有在Unity中創(chuàng)建、導入的文件，是Unity的主要工作文件夾；Library文件夾：存放項目的數(shù)據(jù)庫文件；ProjectSettings文件夾：存放項目的配置文件；Logs文件夾：存放Unity工作過程中的日志文件。

3. Unity編輯器界面

Unity編輯器由多個面板組成，每個面板負責不同的功能，主要包括Hierarchy（層級）、Project（項目）、Inspector（屬性）、Scene（場景）、Game（游戲）、Console（控制臺）等面板。

Unity中的面板可隨意拖動或關(guān)閉，也可通過編輯器右上角的“Layout（布局）”選擇框設(shè)置默認的界面布局。3.

Unity編輯器界面—Project面板

Project（項目）面板按照文件夾的目錄結(jié)構(gòu)來存放項目的所有資源，對應著項目文件夾中的Assets文件夾。

在Project面板中的Assets面板空白處右鍵，彈出菜單中單擊Create可創(chuàng)建各種資源，常用的資源包括：場景、游戲腳本、預制體、材質(zhì)、動畫、紋理貼圖及導入的其他資源。

3.

Unity編輯器界面—Hierarchy面板

Hierarchy（層級）面板中顯示場景中所有的游戲?qū)ο螅℅ameObject），新建的項目中具有兩個默認的物體：MainCamera（攝像機）和DirectionalLight（方向光）。

在此面板中單擊鼠標右鍵，在彈出的菜單中創(chuàng)建游戲物體，也可通過菜單項“GameObject”來創(chuàng)建游戲物體。

3.

Unity編輯器界面— Inspector面板Inspector（屬性）面板相當于“屬性編輯器”，顯示當前選中游戲?qū)ο蟮乃薪M件及組件屬性，包括GameObject（游戲?qū)ο螅ssets（資源）和Materials（材料）等，以及編輯器設(shè)置和首選項。右圖所示是MainCamera（主相機）的屬性，除了物體的Position（位置），Rotation（旋轉(zhuǎn)）和Scale（縮放）值之外，還可以編輯主相機的所有屬性。MainCamera屬性3.

Unity編輯器界面—Scene面板Scene（場景）面板用來顯示和編輯場景中的游戲物體，常見操作是調(diào)整游戲?qū)ο蟮奈恢?、方向、旋轉(zhuǎn)、縮放等。

HandTool：手型工具，用于調(diào)整當前視野位置；MoveTool：移動物體，可在X、Y、Z三個方向移動物體；RotateTool：旋轉(zhuǎn)物體；ScaleTool：縮放物體；RectTool：物體在二維平面的移動和縮放；Move,RotateorScale：混合工具，集合移動、旋轉(zhuǎn)及縮放三種工具；AvailableCustomEditorTools：自定義編輯器工具。3.

Unity編輯器界面— Game面板Game（游戲）面板中顯示游戲運行時的圖像，在編輯器中運行游戲后，自動切換到此面板。

在游戲模式下，使用者所做的任何改變都是暫時的，退出游戲模式時使用者所做的修改將會被重置?？刂朴螒蜻\行的按鈕分別是：運行游戲、暫停游戲運行、下一個關(guān)卡3.

Unity編輯器界面— Console面板Console（控制臺）面板用來顯示控制臺信息。若腳本編寫出現(xiàn)錯誤，在此面板中會有紅色字體顯示出錯位置和原因等信息。。

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.2.2Unity3D引擎的基礎(chǔ)內(nèi)容

.目錄.6.

攝像機Camera

.2.

Assets

.3.

預設(shè)體Prefab

.4.

材質(zhì)Material

.5.光源系統(tǒng)Light

.1

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GameObject、Component

.7.

粒子系統(tǒng)Particle

.8.物理系統(tǒng)Physics

1.GameObject、Component

.GameObject

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GameObject，它代表的是游戲?qū)ο?，如游戲中的角色、道具、敵人，等等?在Hierarchy面板中創(chuàng)建一個游戲?qū)ο螅部赏ㄟ^菜單“GameObject”>“3DObject”命令創(chuàng)建，游戲?qū)ο罂梢允且粋€相機、一個燈光，或者一個簡單的3D模型。

.Component

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每個游戲?qū)ο笊峡梢约虞d不同的Component（組件），組件可以是一個腳本、一張貼圖或一個模型。.一個基本的Cube游戲?qū)ο?，默認就有4個組件:Transform組件MeshFilter組件BoxCollider組件MeshRenderer組件

2.

外部資源的導入和使用

1. 導入單個文件菜單“Assets”>“ImportNewAsset”；導入Unity系統(tǒng)自帶的資源包

在AssetStore頁面的搜索框中輸入關(guān)鍵字，搜索結(jié)果頁面選中所需素材，點擊下載按鈕；下載完成后，在出現(xiàn)的窗口中直接單擊“Import”按鈕。3.導入外部資源包菜單“Assets”>“ImportPackage”>“CustomPackage”；文件選擇框中選擇以“.unitypackage”為擴展名的資源；3.

預設(shè)體Prefab

Prefab意為預設(shè)體，可以理解為一個游戲?qū)ο蠹捌浣M件的集合，目的是使游戲?qū)ο蠹百Y源能夠被重復利用。預設(shè)體儲存著一個游戲?qū)ο蠹坝螒驅(qū)ο蟮乃薪M件。修改預設(shè)體的屬性，預設(shè)體實例化后的游戲?qū)ο笠矔l(fā)生相應的改變。

創(chuàng)建一個立方體的Prefab，操作步驟如下：

（1） 新建一個Cube（立方體）（2） 將Hierarchy面板中的Cube直接拖動到Project面板prefabs文件夾中，生成Cube預設(shè)體，預設(shè)體的擴展名為.prefab；Hierarchy面板中的Cube字體顏色變成了藍色。4. 材質(zhì)Material

Material材質(zhì)用來定義物體表現(xiàn)信息的，在3D引擎里，通常默認以球體網(wǎng)格模型來展示材質(zhì)，所以材質(zhì)也叫做材質(zhì)球。Unity提供的材質(zhì)有：Material（普通材質(zhì)）、PhysicMaterial（物理材質(zhì)）、Physics2DMaterial（2D的物理材質(zhì)）。創(chuàng)建一個材質(zhì)，操作步驟如下：（1） Project面板中，單擊鼠標右鍵，在彈出菜單中選擇“Create”>“Material”，創(chuàng)建一個新的材質(zhì)球，材質(zhì)球默認名稱為NewMaterial，材質(zhì)球擴展名為.mat；（2） 單擊新材質(zhì)球，重命名為CubeMaterial；（3） 材質(zhì)球選色及貼圖：在Project面板中選中CubeMaterial材質(zhì)球，單擊Inspector面板的Albedo選材質(zhì)的顏色，也可以單擊屬性前面的小圓圈按鈕給材質(zhì)球添加紋理圖片。（4） 游戲?qū)ο笊仙翰馁|(zhì)球創(chuàng)建好后，選中材質(zhì)球，按住鼠標左鍵將其拖曳到Scene面板中的游戲?qū)ο笊霞纯桑蛘咄弦返紿ierarchy面板中的游戲?qū)ο笊稀?.光源系統(tǒng)Light

Unity中的光源系統(tǒng)可以很好地模擬自然界的光線效果，比如：光的照射、反射、折射等物理特性，增加真實感和立體感。光源系統(tǒng)可以模擬太陽、燃燒的火柴、探照燈、手電筒、爆炸等等。Unity中提供4種光源：

DirectionalLight：方向光，是游戲場景中的主光源，類似于太陽的照射效果，光線從一個方向照亮整個場景；

PointLight：點光源，從一個點向四周平均發(fā)射光線，類似于燈泡的照射效果，常用來模擬火把、燈光來照亮局部場景；

SpotLight：聚光燈，按照一定方向在圓錐體范圍內(nèi)發(fā)射光線電，類似于舞臺上的聚光燈；

AreaLight：區(qū)域光，一般不用于實時光照，用于制作光影貼圖烘焙。6. 攝像機Camera

Unity的每個默認場景都會有一個默認的攝像機MainCamera，它的作用是展示游戲世界畫面。

Hierarchy面板右鍵單擊，彈出的快捷菜單中選擇“Camera”，可創(chuàng)建多個攝像機。

攝像機有一個由白線構(gòu)成的觀察區(qū)間，叫做視錐體。在視錐體范圍內(nèi)的物體，才能被游戲玩家看到。

Hierarchy面板上選中攝像機，Scene面板右下角會出現(xiàn)預覽窗口（GamePreview）。

7. 粒子系統(tǒng)Particle在場景中模擬煙霧、氣流、火焰和各種大氣效果粒子本質(zhì)是簡單微小的圖片，粒子系統(tǒng)就是發(fā)射大量的粒子，這些粒子以特定規(guī)律運動，從而模擬出復雜的自然現(xiàn)象或效果。標準資源中粒子效果包括：Dust（沙塵）、Fire（火焰）、Water（水）、Smoke（煙霧）等Project視圖中Assets>StandardAssets>ParticleSystems>Prefabs文件夾下的粒子預設(shè)體拖入到Scene視圖中，即可生成粒子效果。粒子系統(tǒng)的一個好處是它們是可以添加到場景中任何一個GameObject的組件中。通常粒子系統(tǒng)不單獨出現(xiàn)，而是依附在游戲?qū)ο笊稀?/p>

7. 粒子系統(tǒng)Particle--火焰效果菜單File>NewScene，在場景中新建一個場景；Hierarchy視圖面板右鍵Create>Cylinder，在場景中創(chuàng)建一個圓柱體。Hierarchy視圖中選中Cylinder，對應Inspector視圖中點擊AddComponent按鈕，選擇Effects>ParticleSystem，給圓柱體添加粒子效果；Hierarchy視圖中選中Cylinder，修改Inspector窗口中ParticleSystem組件屬性。ParticleSystem組件常用的屬性模塊有：ParticleSystem（固有模塊），Emission（發(fā)射模塊），Shape（形狀模塊），Renderer（渲染模塊）。屬性Duration（Renderer模塊：Material和Trail選擇ParticleSmokeWhite貼圖；粒子系統(tǒng)運行的時間長度）：2，startLiftime（粒子的初始生命周期）：2秒，startspeed（粒子的初始速度）：4，startsize（粒子的初始大小）：3；Shape模塊：angle設(shè)為0，radius設(shè)為0.2，Rotation中X值設(shè)為-90；SizeoverLifetime模塊：調(diào)整它的變化曲線；在ParticleSystemCurves面板中，點擊曲線后右鍵增加一個節(jié)點，由于火焰是底部小、中部大、上部小，大致的調(diào)整曲線的弧度；調(diào)整曲線的過程中可以看到粒子的變化；ColoroverLifetime模塊：使用兩種顏色混合，火焰底部一點藍色、上部黃色。

7. 粒子系統(tǒng)Particle--火焰效果8. 物理系統(tǒng)Physics物理系統(tǒng)是Unity3D中非常重要的組成部分。游戲中的物體應該具有正常的物理行為，例如，可以加速、具有摩擦力、受到碰撞、引力和其他力量的影響。Unity的物理系統(tǒng)定義了物體的物理材質(zhì)屬性、物體受力后的運動以及物體碰撞后的運動。單擊“Component”>“Physics”命令，展開的列表就是物體的物理屬性，如圖所示，主要有剛體（Rigidbody）、碰撞器（Collider）、關(guān)節(jié)（Joint）等。8.

物理系統(tǒng)Physics--剛體Rigidbody當游戲?qū)ο筇砑恿薘igidbody組件后，游戲?qū)ο蟊憧山邮芡饬εc扭矩力，以保證游戲?qū)ο笙裨谡鎸嵤澜缰心菢舆M行運動。任何游戲?qū)ο笾挥刑砑恿藙傮w組件才能受到重力的影響。給游戲?qū)ο筇砑覴igidbody組件可通過菜單“Component”>“Physics”>“Rigidbody”；或直接在游戲?qū)ο蟮腎nspector面板中，單擊“addComponent”按鈕，選擇“Physics”>“Rigidbody”命令。

Rigidbody組件的屬性面板圖。主要屬性介紹如下：

Mass：游戲?qū)ο蟮馁|(zhì)量，單位為Kg；

Drag：游戲?qū)ο筮\動時受到的空氣阻力，0表示沒有空氣阻力，阻力極大時游戲?qū)ο髸⒓赐Ｖ惯\動；

AngularDrag：游戲?qū)ο笮D(zhuǎn)時的角阻力，數(shù)值意義與Drag一樣；

UseGravity：游戲?qū)ο笫欠袷艿街亓Φ淖饔?，默認勾選表示應用重力；

Constraints：剛體約束8.

物理系統(tǒng)Physics--碰撞器Collider碰撞器定義游戲物體在發(fā)生物理碰撞時的形狀，兩個游戲?qū)ο蟀l(fā)生碰撞時，碰撞器可以產(chǎn)生系統(tǒng)默認的碰撞產(chǎn)生的物理效果。

通常Collider會與Rigidbody一起使用，沒有碰撞器組件的剛體物體相遇時，會相互穿過。Unity的碰撞器分為兩類：基本碰撞器和非基本碰撞器?；九鲎财靼˙oxCollider（盒碰撞器）、SphereCollider（橢圓碰撞器，Sphere自帶的碰撞器）、CapsuleCollider（膠囊碰撞器，Capsule自帶的碰撞器）等；非基本碰撞器包括WheelCollider（車輪碰撞器）、MeshCollider（網(wǎng)格碰撞器，Plane自帶的碰撞器）等。

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2.3操作實例：野外地形的制作１．創(chuàng)建一個新的場景

File>NewScene２．導入Unity自帶的標準資源包Environment

AssetStore頁面的搜索框中輸入standardAssets，頁面中選擇第一個下載；下載完成后，直接點擊import按鈕。

Project視圖中的Assets文件夾下新增加了一個StandardAssets文件夾，其下包含：2D、相機（Cameras）、角色（Characters）、跨平臺輸入（CrossPlatformInput）、效果（Effects）、環(huán)境（Environment）、粒子系統(tǒng)（ParticleSystems）、原型（Prototyping）、實用工具（Utility）和車輛（Vehicles）等文件夾。

Project視圖中的Assets>StandardAssets>Environment文件夾中提供了地形系統(tǒng)設(shè)計中需要的樹木、花草、水等資源紋理貼圖；３．導入外部資源包點擊菜單Assets>ImportPackage>CustomPackage；文件選擇框中選擇以“.unitypackage”為擴展名的資源；在ImportUnityPackage對話框中點擊“All”按鈕后，再點擊“Import”按鈕；Project視圖中的Assets文件夾下新增加了一個TerrainAssets文件夾4．Scene場景中創(chuàng)建一個Terrain游戲?qū)ο?/p>

Hierarchy面板下的Create>3DObject>Terrain；調(diào)整攝像機的角度到合適位置，以便觀察地形的變化；5．地形系統(tǒng)的工具按鈕創(chuàng)建相鄰地形圖：在當前地形圖的四邊增加新的地形圖，可形成不規(guī)則形狀的地圖；地形繪制種樹工具：在Terrain中添加樹木。細節(jié)繪制：用于添加草叢、花和其他小物體（例如巖石）。地形設(shè)置：Terrain的參數(shù)設(shè)置面板6．地形設(shè)置－－Resolution單擊地形設(shè)置按鈕，找到MeshResolution

設(shè)置地形寬度（TerrainWidth）：500

長度（TerrainLength）：500

高度（TerrainHeight）：6007．繪制地形的第一層紋理Inspector面板中，單擊Terrain下的PaintTerrain工具，選擇paintTextures，點擊按鈕EditTerrainLayers>CreateLayer，彈出的SelectTexture2D對話框中選擇一種Grass的紋理貼圖點擊添加的紋理圖，修改Tilling值：X—10、Y—10，使草地效果更接近真實實景。8．繪制地形中的道路再次給地形系統(tǒng)添加一個紋理貼圖，用于繪制地形中的道路；調(diào)整筆刷大?。˙rushSize）和筆刷透明度（Opacity）的值后，用筆刷在地形系統(tǒng)下繪制道路。9．整個地形向上抬高在Terrain的Inspector面板中，單擊Terrain下的PaintTerrain工具，選擇SetHeight，將Height設(shè)置為20，然后單擊FlattenTile按鈕，此時整個地形就會向上抬高20個單位，為制作地形系統(tǒng)的湖泊做準備；10．繪制山脈：在Terrain的Inspector面板中，單擊Terrain下PaintTerrain工具，選擇Raise/LowerTerrain按鈕，選擇不同的筆刷樣式，設(shè)置不同的BrushSize大??；直接在Scene視圖中單擊鼠標左鍵或者按住鼠標左鍵拖動，即可繪制不同的山脈；按住Shift按鈕，同時拖動鼠標左鍵，可降低地形高度，用來制作湖泊。使用SmoothHeight工具，對地形進行整體平滑過渡處理，使景觀柔和并減少突然變化的外觀。11．添加樹木單擊PlaceTrees按鈕－－EditTrees按鈕－－選擇AddTree選項－－選擇樹的貼圖，添加到地形系統(tǒng)中；

TreeDensity參數(shù)用來調(diào)節(jié)樹的密度

TreeHeight參數(shù)用于設(shè)置樹的高度范圍；12．添加水效果在Project視圖中的Environment文件夾下的Water文件夾中，找到水資源的預設(shè)體WaterProDaytime