Unity AR-VR虚拟现实开发基础（第2版）课件 第4章 创建数字虚拟世界

Unity3d的内置对象和工具目录基本几何体地形引擎天空盒Unity资源包基本几何体基本几何体Unity引擎为我们提供了许多基础的几何体，比如说正方体、圆柱体、球体、胶囊体、平面、四边形等。可以使用这些基本的几何体来快速制作游戏的基本原型，包括物品和场景等。基本几何体地形引擎地形引擎Unity中内置了一个地形引擎系统，可以让开发者快速给游戏添加基础的地形地貌。和3D模型不同，在游戏运行时，编辑器中的地形渲染经过了高度优化，减少了对系统资源的消耗。当然，这套地形引擎系统对开发者也是十分的友好，通过使用内置的相关工具，开发者可以在很短的时间内快速创建大场景的地形。第三方地形编辑器除了使用Unity内置的地形编辑器，在AssetStore中还有一些非常优秀的第三方地形编辑插件，如Gaia。使用该插件可以快速创建非常复杂但效果很接近真实的地形天空盒什么是天空盒天空盒我们在玩游戏的时候，尤其是野外的大场景中，要想更逼真离不开三维天空系统。要用程序来模拟无边无际的天空是不可能的，而聪明的前辈们自然也想到了用“天圆地方”这种古代人们对于天空的认识来作为三维天空设计思想。如何更换场景中的天空盒更换天空盒Step1.创建新项目和场景Step2.从Asset

Store中下载天空盒，Skybox

Volume

2(Nebula)，或其它Step3.将所下载的天空盒导入到场景中Step4.在Window-Rendering-Lighting

Settings中设置Environment下的Skybox

Material下载天空盒设置天空盒将SkyboxMaterial设置为下载的天空盒资源包的导入与导出资源包导入和导出1.创建并导出unitypackage2.导入已有的unitypackage

Unity3d的光照系统王寒目录什么是光照系统不同光源对象的简介什么是全局光照光照探头和反射探头什么是光照系统Unity光照系统从字面意思理解，光照系统的作用就是给我们的场景带来光源，用于照亮场景。一个五彩缤纷的游戏场景肯定要比一个漆黑一片的游戏场景更具吸引力，想让游戏场景变的更漂亮，光照系统是必不可缺的。Unity光照系统组成部分Unity光照系统主要由灯光组件（4个灯光组件，2个特殊功能组件）以及Lighting面板组成。不同光源对象的简介DirectionalLightPointLightSpotLightAreaLight什么是全局光照全局光照在一个封闭空间内，两个玻璃球体互相反射。全局光照极大程度提升了场景中光照的真实性，但这种程度的实时计算是非常消耗资源的。光照探头和反射探头Why?当场景中的灯光烘焙后，光照信息和阴影都变成“静止”的了。如果场景中有动态的物体，比如可以自由行走的角色，那角色岂不是没有阴影了？这个问题我们该怎么解决呢？这个时候就需要用到LightProbe（光照探头）和ReflectionProbe（反射摊手）了。光照探头的作用是收集附近的光照信息，并对探头范围内的对象进行实时渲染。LightProbesReflectionProbes效果图反射探头和它相似，它的作用是收集附近的反射信息，并反射到范围内的对象上，可以用来提升场景中的灯光效果。Unity3d中的粒子系统王寒目录什么是Shuriken粒子系统怎么样添加粒子系统什么是粒子系统什么是粒子系统粒子系统（particlesystems）中的粒子究竟指的是什么？游戏引擎中的粒子当然不是指质子、中子、电子甚至夸克这样的微观粒子，而是很小很简单的2D图像或者3D网格模型。在粒子系统中，通过各种设置让微小的粒子以某种特定的形态展示出来，就形成了粒子特效。从这一点来看，粒子系统中的粒子就如同空气中的灰尘或者微小颗粒。当大量的粒子聚集在一起时，就会形成我们所期待的各种酷炫效果。ShurikenUnity3d中的粒子系统ParticleSystem怎样添加粒子系统添加粒子系统在Hierarchy视图中右键Effects→ParticleSystemUnity3d中的Shader王寒目录什么是ShaderUnity中的标准Shader自定义Shader什么是Shader什么是Shader

在计算机图形学中，着色器（Shader）是指专用于渲染着色的计算机程序，其作用是设置图像的光照、阴暗和色彩等。着色器通常以极高的灵活性在图形硬件上计算所渲染的效果。大多数的着色器在编码时是针对图形处理单元（GPU）的，着色器编程语言通常可用于编写GPU渲染管道。通过着色器中预定义的算法，可以动态修改图像显示的像素、顶点、纹理等元素的位置、色调、饱和度、明亮度和对比度等等。Unity3d中对象的渲染在Unity3D中，对游戏对象的渲染是通过材质(Materials）、着色器（shaders）和纹理（Textures）共同完成的。三者的关系非常紧密，共同作用于游戏对象，才形成了丰富多彩的游戏世界。材质用于定义物体的表面是如何渲染的，包括所使用的纹理贴图、表面铺设，以及色彩变化等等。材质的可用设置选项取决于其所使用的着色器。Unity3D中的着色器其实是小的代码片段，其中包含了各种数学运算和算法，其作用是基于材质的设置和光照输入来计算每个像素点的色彩和其它属性。纹理贴图其实就是位图。材质中可能包含了到纹理的引用，因此材质所使用的着色器可以在计算物体表面色彩的时候使用纹理贴图。除了用于呈现物体表面的基本色彩（albedo），纹理还可以表现材质表面的其它方面，比如反射或粗糙程度等。Unity中的标准Shader使用Shader示例创建新项目使用Shader步骤一在Assets文件夹下右键Create→Shader→StandardSurfaceShader使用Shader步骤二然后导入一张图片使用Shader步骤三右键创建Material“Cube”使用Shader步骤四在Material的Shader下选择“Cunstom/MyShader”使用Shader步骤四选中右侧Select，在里面添加我们的图片使用Shader步骤五在场景中创建一个Cube物体，最后再将我们的“CubeMaterial”材质球拖拽到Cube上自定义Shader自定义ShaderUnity3D支持两种类型的shader：表面着色器，以及顶点/片元着色器。不管是哪种类型的shader。Unity3D中的shader通常使用ShaderLab语言来编写，在shader的代码中可以用多个SubShader部分，Unity将依序执行这些给GPU的指令，直到找到可以兼容你所使用的显卡的代码段。考虑到游戏的跨平台支持性，这一点是非常有用的。为了让开发人员更轻松的开发自定义shader,Unity3D从Unity2018.x版本开始正式支持ShaderGraph，可以通过可视化界面轻松实现着色器的创建和编辑。ShaderGraph还支持LWRP和HDRP，甚至支持自定义的pipeline。

使用地形编辑器创建场景中的地形（实战案例）王寒目录案例描述案例实施案例描述案例描述在很多3D应用和游戏中，除了建筑物之外，我们还需要创建一个模拟的户外数字场景。Unity3D内置了强大的地形编辑器工具，可以轻松创建各种丰富的地形地貌。为了让大家熟悉地形编辑器的使用，我们将一起通过实战学习如何通过地形编辑器来创建简单的地形。案例实施准备工作Step1.创建新项目，MySpaceStep2.下载最新地形编辑器（在Unity3D的编辑器菜单栏中选择Window-PackageManager-TerrainTools）Step3.导入地形资源包和标准资源包（在AssetStore中搜索terraintoolssampleassetpack和standardassets），修复一些简单的bug(删除StandardAssets\Utility\SimpleActivatorMenu.csStep4.下载并导入FreeRealSkies创建地形在编辑器的菜单栏中选中选择GameObject-3DObject-Terrain，就可以在场景中添加一个大的扁平的地形编辑地形在Hierarchy视图中选择Terrain对象，在Inspector视图中单击Terrain组件下的设置按钮将Resolution下的TerrainWidth（地形宽度）和TerrainLength（地形长度）均设置为1200，将TerrainHeight（地形高度）设置为600绘制山脉在工具栏上选择第二个按钮PaintTerrain，然后从下拉列表中选择Raiseorlowerterrain。接下来根据自己的喜好来调整画笔的尺寸或类型，按住鼠标左键不放在地形的特定区域绘制出山脉或凸起的地形添加树木在地形编辑器的工具栏上选择第三个按钮，然后点击EditTrees按钮，选择AddTree,然后选择Broadleaf_Desktop，最后点击Add添加树木接下来按住鼠标左键，在地形中所需要的地方绘制即可添加植被在地形编辑器的工具栏上点击第四个按钮“PaintDetails”，点击下方的EditDetails,点击AddGrassTexture,然后选择某个草地纹理，比如GrassFrond01AlbedoAlpha，最后点击Add确定。添加植被接下来按住鼠标左键不放，在地形中的所需区域添加植被。需要特别注意的是，当我们在场景中添加植被后，如果从比较远的距离去观察，是看不到植被的，只有切换视角到靠近的地方才看得到。这就是所谓的LOD（LevelsofDetail），也就是多细节层次。添加相邻地形有时候我们会觉得当前的地形还不够大，那么需要添加相邻的地形。在Hierarchy视图中选中当前地形对象，在Inspector视图的Terrain工具栏中点击第一个按钮，可以看到在当前地形的周围出现了几个线框，只要点击任何一个线框，就会添加一个相邻的地形。更换天空盒通过菜单打开Window-Rendering-LightingSetting，点击Environment-SkyboxMaterial属性最右侧的小图标，从打开的窗口中选择所需的天空盒素材。创建和使用光源（实战）王寒目录案例描述案例实施案例描述案例描述通过在场景中添加设置不同的光源，可以让场景显得更加丰富多彩，更加贴近真实。为了让大家更直观的了解Unity3D中对不同光源对象的使用，我们将创建一个全新的项目来演示。案例实施案例实施-添加光源Step1.创建一个新项目，命名为MyLightsStep2.添加场景中的物体(通过从菜单栏选择GameObject-3DObject，在场景中添加一些简单的几何体对象)Step3.调整平行光的各项属性（角度，色彩，强度等）Step4.添加点光源，并设置其属性Step5.添加聚光灯，并设置其属性案例实施-设置灯光烘焙1）在Hierarchy视图中选中场景中除了MainCamera和DirectionalLight之外的游戏对象。2）在Inspector视图中，点击Static右侧的下拉箭头，选择ContributeGI。这样就完成了第一步，告诉系统哪些物体需要被烘焙。3）随后选择场景中的DirectionalLight、PointLight和SpotLight，将Mode设置为Baked。现在我们可以开始烘焙了。4）在顶部菜单栏中选择Window-Rendering-LightingSettings，即可打开灯光设置按钮。取消底部AutoGenerate选项的勾选，点击GenerateLighting即可开始烘焙案例实施-设置灯光烘焙稍等片刻烘焙结束后，可以看到场景中的灯光发生了细微变化。接下来运行该场景，在Scene视图中，之前勾选为ContributeGI的对象无法被移动，修改DirectionalLight的角度会发现，对象的阴影并不会改变。修改PointLight的颜色、范围等，同样场景不会有任何改变。 如果场景中的灯光发生了变化，开发者在需要手动再次进行烘焙，场景中的光效才会发生改变。创建雪花飘落的粒子特效王寒目录案例描述案例实施案例描述在有些项目中，我们需要模拟真实世界的环境，比如刮风、下雨、下雪，甚至雷电等等。对于这类环境效果，并不适合使用3d模型的方式来呈现。这个时候，我们需要借助粒子特效来实现自己想要的效果。在这个案例中，我们将一起学习如何使用Unity3D中的粒子系统来创建雪花飘落的特效。在掌握了粒子系统的基本用法之后，开发者还可以尝试创建其它的环境特效。案例描述案例实施开始前的准备Step1.创建一个新项目，命名为SnowFallingStep2.导入所需美术资源（找到snow.png文件并拖动到项目视图中）导入后选中它，在Inspector视图中勾选AlphaIsTransparent，然后点击Apply创建粒子系统Step1.在Hierarchy视图中右键单击，选择Effects-ParticleSystem，从而创建一个新的粒子系统Step2.把新创建的粒子系统更名为SnowFalling，同时需要在Inspector视图中将Transform中Rotation的X值设置为90，从而让粒子效果更改方向创建粒子材质Step1.在Project视图中右键单击，选择Create-Material，并将其命名为SnowMaterialStep2.选中SnowMaterial，在Inspector视图中将Shader的类型默认的Standard更改为Particles-StandardUnlitStep3.此外，还需要把RenderingMode更改为Cutout，从而去掉外轮廓.Step4.将Albedo设置为此前添加的snow.png将粒子材质添加为粒子系统的组件在Hiera