VR硬件SDK开发基础第一天

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一、课程安排

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二、虚拟现实概述

1.虚拟现实技术

虚拟现实技术(英文名称：Virtual Reality，缩写为VR)，又称虚拟实境或灵境技术，是20世纪发展起来的一项全新的实用技术。虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术，其基本实现方式是以计算机技术为主，利用并综合三维图形技术、多媒体技术、仿真技术、显示技术、伺服技术等多种高科技的最新发展成果，借助计算机等设备产生一个逼真的三维视觉、触觉、嗅觉等多种感官体验的虚拟世界，从而使处于虚拟世界中的人产生一种身临其境的感觉 [9]  。随着社会生产力和科学技术的不断发展，各行各业对VR技术的需求日益旺盛。VR技术也取得了巨大进步，并逐步成为一个新的科学技术领域。 [1] 

2.虚拟现实硬件技术产业链

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3.虚拟现实应用领域

虚拟现实技术主要应用于教育、军事、工业、艺术与娱乐、医疗、城市仿真、科学计算可视化等领域。

由于能够再现真实的环境，并且人们可以介入其中参与交互，使得虚拟现实系统可以在许多方面得到广泛应用。随着各种技术的深度融合，相互促进，虚拟现实技术在教育、军事、工业、艺术与娱乐、医疗、城市仿真、科学计算可视化等领域的应用都有极大的发展。

传统的教育方式，通过印在书本上的图文与课堂上多媒体的展示来获取知识，这样学习一会儿就渐显疲惫，学习效果较差，然而玩过英雄联盟的同学都知道此游戏为什么如此吸引人，本质就是回到场景，参与其过程。

虚拟现实技术能将能将三维空间的事物清楚的表达出来，能使学习者直接，自然地与虚拟环境中的各种对象进行交互作用。并通过多种形式参与到事件的发展变化过程中去，从而获得最大的控制和操作整个环境的自由度。

三、HTC Vive

1.HTC Vive简介

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2.HTC Vive主体硬件

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3.HTC Vive主机配置

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4.HTC Vive软件配置

Steam平台官网 store.steampowered.com/

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5.Steam VR

1.Steam VR和OpenVR的关联

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2.Steam VR支持的平台

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3.Steam VR plugin目录结构

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Plugins
    /*这个文件夹存放一些Steam VR的信息*/
    ——penvr_api.bundle　　　　　　 
        ——Contents
        /*Steam VR底层的c++文件*/
        ——x86　　　　　　　　　　　　
        /*SteamVR C#调用底层c++的接口*/
        openvr_api.cs　　　　　　　　　
SteamVR
    /*这个目录下的脚本都是用来定制SteamVR插件中某些脚本在Unity中的Inspector界面及功能的*/
    ——Editor　　　　　　　　　　　　　
        /*定制SteamVR_Camera.cs这个脚本在Inspector中的显示效果*/
        SteamVR_Editor.cs
        /*定制SteamVR_RenderModel.cs脚本在Inspector中的功能*/
        SteamVR_RenderModelEditor.cs　　　　　
        /*定制SteamVR_SkyBox.cs在Inspector中显示的属性*/
        SteamVR_SkyboxEditor.cs　　　　
        /*用来检查插件的更新*/　　
        SteamVR_Update.cs　　　　　　　
    /*这个文件夹下面放着一些工具脚本*/　　　　　 　　
    ——Extras　　　　
        /*这个脚本用来检测物体是否被用户所凝视*/　　　　　　　　　
        SteamVR_GazeTracker.cs 　　　　
        /*通过手柄指向来产生一条激光束*/
        SteamVR_LaserPointer.cs　　　　　　　　　
        /*示例场景中扔物体的脚本*/
        SteamVR_TestThrow.cs　　　　　　
        /*示例场景中跟踪相机的脚本*/
        SteamVR_TestTrackedCamera.cs　　
    /*存放示例demo的材质体*/　　
    ——Materials
    /*存放SteamVR预制体*/　　
    ——Prefabs
        /*相机预制体*/　
        [CameraRig]
        /*状态相关的overlay显示预制体*/　
        [Status]
        /*SteamVR_Render预制体*/　
        [SteamVR]
    /*一些自带的shader*/　
    ——Resources
    ——Scenes
    /*SteamVR核心脚本*/　
    ——Scripts
        /*SteamVR的封装类*/
        SteamVR.cs
        /*SteamVR的核心相机类*/
        SteamVR_Camera.cs
        /*SteamVR相机翻转*/
        SteamVR_CameraFlip.cs
        /*SteamVR相机网格隐藏*/
        SteamVR_CameraMask.cs
        /*声音控制类*/
        SteamVR_Ears.cs
        /*外部相机*/
        SteamVR_ExternalCamera.cs
        /*场景进行渐显或者渐隐的类*/
        SteamVR_Fade.cs
        /*跟踪设备的扫描范围*/
        SteamVR_Frustum.cs
        /*关节反身运动*/
        SteamVR_IK.cs
        /*场景切换类*/
        SteamVR_LoadLevel.cs
        /*菜单类*/
        SteamVR_Menu.cs
        /*overly封装类*/
        SteamVR_Overlay.cs
        /*运动区域*/
        SteamVR_PlayArea.cs
        /*Vive渲染流程控制的核心类*/
        SteamVR_Render.cs
        /*设置天空盒*/
        SteamVR_Skybox.cs
        /*做球形投影的类*/
        SteamVR_SphericalProjection.cs
        /*头盔上的前置相机*/
        SteamVR_TrackedCamera.cs
        /*跟踪设备管理类*/
        SteamVR_TrackedObject.cs
        /*工具类，包括事件系统，Transform等等*/
        SteamVR_Utils.cs
    /*常用的纹理*/
    ——Textures

4.SteamVR中的动作（Action）

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1.input动作编辑窗口

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2. SteamVR的动作类型

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3.添加一个新动作

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5.将动作与控制器的按键进行绑定

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设置默认值并添加fire动作并保存个人按键设置

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打开InteractionSystem文件夹中的场景进行测试

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打开测试窗口判断动作是否被绑定

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6.通过脚本获取SteamVR2.x中动作的输入

1.基本Action类和动作类型的比较

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2.脚本编辑监听动作变化

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using Valve.VR;//引入StreamVR的命名空间  

public class ActionDemo : MonoBehaviour
{
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        //第一种方式使用动作类上的事件监听函数对动作进行监听
        SteamVR_Actions.default_fire.AddOnStateUpListener(fireAttack,SteamVR_Input_Sources.Any);//参数一表示事件函数，参数二表示监听对应触发的控制器按键
        //第二种方式使用添加事件的方式 
        SteamVR_Actions.default_fire.onStateUp += onFireAttack;
    }

    private void onFireAttack(SteamVR_Action_Boolean fromAction, SteamVR_Input_Sources fromSource)
    {
        print($"由事件处理，{fromSource}触发");
    }

    private void fireAttack(SteamVR_Action_Boolean fromAction, SteamVR_Input_Sources fromSource)//参数一表示获取到的动作，参数二表示触发的按键
    {
        print($"由事件处理，{fromSource}触发");
    }

}

7.SteamVR中的Interaction System(交互系统)

1.SteamVR官方文档valvesoftware.github.io/steamvr_uni…

2.了解Interaction System

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3.Interaction System文件目录

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4.Player类功能介绍

-Player类是一个单例，意味着在一个场景中只有一个Player对象。
-Player主要功能是持续追踪手柄和头显。
-它可以在整个项目中全局访问，并且交互系统的许多方面都假定Player对象始终存在于场景中。
-不管是VR模式还是2D fallback模式，它都保持追踪。
-通过Player类使用访问器允许其他组件以类似的方式运行，而不知道是否正在使用VR头显或鼠标/键盘。

image.png 接下来我们利用Player类单例模式的特点获取左手的移动时的速度

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using Valve.VR.InteractionSystem;//引入交互系统的命名空间
public class ActionController : MonoBehaviour
{
    void Update()
    {
        //使用单例模式获取左手控制器移动的速度
        Vector3 leftHandVolecity = Player.instance.leftHand.GetTrackedObjectVelocity();
        print("左手控制器的速度为"+leftHandVolecity);
        
    }
}

5.位置传送：Teleporting模块的使用

1.Teleport预制件
场景里必须要挂有Teleport脚本,是个单例里面是瞬移的一些逻辑处理,这个也是做好的预制体
pointerValidColor:指向可瞬移区域/点的射线颜色
pointerInvalidColor:指向不可瞬移区域的射线颜色
pointerLockedColor:指向已锁定的瞬移区域/点的射线颜色
teleportFadeTime:瞬移过度时间

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2.TeleportArc
**segmentCount**:射线小线段的数量  
**thickness**:宽度  
**arcDuration**:弧度  
**segmentBreak**:每个小线段的生成间距时间  
**arcSpeed**:速度  
**material**:材质球
3.瞬移类型
（1）TeleportArea

TeleportArea就是一个plane,TeleportArea脚本上面有两个字段
Locked:勾上此区域变成不可瞬移
Marker Active:勾上只有瞬移的时候才会显示此区域,不勾会一直显示

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（2）TeleportPoint
Locked:勾上此区域变成不可瞬移
Marker Active:勾上只有瞬移的时候才会显示此区域,不勾会一直显示
TeleportPointType:MoveToLocation瞬移到此地点 , SwitchToNewScene跳转场景
Title:提示文字
SwitchToScence:跳转的场景,具体代码没有实现,自己补充
PlayerSpawnPoint:勾选,运行时会自动传送到这个地点

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4.实现场景的跳转

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image.png 修改TeleportPoint中TeleportToScene的代码逻辑

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6.基本3D物体交互：Interactable组件详解

在正式进入手柄和物体的接触式交互之前，先来讲解一个非常重要的交互组件-Interactable，该组件是物体触摸、拾取、使用的前提条件。

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Active Action Set On Attach：在拾取物体时激活的动作集
Hide Hand On Attach：拾取物体时是否隐藏手
Hide Skileton On Attach：拾取物体时是否隐藏骨骼
Hide Controller On Attach：拾取物体时是否隐藏控制器
Hand Animation On PickUp：拾取物体时手部动画（与SteamVR_Skeleton_Poser配合使用）
Set Range Of Motion On PickUp：设置手部拾取的运动状态
Use Hand Object Attachment Point：指定使用手的附着物体的位置点，还是直接使用手的位置作为挂载点
Attach Ease In：开启缓动
Snap Attach Ease In Time：缓动时间
Snap Attach Ease In Completed：发送缓动完成事件
Hand Follow Transform：手部跟随对象
Highlight On Hover：悬停在游戏物体上时，游戏物体高亮（包含所有子物体）
Hide Hightlight：不参与高亮的游戏物体列表
Hover Priority：层级，数值越大，Hover越优先
要实现游戏物体的抓取需要挂载Throwable脚本

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attachment抓取状态标记

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Attachment Offset：抓取偏移局部坐标点
Release Velocity Style：松开物体时力的来源
NoChange：无变化，物体自身刚体的力 GetFromHand：来自手的世界空间力
ShortEstimation：瞬时预估，根据最后时刻的力估计
AdvanceEstimation：高级预估，根据所受的力的最佳平均值来估计
Release Velocity Time Offset：当力的来源为手时，获取力的时间偏移量
Scale Release Velocity：松开力的缩放
Restore Orginal Parent：松开时回到原有父节点下

7.InteractionSystem中的UI交互：UIElement组件的使用

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