虚拟现实（VR）交互程序设计

基于Unity 3D 开发引擎，介绍Unity 基础、Unity 脚本程序基础、虚拟现实（VR）交互场景的创建、Unity 图形界面系统、Shuriken 粒子系统、物理引擎、Mecanim 动画系统和Unity 虚拟现实（VR）典型处理技术。

通过两个实际案例（三维贪吃蛇小游戏和三维虚拟样板间设计）的讲解，帮助读者从操作层面深入了解和学习虚拟现实（VR）技术，找到进入虚拟现实（VR）领域的入口。

通过本书内容的学习，可使读者深入了解虚拟现实（VR）开发技术在不同领域的具体应用。

近年来，Android、iOS、Web等平台上的游戏发展十分迅猛，深受玩家喜爱，已然成为带动游戏产业发展的新生力量。相比于2D游戏，3D游戏在视觉效果上更占优势，因而更被玩家所青睐，这也加大了对3D游戏开发人才的需求。

随着虚拟现实（Virtual Reality，VR）、增强现实应用的兴起，这些领域需要大量的3D开发人员，相关领域的公司求贤若渴，但人才供应不足，3D开发人员的缺口很大。这些因素大大激发了广大学子学习3D开发技术以及很多院校开设这方面课程的热情。

虚拟现实之所以受到广泛的关注，是因为它带来的逼真沉浸感体验让世界无法说不。虚拟现实的内容目标是追求体验的沉浸感，而这种沉浸感的实现，需要VR内容和交互方式共同配合来完成。VR技术正在颠覆着越来越多的行业，改变着我们的生活，甚至我们的世界。医疗、教育、旅游、军事、工业、航空航天等领域都受惠于VR产业。也许在未来，每一个行业都将受到VR的影响，每个人都会用VR，每个屏幕都将被VR所替代。

当下3D游戏及其应用的开发，方便、高效地采用Unity 3D开发引擎。Unity 3D是由Unity Technologies公司开发的一款用于轻松创建三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等互动内容的多平台的综合性3D开发工具，也是一个全面整合的专业游戏引擎。

为了便于学生的学习以及高校相关课程的开设，作者编写了一本基于Unity 3D开发引擎的教材。本书最后两章选取了实际案例进行讲解，使读者从操作层面去深入了解和学习VR技术，找到进入VR领域的入口。

本书共分10章：

1～8章是Unity引擎基础：主要介绍Unity基础、Unity脚本程序基础、虚拟现实交互场景的创建、Unity图形界面系统、Shuriken粒子系统、物理引擎、Mecanim动画系统和Unity虚拟现实典型处理技术等。

9～10章是VR综合案例开发，具体包括：

（1）贪吃蛇小游戏：本案例综合C#语言和Unity 3D的光照系统、物理系统、音效系统、坐标系、游戏组件、预制体等知识点，使读者快速掌握一个Unity 3D游戏开发的流程，并对VR开发的知识体系有一个初步的了解。

（2）三维虚拟样板间设计实例，针对虚拟现实在房地产领域样板间应用方面的开发、制作进行全面讲解，包括自动观赏和主动观赏等操作控制，墙纸和材质的替换交互，激发用户的参与性等。

本书可以帮助读者纵览虚拟现实行业的主要知识、主要软件，并能尽快上手，参与实际制作。因章节有限，本书对于有些基础知识或方法没有做过多详细的介绍。读者也可以根据实际情况进行章节选学。

“智慧职教”资源学习平台提供该课程的学习和交互。注册登录后，通过进一步地交互学习，读者可深刻感受VR技术带来的无穷想象。“智慧职教”资源学习平台网址如下：

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

由于编者知识有限，书中难免有不妥之处，恳请广大读者批评指正。

编 者

2018年6月

前言
第一部分　Unity引擎基础
第1章
Unity基础 2
1.1　初识Unity 2
1.1.1　什么是Unity 2
1.1.2　Unity的应用 2
1.2　Unity集成开发环境搭建 3
1.2.1　Unity下载 3
1.2.2　Unity安装 4
1.2.3　登录 7
1.3　Unity集成开发环境 9
1.3.1　项目的创建与保存 9
1.3.2　菜单栏 11
1.3.3　打开示例工程 13
1.3.4　工具栏 15
1.3.5　常用工作视图 19
1.4　游戏对象与组件 23
1.4.1　创建游戏对象 24
1.4.2　常用组件 25
1.5　Prefabs 25
1.5.1　Prefabs的概念 25
1.5.2　创建Prefabs 26
1.5.3　使用Prefabs 27
1.6　简单三维场景搭建 27
本章小结 33
第2章
Unity脚本程序基础 34
2.1　Unity脚本概述 34
2.2　创建并运行脚本 34
2.2.1　创建脚本 34
2.2.2　编辑脚本 36
2.2.3　运行脚本 39
2.3　常用脚本API 40
2.3.1　Vector3类 40
2.3.2　Input类 42
2.3.3　Transform组件 45
2.3.4　Time类 47
2.3.5　Mathf类 48
2.4　Unity脚本案例 49
本章小结 53
第3章
虚拟现实交互场景的创建 54
3.1　光照 54
3.1.1　光照基础 54
3.1.2　光照窗口 58
3.1.3　光照模式 60
3.1.4　阴影 62
3.2　摄像机 63
3.2.1　摄像机基础 63
3.2.2　摄像机的切换 65
3.3　天空盒 67
3.3.1　天空盒基础 67
3.3.2　天空盒的使用 68
3.3.3　天空盒案例 70
3.4　地形系统 72
3.4.1　创建地形 72
3.4.2　绘制地形 75
3.4.3　添加地形纹理 77
3.4.4　添加树木和植被 79
3.4.5　添加水特效 80
3.4.6　添加雾特效 82
3.5　音效 82
3.5.1　音频组件 83
3.5.2　音频使用案例 84
本章小结 86
第4章
Unity图形界面系统 87
4.1　UGUI概述 87
4.1.1　精灵Sprite 87
4.1.2　画布Canvas 90
4.2　UGUI控件 93
4.2.1　图像Image 93
4.2.2　原始图片Raw Image 94
4.2.3　面板Panel 94
4.2.4　文本Text 95
4.2.5　按钮Button 96
4.2.6　输入区域InputField 98
4.2.7　开关控件Toggle 99
4.2.8　滑动条Slider 101
4.2.9　滚动条ScrollBar 101
4.3　Rect Transform组件 102
4.3.1　轴心点Pivot 103
4.3.2　锚点Anchors 103
4.4　案例训练——简单游戏开始界面的制作 105
本章小结 112
第5章
Shuriken粒子系统 113
5.1　粒子系统的创建 113
5.2　粒子系统界面 114
5.3　粒子系统参数 116
5.4　案例训练——制作简单爆炸效果 124
本章小结 135
第6章
物理引擎 136
6.1　刚体 136
6.1.1　添加刚体 136
6.1.2　刚体属性 138
6.1.3　刚体常用方法 140
6.2　碰撞器 141
6.2.1　碰撞器的类型 141
6.2.2　碰撞器的使用 142
6.2.3　碰撞事件 143
6.2.4　触发器 146
6.3　物理材质 150
6.3.1　反弹系数 150
6.3.2　摩擦系数 152
6.4　射线 155
6.4.1　创建射线 155
6.4.2　射线相关方法 157
本章小结 160
第7章
Mecanim动画系统 161
7.1　Mecanim动画系统概述 161
7.1.1　Mecanim工作流 161
7.1.2　常用3D建模软件 161
7.1.3　模型导入 162
7.2　使用人形角色动画 163
7.2.1　创建Avatar 164
7.2.2　配置Avatar 164
7.2.3　配置Muscle 166
7.3　动画控制器 167
7.3.1　Animator组件 168
7.3.2　Animator Controller 168
7.3.3　动画状态机 169
7.3.4　动画过渡 169
7.3.5　Animation Clip 179
7.4　人形动画的重定向 184
7.4.1　重定向的原理 184
7.4.2　重定向的应用 184
本章小结 185
第8章
Unity虚拟现实典型处理技术 186
8.1　全局光照技术 186
8.1.1　使用预处理光照 186
8.1.2　烘焙环境遮掩 187
8.1.3　光照探测器 188
8.2　导航网格寻路技术 191
8.2.1　Navigation组件面板 192
8.2.2　Nav Mesh Agent组件 193
8.2.3　自动寻路案例 193
本章小结 204
第二部分　VR综合案例开发
第9章　
贪吃蛇小游戏 206
9.1　游戏场景搭建 206
9.2　游戏主体控制 208
9.2.1　控制蛇移动 208
9.2.2　控制蛇身体跟随 210
9.2.3　摄像机跟随 212
9.2.4　控制蛇吃食物 212
9.2.5　控制蛇身体变化 216
9.3　添加其他元素 219
9.3.1　显示积分 219
9.3.2　添加音效 222
9.4　发布程序 224
9.4.1　应用程序打包 224
9.4.2　发布到Android平台 226
本章小结 229
第10章　
三维虚拟样板间设计 230
10.1　策划与准备工作 230
10.1.1　虚拟样板间的交互设计 230
10.1.2　创建样板间模型 231
10.1.3　设计制作UI素材 240
10.2　在Unity中搭建场景 240
10.2.1　导入模型 240
10.2.2　创建UI布局 242
10.3　实现交互功能 243
10.3.1　设置摄像机 243
10.3.2　编写交互功能脚本 246
10.4　添加其他元素 254
10.4.1　添加天空盒 254
10.4.2　添加背景音乐 255
10.5　发布程序 256
本章小结 259
参考文献 260

1. Python语言程序设计教程 [郭其标 房宜汕]
2. 人工智能应用基础 [主编 杨缨 李佳]
3. 中华水文化（慕课版）（第二版） [毕雪燕 杨华轲 罗玲谊 等编著]
4. 电路与电子技术Ⅱ——电路分析基础 [主编 陈晓 金哲]
5. 人工智能概论（第二版） [主编　任云晖　丁红　徐迎春 ]
6. 信息时代美育之道 [主编　刘宏宇　黎娅]
7. 数字媒体交互设计项目式教程（微课版） [主编　苏陆]
8. Amazing！儿童英语自然拼读分级教材（全8册） [王玲　编著]
9. Spark大数据处理技术 [主编　刘仁山　周洪翠　庄新妍]
10. Python程序设计 [李国燕 王新强 刘佳 等编著]
11. Python程序设计项目化教程（活页式） [主编　卢凤伟]
12. 人工智能算法与实践 [主编　梁琨　张翼英]
13. 计算机网络技术项目化教程（微课版） [主编 王艳萍 安华萍]
14. 数据清洗 [黄源　刘智杨　孙大松]
15. 电路设计与PCB制作实操教程 [主编 周永宏]
16. 电路与电子技术Ⅰ—数字电子技术 [主编 郑玉珍 王淑琴]
17. Java编程基础案例式教程 [主编 陈艳华 唐春兰]
18. Python语言同步案例习题精解 [主编 肖朝晖]
19. Excel在会计工作中的应用（第三版） [主 编 赵艳莉 耿聪慧]
20. 应用数学 [主编 刘东海 刘丽瑶]
21. Web用户界面设计与制作 [主编 赵娟]
22. 虚拟现实技术导论（微课版） [主编　汪萍　蔡金凤]
23. 计算机网络基础创新教程（模块化+课程思政版） [主编 唐继勇 李旭]
24. 计算机应用技术基础案例教程 [主编 周丽娟 王璐]
25. Unity应用开发与实战（微课版） [主 编 程永恒]
26. PHP程序设计项目化教程 [主 编 杜海颖]
27. 简单易懂的Python入门教程 [［日］大泽文孝　著]
28. Python数据分析之道——Thinking in Pandas [[美]汉娜·斯捷潘内克（Hannah S]
29. 文学基础与影视欣赏 [杨华轲 朱伟利 毕雪燕 罗玲谊]
30. 路由交换技术项目化教程 [主编　范国娟]