理實(shí)結(jié)合：強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)和實(shí)踐技能相結(jié)合，以職業(yè)能力為立足點(diǎn)，注重基本技能訓(xùn)練。

結(jié)構(gòu)新穎：課堂學(xué)習(xí)目標(biāo)→知識(shí)點(diǎn)詳細(xì)講解→通過(guò)任務(wù)實(shí)施對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)例操作→習(xí)題練習(xí)。

定位準(zhǔn)確：面向虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、數(shù)字媒體技術(shù)等專業(yè)師生及虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的從業(yè)者和愛(ài)好者。

前 言

2021 年，“元宇宙”概念迅速崛起，這也使虛擬現(xiàn)實(shí)這一概念再次被大家廣泛認(rèn)識(shí)。2022年，工業(yè)和信息化部聯(lián)合五部門(mén)共同發(fā)布《虛擬現(xiàn)實(shí)與行業(yè)應(yīng)用融合發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2022—2026年）》，進(jìn)一步推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)的布局。虛擬現(xiàn)實(shí)（含增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)）是新一代信息技術(shù)的重要發(fā)展方向，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的重大前瞻領(lǐng)域，將深刻改變?nèi)祟惖纳�產(chǎn)生活方式。目前，全國(guó)已有多所院校開(kāi)設(shè)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用專業(yè)，人才是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先行力量，也是行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

Unity3D是當(dāng)前業(yè)界領(lǐng)先的虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容制作工具，已經(jīng)逐漸成為虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、游戲開(kāi)發(fā)等相關(guān)專業(yè)的學(xué)生以及從事混合現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)研究的技術(shù)人員必須掌握的軟件之一，也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用專業(yè)優(yōu)選的教學(xué)內(nèi)容。本書(shū)圍繞虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的人才需求與崗位能力要求，基于Unity3D游戲引擎，以知識(shí)點(diǎn)與實(shí)踐案例相結(jié)合的方式進(jìn)行編寫(xiě)，旨在為廣大學(xué)生、從業(yè)者提供更加精練、更有針對(duì)性的輔助材料，希望能夠培養(yǎng)一批合格的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)人才，較好地服務(wù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1．本書(shū)主要內(nèi)容

本書(shū)以理論知識(shí)結(jié)合實(shí)際案例操作的方式編寫(xiě)，全書(shū)共10章。在介紹理論知識(shí)的同時(shí)，會(huì)以具體案例的形式，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力。

第 1 章主要介紹什么是虛擬現(xiàn)實(shí)，首先介紹虛擬現(xiàn)實(shí)的概念和發(fā)展歷程，其次介紹虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用系統(tǒng)組成和主流開(kāi)發(fā)工具。

第 2 章主要介紹虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)，從虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境部署入手，逐步講解Unity3D的界面和操作。

第 3 章主要介紹虛擬現(xiàn)實(shí)中的美術(shù)資源，給出虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的美術(shù)資源規(guī)范，并對(duì)在Unity3D中處理美術(shù)資源的方法進(jìn)行講解。

第4～9章主要介紹基于Unity3D開(kāi)發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的不同系統(tǒng)，包括界面系統(tǒng)、地形系統(tǒng)、動(dòng)畫(huà)系統(tǒng)、粒子系統(tǒng)、物理系統(tǒng)和光照系統(tǒng)。

第10章主要介紹《射柳》原型開(kāi)發(fā)，通過(guò)整合前面各章的知識(shí)點(diǎn)，以實(shí)際案例進(jìn)行綜合訓(xùn)練。

2．本書(shū)編寫(xiě)特點(diǎn)

本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中，以初學(xué)者的思考方式，強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)和實(shí)踐技能的結(jié)合，以職業(yè)能力為立足點(diǎn)，注重基本技能訓(xùn)練，有利于學(xué)生了解完整的虛擬現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程，掌握不同知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系。本書(shū)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生每學(xué)習(xí)一章都能獲得成功的快樂(lè)，從而幫助其提高學(xué)習(xí)效率。

本書(shū)從應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)出發(fā)，首先將學(xué)生應(yīng)該掌握的內(nèi)容以學(xué)習(xí)目標(biāo)的形式在每章開(kāi)頭展現(xiàn)出來(lái)，其次對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)講解，然后通過(guò)任務(wù)實(shí)施的形式對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)例操作，最后在每章末尾配有相應(yīng)的課后習(xí)題，幫助學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)掌握更多有用的技術(shù)和方法，從而使其快速提高技能應(yīng)用的水平。

3．本書(shū)定位

本書(shū)適用于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、數(shù)字媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的師生，也適用于虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的從業(yè)者和愛(ài)好者。

4．致謝

本書(shū)由劉龍任主編（負(fù)責(zé)統(tǒng)稿），安晏輝、程明智任副主編（參與編寫(xiě)）。在本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中，程琪、趙丹萍、王海陽(yáng)、張?zhí)泶T、彭琴、李世龍、田林果、吳瑞琪、岳學(xué)行、桂天一等給予了協(xié)助和支持，此外編者參閱并引用了部分專家學(xué)者的書(shū)籍、文獻(xiàn)等資源，在此一致表示感謝。

由于時(shí)間倉(cāng)促及編者水平有限，書(shū)中難免存在疏漏甚至錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

編 者

2023年3月

前言

第1章 虛擬現(xiàn)實(shí)概述 1
1.1 認(rèn)識(shí)虛擬現(xiàn)實(shí) 1
1.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念 1
1.1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷程 2
1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)組成 4
1.2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)輸入設(shè)備 5
1.2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)輸出設(shè)備 7
1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主流開(kāi)發(fā)工具 10
1.3.1 三維建模和圖像處理工具 10
1.3.2 虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)引擎 10
本章小結(jié) 11
課后習(xí)題 11
第2章 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基礎(chǔ) 12
2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)環(huán)境部署 12
2.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)軟件環(huán)境部署 12
2.1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)硬件環(huán)境部署 20
2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)引擎 31
2.2.1 Unity3D基本工程與操作介紹 31
2.2.2 Unity3D基本概念 40
2.2.3 Unity3D腳本基礎(chǔ) 42
本章小結(jié) 44
課后習(xí)題 45
第3章 虛擬現(xiàn)實(shí)中的美術(shù)資源 46
3.1 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)美術(shù)資源規(guī)范 46
3.1.1 平面美術(shù)資源規(guī)范 46
3.1.2 三維美術(shù)資源規(guī)范 48
3.2 Unity3D中美術(shù)資源的處理方法 53
3.2.1 向Unity3D中導(dǎo)入外部美術(shù)資源 53
3.2.2 Unity3D中的美術(shù)資源處理 55
本章小結(jié) 61
課后習(xí)題 61
第4章 虛擬現(xiàn)實(shí)中的界面系統(tǒng) 62
4.1 UGUI系統(tǒng) 62
4.1.1 UGUI系統(tǒng)概述 62
4.1.2 UGUI基礎(chǔ)控件 64
4.1.3 UGUI高級(jí)控件 66
4.2 UGUI設(shè)計(jì)及交互 70
4.2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)界面設(shè)計(jì) 70
4.2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)界面交互 84
本章小結(jié) 101
課后習(xí)題 102
第5章 虛擬現(xiàn)實(shí)中的地形系統(tǒng) 103
5.1 Unity3D的地形系統(tǒng) 103
5.1.1 Unity3D地形系統(tǒng)概述 103
5.1.2 地形工具介紹 104
5.1.3 環(huán)境特效設(shè)置 110
5.1.4 光影系統(tǒng)設(shè)置 113
5.2 Unity3D場(chǎng)景元素交互 114
5.2.1 設(shè)計(jì)《VR海島迷霧》漫游
場(chǎng)景 114
5.2.2 開(kāi)發(fā)《VR海島迷霧》場(chǎng)景
交互功能 123
本章小結(jié) 137
課后習(xí)題 137
第6章 虛擬現(xiàn)實(shí)中的動(dòng)畫(huà)系統(tǒng) 139
6.1 Unity3D的動(dòng)畫(huà)系統(tǒng) 139
6.1.1 Animation動(dòng)畫(huà)系統(tǒng) 139
6.1.2 Mecanim動(dòng)畫(huà)系統(tǒng) 142
6.2 Unity3D動(dòng)畫(huà)系統(tǒng)工具及動(dòng)畫(huà)創(chuàng)建 146
6.2.1 使用動(dòng)畫(huà)剪輯創(chuàng)建動(dòng)畫(huà) 146
6.2.2 使用動(dòng)畫(huà)控制器創(chuàng)建動(dòng)畫(huà) 151
6.2.3 使用混合樹(shù)創(chuàng)建動(dòng)畫(huà) 159
本章小結(jié) 167
課后習(xí)題 167
第7章 虛擬現(xiàn)實(shí)中的粒子系統(tǒng) 168
7.1 Unity3D的粒子系統(tǒng) 168
7.1.1 Unity3D粒子系統(tǒng)概述 168
7.1.2 Unity3D粒子系統(tǒng)常用工具與
操作 169
7.2 Unity3D粒子元素交互 181
7.2.1 下雪特效案例 181
7.2.2 飛機(jī)噴射尾氣特效案例 184
本章小結(jié) 187
課后習(xí)題 188
第8章 虛擬現(xiàn)實(shí)中的物理系統(tǒng) 189
8.1 Unity3D的物理系統(tǒng) 189
8.1.1 Unity3D物理系統(tǒng)概述 189
8.1.2 Unity3D物理系統(tǒng)組件 190
8.2 Unity3D物理元素交互 211
8.2.1 《Open The Door》案例 211
8.2.2 《公園一角》案例 215
本章小結(jié) 222
課后習(xí)題 222
第9章 虛擬現(xiàn)實(shí)中的光照系統(tǒng) 223
9.1 Unity3D的光照系統(tǒng) 223
9.1.1 Unity3D光照系統(tǒng)概述 223
9.1.2 Unity3D光照系統(tǒng)組件 224
9.2 Unity3D光照元素交互 231
9.2.1 Unity3D實(shí)時(shí)光照 231
9.2.2 Unity3D烘焙光照貼圖 236
本章小結(jié) 240
課后習(xí)題 241
第10章 虛擬現(xiàn)實(shí)《射柳》原型開(kāi)發(fā)實(shí)例 242
10.1 搭建項(xiàng)目運(yùn)行環(huán)境 242
10.1.1 新建3D工程項(xiàng)目 242
10.1.2 導(dǎo)入Steam VR插件包 244
10.2 搭建初始場(chǎng)景并實(shí)現(xiàn)交互 246
10.2.1 初始設(shè)置 246
10.2.2 搭建UI 248
10.2.3 實(shí)現(xiàn)UI交互 251
10.2.4 自定義Steam VR操作按鍵 254
10.3 搭建漫游場(chǎng)景并實(shí)現(xiàn)交互 259
10.3.1 搭建漫游場(chǎng)景 259
10.3.2 實(shí)現(xiàn)瞬移功能 262
10.3.3 實(shí)現(xiàn)擊鼓效果 263
10.3.4 使用Cloth組件實(shí)現(xiàn)風(fēng)吹旗幟
效果 266
10.3.5 設(shè)置提示UI 267
10.3.6 實(shí)現(xiàn)弓箭抓取及碰撞檢測(cè) 269
10.3.7 UI交互設(shè)置 270
10.4 搭建游戲場(chǎng)景并實(shí)現(xiàn)交互 273
10.4.1 搭建游戲場(chǎng)景 273
10.4.2 初始化拿取弓箭 275
10.4.3 使用關(guān)節(jié)組件實(shí)現(xiàn)柳枝浮動(dòng)
效果 277
10.4.4 游戲界面與交互實(shí)現(xiàn) 278
10.4.5 添加夜晚場(chǎng)景 284
10.5 優(yōu)化及打包輸出 288
本章小結(jié) 289
課后習(xí)題 289
附錄 291
參考文獻(xiàn) 296

1. 嵌入式人工智能技術(shù)應(yīng)用（數(shù)字教材） [主編 胡娜 楊國(guó)勇 晏廷榮]
2. Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì) [主編 姜春磊 陳虹潔]
3. C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)與實(shí)訓(xùn)（第二版） [主編 倪燃]
4. Python程序設(shè)計(jì)及實(shí)踐教程 [肖朝暉]
5. C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) [魏琴 劉祖珉 趙仕波 肖陽(yáng)春]
6. C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教程 [張小剛 司春景]
7. 電氣控制與PLC程序設(shè)計(jì)（第二版） [胡冠山]
8. Java Web項(xiàng)目化設(shè)計(jì)實(shí)踐教程 [邱云 曾陳萍]
9. 人工智能開(kāi)發(fā)框架應(yīng)用 [主編 王明超 蘆婭云]
10. C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（第三版） [主編 丁紅 王立新 蔡開(kāi)立]
11. 民航客艙服務(wù)實(shí)用英語(yǔ)教程 [主編 田靜 徐亞玲]
12. Python數(shù)據(jù)分析 [主編　馮志輝　趙磊　李放]
13. 大學(xué)信息技術(shù) [曾翰穎 編著]
14. Python程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用（第二版） [主編 張廣淵]
15. 多維視域下的高校籃球教學(xué)創(chuàng)新研究 [張利超 李寧 著]
16. 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練實(shí)踐教程 [主編 王日華 陳武 黃喆誠(chéng)]
17. 實(shí)用運(yùn)籌學(xué) [主編　邢育紅　于晉臣]
18. 電子技術(shù)（第二版） [主編 覃愛(ài)娜 李飛]
19. C程序設(shè)計(jì)實(shí)踐教程 [劉衛(wèi)國(guó)]
20. C程序設(shè)計(jì)（慕課版） [劉衛(wèi)國(guó)]
21. 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)踐教程（C/C++語(yǔ)言版） [張桂芬 葛麗娜]
22. C++案例項(xiàng)目精講 [主編 楊國(guó)興]
23. 勞動(dòng)爭(zhēng)議處理實(shí)務(wù) [主編 王秀卿 羅靜]
24. 工程數(shù)學(xué) [主編 郭立娟 王海]
25. 語(yǔ)音識(shí)別理論與實(shí)踐 [主編　莫宏偉]
26. 武術(shù)基礎(chǔ)教程 [主編 李代勇 謝志民]
27. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)教程 [主編 張浩軍 趙玉娟]
28. 畫(huà)法幾何與機(jī)械制圖習(xí)題集（多學(xué)時(shí)） [主編 趙軍]
29. SwiftUI完全開(kāi)發(fā) [李智威 著]
30. 電工電子技術(shù)基礎(chǔ) [主編 劉 軍 楊國(guó)龍 劉天成]