VR內(nèi)容開發(fā)現(xiàn)狀以及基于Unity2021.3 + HTC Vive Pro2的VR開發(fā)環(huán)境配置

方 科

（成都師范學院 四川 成都 610000）

0 引言

隨著元宇宙時代的到來，在5G的寬帶提速和延遲降低的優(yōu)勢下，VR的沉浸式體驗以及交互式體驗得到了更加深入的擴展，在越來越多國家政策的支持下，VR產(chǎn)業(yè)不僅僅局限于傳統(tǒng)游戲領域，更涉及到娛樂、工業(yè)、建筑、培訓和教育等各種行業(yè)，獲得了井噴式的發(fā)展[1]。VR產(chǎn)業(yè)大致可以包含硬件、平臺及內(nèi)容制作三大方面。參考智能手機的發(fā)展歷程，短期內(nèi)VR產(chǎn)品硬件研發(fā)確實會提升銷量，但長期來看內(nèi)容生態(tài)繁榮才是制勝關鍵。國內(nèi)各 VR廠商逐漸認識到內(nèi)容生態(tài)建設重要性，開始重點發(fā)力各自應用商店內(nèi)的應用生態(tài)內(nèi)容建設，提升內(nèi)容數(shù)量以及內(nèi)容質(zhì)量[1]。

1 VR內(nèi)容開發(fā)概述

1.1 VR內(nèi)容開發(fā)現(xiàn)狀

VR是一種獨特的媒介。它可以以一種不同于任何其他互動體驗的方式讓用戶沉浸其中，它也是一個快速發(fā)展的領域，具有巨大的潛力。VR強調(diào)的是感官的欺騙，它通過對我們感官的占有和欺騙，讓我們的大腦相信我們到了另外一個地方，VR憑借這種場景還原的能力，在所有與現(xiàn)場相關的場合，都可以發(fā)揮它的作用，在5G、云渲染、云技術等所有與信息技術相關的技術支持下，虛擬現(xiàn)實技術的世界可以更加具體，更像我們所認知的世界，可以讓虛擬世界的我們變得更加的完整和有人性，更加像真實世界的我們[2]。

當前，VR內(nèi)容種類相對單一，以游戲為主。市場研究公司Omdia最新報告顯示，2022年，全球VR內(nèi)容市場收入預計達到31億美元，VR游戲營收占比大約為89%。Omdia表示，短期內(nèi)游戲仍然是消費者使用VR的主要應用場景，隨著元宇宙不斷發(fā)展，視頻和交互式內(nèi)容將逐漸興起[3]。

從2016年開始，提及虛擬現(xiàn)實的國家政策文件不斷出臺，帶動了虛擬現(xiàn)實在游戲、娛樂、工業(yè)、建筑、培訓和教育等行業(yè)的快速增長，對內(nèi)容制作的需求也隨之高漲。根據(jù)Hired的2021年軟件工程師狀況報告，VR/AR工程師也是收入最高的開發(fā)人員之一。

1.2 VR是如何融入XR的

在內(nèi)容制作開發(fā)中，很多編輯器中都只能看到關于XR的各種描述。

實際上XR是一個術語，旨在涵蓋將現(xiàn)實世界與數(shù)字世界融合的所有技術，它包括VR（虛擬現(xiàn)實）、AR（增強現(xiàn)實）和MR（混合現(xiàn)實）。XR中的X分別代表VR、AR、MR中的V、A和M，還可以代表尚未發(fā)明的首字母縮略詞。

VR創(chuàng)造了一個完全替代現(xiàn)實世界環(huán)境的數(shù)字環(huán)境，讓用戶沉浸在數(shù)字世界中，VR需要頭戴式顯示器（HMD），它允許用戶通過兩個鏡頭直接看屏幕。

AR將數(shù)字創(chuàng)建的內(nèi)容疊加到用戶的真實世界環(huán)境中。與VR不同，AR的用戶仍然可以看到他們周圍的真實世界。

MR是三者中最廣泛的術語，因為它可以包括AR和VR的元素。一端是真實的物理環(huán)境，另一端是完全虛擬的環(huán)境，VR更接近虛擬端，AR更接近現(xiàn)實端，而MR將包括之間的大部分。有些應用明顯是VR，有些明顯是AR，如果它不完全符合這兩個定義之一，通常就稱之為MR。

比如下文將提到的XR Interaction Toolkit（XR交互工具包）就是包括了VR、AR、MR的基本插件包。

2 Unity + HTC Vive Pro2開發(fā)環(huán)境配置

2.1 Unity概述

Unity是一個3D、2D、VR和AR實時開發(fā)引擎平臺和編輯器，可以協(xié)作創(chuàng)建沉浸式和交互式體驗的內(nèi)容。它可以提供工具來創(chuàng)建和運營精彩的游戲和其他實時交互體驗，并將它們發(fā)布到各種設備。它支持一次構建內(nèi)容，然后在所有主要的AR、VR、移動、桌面和控制臺平臺上進行部署。

它也是一款國際領先的跨平臺的專業(yè)游戲引擎，Unity平臺提供了一套完善的游戲軟件設計到開發(fā)的完整解決方案，可用于設計、創(chuàng)作、運營任何一款2D或3D游戲，而且還跨平臺支持各種平臺，包括iOS、Android、Windows、Mac等各類硬件平臺，充分體現(xiàn)了Unity強大功能，在使用過程中，它的跨平臺游戲開發(fā)的特性為開發(fā)者解決了大量移植過程中的不必要的麻煩，并且相較于其他游戲的開發(fā)平臺，Unity3D的基于腳本的監(jiān)聽機制使得開發(fā)者僅僅需要編寫相應的游戲腳本即可，由游戲腳本響應Unity系統(tǒng)平臺上的各個模塊的組件，以此實現(xiàn)相應的功能。作為一款商業(yè)游戲引擎，Unity可支持更高級別的引擎功能，在游戲制作后期可以移植和打包，大大方便了開發(fā)者進行使用[4]。

Unity不僅僅是一個領先的實時開發(fā)平臺，它還是一個強大的解決方案生態(tài)系統(tǒng)，我們可以使用其自帶的版本控制系統(tǒng)Plastic SCM控制版本迭代，還可以通過Backtrace處理跨平臺崩潰和異常管理自動響應錯誤等。

Unity編輯器還可以從世界構建、動畫和過場動畫到渲染等與Maya或Blender等工具無縫協(xié)作，可以在同一環(huán)境中快速迭代。并通過可自定義的編輯器支持快速原型制作和可擴展的資源，將高性能C#代碼部署到20多個平臺。

在Unity發(fā)布的游戲行業(yè)報告中，2021年每月使用Unity構建的應用程序的下載量達到了50億，前1000款手機游戲中使用Unity制作的占72%，有50%以上的移動設備、PC和電視游戲是使用Unity制作的，每月使用Unity解決方案創(chuàng)建或者運營的活躍用戶達到了39億，有20多個平臺在運行Unity的制作，190多個國家和地區(qū)有Unity的制作者。

2022年8月9日，Unity宣布已與合作伙伴達成協(xié)議并成立了合資企業(yè)——Unity中國，Unity中國投資后的估值為10億美元，抖音集團、佳都科技、中國移動和阿里巴巴等將參與投資Unity中國。

2.2 HTC Vive Pro2概述

HTC Vive在計算機端開發(fā)，因此它與計算機的交互反映在輸入設備和輸出設備上。HTC Vive是如今市場上較先進，使用較廣泛的VR設備，具有很多其他VR設備無法媲美的地方，比如高分辨率、定位追蹤、強大的SteamVR平臺等，大大方便了HTC Vive的使用[5]。

HTC Vive Pro2是HTC公司的專業(yè)VR頭顯（見圖1）。對比以前的產(chǎn)品，頭顯增加了一個前置的攝像頭，它不僅支持瞳距的調(diào)節(jié)，還支持鏡頭距離的調(diào)節(jié)，并搭載了一套支持拆卸與調(diào)整位置的HI-RES認證耳機，可調(diào)節(jié)的IPD，同時還支持5 K分辨率、120度視場角、120 Hz刷新率。

圖1 HTC Vive Pro2專業(yè)版套裝

專業(yè)版套裝還包含了兩個支持SteamVR追蹤2.0的手柄，以及兩個SteamVR定位器。

2.3 開發(fā)環(huán)境配置

Unity編輯器長期支持版本（LTS）已經(jīng)迭代到2021.3.8f1c1，SteamVR Plugin插件版本已經(jīng)迭代到2.7.3（sdk1.14.15），在過去的內(nèi)容制作中，雖然很困難且效率低下，我們還可以使用VRTK模擬器進行編輯，但在SteamVR Plugin插件更新到2.0之后，已經(jīng)不支持2020之前版本的Unity編輯器，為了使用最新版的Unity編輯器功能，如UI Toolkit（開發(fā)用戶界面和編輯器擴展的功能和工具的集合）、新的Terrain Tools、新的URP、特別是圖形可視化腳本Unity Visual Scripting，我們需要重新配置開發(fā)環(huán)境。

Unity官方教程中對Oculus Quest系列頭顯的配置十分詳細，其他與SteamVR兼容的頭顯的說明很簡略并且配置中容易出現(xiàn)各種問題，網(wǎng)絡上的教程和文檔在配置中也容易出現(xiàn)各種錯誤，這里將詳細說明最新版本Unity編輯器與HTC Vive Pro2的連接及開發(fā)環(huán)境配置，見圖2。

圖2 開發(fā)環(huán)境配置流程圖

2.3.1 HTC Vive Pro2連接

首先需要把Vive Cosmos串流盒連接電腦與頭顯，串流盒有一個頭顯端口連接頭顯數(shù)據(jù)線，一個DP端口連接電腦顯卡，一個USB 3.0端口連接電腦USB口。接下來在對角線放置兩個定位器，定位器對應區(qū)域就是VR活動區(qū)域。手柄確保有電即可。

2.3.2 Unity下載及插件配置

進入Unity中文官網(wǎng)Unity.cn，下載Unity Hub。Unity Hub可以使用微信登錄，在設置中將它的語言改為中文。

選擇安裝->安裝編輯器，選擇最新LTS長期支持版本即2021.3.8f1c1點擊安裝，這個版本的Unity是穩(wěn)定的，將得到兩年的全面支持，非常適合開發(fā)。

編輯器安裝完畢后，在項目->新項目中創(chuàng)建3D（URP）項目，下載模板并打開項目，為了在以后編程中使用代碼控制各種組件，編輯器推薦使用英文版。

打開編輯器Windows->Package Manager包管理器，在左上角下拉菜單中選擇Packages:Unity Registry編輯器內(nèi)置包注冊，分別選擇OpenXR Plugin（OpenXR 插件）、XR Interaction Toolkit（XR交互工具）、XR Plugin Management（XR插件管理工具），點擊安裝。

由于新版的編輯器已經(jīng)不能在Package Manager中搜索安裝官方商城中的插件，所以我們需要先登錄官方商城assetstore.unity.com，搜索SteamVR Plugin（SteamVR插件），選擇添加到我的資源。然后打開編輯器Windows->Package Manager，在左上角下拉菜單中選擇Packages:My Assets我的資源，點擊SteamVR Plugin下載安裝，通過插件我們可以與Steam平臺進行連接，插件中也自帶了部分開發(fā)預制模板。

接下來打開Windows->SteamVR Input輸入設置，在彈窗中選擇確認導入插件內(nèi)置的動作，在最下方點擊Save and generate保存Action Set，在Console控制臺中會提示保存成功。

2.3.3 下載Steam并鏈接設備

在Steam官網(wǎng)上按照說明下載安裝Steam客戶端并登錄，在商店中搜索SteamVR下載運行。

根據(jù)提示調(diào)整頭顯及定位器位置，確保它已經(jīng)被SteamVR鏈接并識別，見圖3。

圖3 SteamVR鏈接成功示意圖

對鏈接上有提示的設備進行固件升級。

戴上頭顯，現(xiàn)在應該能看見SteamVR Home場景，并可以在場景中活動和操作手柄。

2.3.4 Unity配置并測試

打開Unity項目，點擊Edit->Project Settings項目設置，選擇XR-Plug-in Management（XR插件管理），在Plug-in Providers中勾選OpenVR Loader（勾選后頭顯才能看見編輯器運行時的Game視圖）和OpenXR。

繼續(xù)選擇XR-Plug-in Management子欄目中的OpenXR，在右邊Windows、mac、Linux setting標簽頁的Interaction Profile交互配置文件中點擊“+”，添加HTC Vive Controller Profile 配置文件。然后把下面的OpenXR Feature Groups功能組全部勾上。

接下來我們進行測試，在Unity編輯器的Hierarchy面板Create->3D Object->Plane，新建一個地面，在Project面板Assets資源目錄下找到SteamVR->Prefabs->CameraRig.prefab攝像機操作預制件，把它拖到Hierarchy面板中。

刪除Unity編輯器Hierarchy面板中自帶的Camera攝像機。

點擊Unity編輯器上方的運行，戴上頭顯可以看到場景中的內(nèi)容，說明HTC Vive Pro2 開發(fā)環(huán)境配置成功，詳見圖4。

圖4 配置成功后頭顯看到的畫面

3 結論

本文概述VR內(nèi)容開發(fā)的現(xiàn)狀、VR是如何融入XR的，以及虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)在國家政策的支持下蓬勃發(fā)展的情況，VR內(nèi)容開發(fā)將成為一個實用的技能，通過Unity+HTC Vive Pro2開發(fā)環(huán)境的正確配置，我們可以進一步進行VR內(nèi)容制作，同時可以使用頭顯、手柄等測試開發(fā)內(nèi)容，為VR內(nèi)容開發(fā)打了堅實的基礎。