解析如何使用Unity3D開發一款VR彈球遊戲

開發VR遊戲首先要選擇一個合適的平台。目前可供選擇的平台不多， Google的Cardboard和Oculus Rift等頭戴式顯示設備都是可供選擇的對象。但Cardboard的價格低廉，市場佔有率更高，用它來作為移動端進行開發更為划算一些。當然，選擇其一併不代表我們捨棄了其它開發平台的優點，同時Unity3D遊戲引擎擁有跨平台的特性，對項目經過簡單的修改便可將VR項目移植到PC或者其他平台中。

使用Unity3D開發VR遊戲十分便捷：

首先在於如場景、模型等豐富的素材資源，開發者們無需再為美工建模這些相對耗時間的工作而困擾。

其次在於便捷的引擎支持，Oculus Rift、Google Cardboard和HTC Vive等產品均提供了對於Unity3D引擎的支持，只需將官方提供的插件包導入到目標項目中，便可使用相應的VR產品了。

隨著Unity5.3版本的發布，Unity增強了對VR開發的兼容性，在項目設置中我們可以直接選擇使用Oculus或是Open VR進行開發。

下面就以一款簡單的VR彈球遊戲為例子，談談使用Unity3D遊戲引擎開發VR遊戲的流程。

先說說VR彈球遊戲的規則。和傳統的彈球遊戲一樣，在VR彈球遊戲中有兩個玩家，一個是用戶，另一個則是AI。玩家分別控制己方的一塊彈球板，當彈球碰到彈球板的時候，球則會反彈回去。如果一方沒有成功反彈彈球的話則該方失敗。

那麼對於這款VR彈球遊戲，具體應該怎樣開發呢?

在確定了開發平台之後，我們需要在Unity中導入相關的SDK。如選用Oculus Rift則導入Oculus Rift的SDK，選用Google Cardboard則導入Cardboard的SDK。這些SDK的使用方法大同小異，每個SDK中均包含著一個角色控制器，而對角色控制器的使用也近乎相同。我們將相應的SDK導入Unity，隨後將SDK中的角色控制器拖放到遊戲場景中，進行測試。在使用Oculus Rift等設備進行調試的時候，往往需要將Oculus Rift配置好，連接電腦才能調試。而Cardboard的調試，可以使用Alt鍵+拖動滑鼠來模擬用戶頭部的晃動。

在正式開發遊戲之前，採用一個良好的目錄結構是項目管理的有效方式。這個項目中，在根目錄下有如下的目錄：Model(存放OBJ或是FBX格式的模型)、Texture(存放模型的貼圖，PNG等格式的圖片)、Material(存放通過貼圖製作的Unity中的PBR貼圖)、Prefab(存放Unity預設物體)、Scene(存放遊戲的場景文件)。在這種目錄結構下，我們還可以對Model、Texture、Prefab和Material等目錄進行細分，在一些大的項目中擁有大量的模型的時候，通過建立Environment、Building和Player等目錄以細化Model目錄結構，以方便對於模型的尋找，加快開發速度。在對目錄中的文件命名的時候，模型文件以M_模型名稱進行命名，Material以Mat_貼圖名稱進行命名也不失為一種良好的習慣。

開發遊戲的第一步便是搭建場景。在該VR遊戲中，我們選用的風格是對程序員友好的像素3D風格。像素3D建模較為簡單，所有的模型都是我們團隊中的程序員製作的。在像素建模的軟體選用方面，我們使用了Magica Voxel這款免費的軟體。Magica Voxel的界面和操作十分簡單，即使沒有基礎，跟著網上的教程半個小時左右就能入門，並做出自己心儀的3D模型。在建模階段完成之後，將模型和材質等資源按照約定的目錄結構導入Unity3D中。

在搭建場景時，先將FBX或是OBJ格式的模型拖動到Scene(場景)面板中，如果在建模的時候使用的單位和Unity默認單位(米)不同的話，便需要進行相應的縮放。通常如果是場景類的模型如Terrain(地形)，我們選擇將模型的Position屬性設為(0,0,0)，這樣將會對後面的腳本編寫和場景的搭建工作剩下時間。在簡單地對模型進行拖動之後，得到了如下效果的遊戲場景。

此時搭建好的場景是靜態的，無法進行互動，我們需要進行相應腳本的編寫，以實現遊戲的可操控性。如下圖所示，我們需要編寫腳本的地方有3個，一個是藍色的擊球平台，一個是粉色的擊球平台，一個是藍色的球。

在這裡，我們選擇使用簡單的AI來控制粉色的擊球平台，玩家控制藍色的擊球平台。從這些物體我們可以引申出以下三個問題：

如何移動玩家控制一方的擊球平台;

如何控制電腦一方的擊球平台;

如何對彈球進行反彈。

首先是如何移動玩家的擊球平台。要解決這個問題，就需要確定一個輸入方式。在VR遊戲中有傳統遊戲中的使用手柄、鍵鼠輸入，同時還有HTC Vive和Oculus Rift的動作捕捉。但我們決定使用的輸入方式是Gaze Input(凝視輸入)。凝視輸入的原理是通過在角色控制器的攝像頭射出一條射線，該射線代表玩家的視線，射線碰撞到的位置便是玩家目前凝視的位置。

在實現方面，需要在場景中新建一個Quad物體，與場景中的地面垂直，其寬度為玩家擊球平台可以移動的範圍，其高度可以設置為1000甚至更大。最後將該Quad的Mesh Renderer關閉，並調整其位置到玩家的擊球平台的位置。然後，我們需要對VR中的SDK中的角色控制器進行相應的修改，由於該彈球遊戲中採用的是固定視角，因此我們需要刪除SDK中的角色控制器的RigidBody等組件，僅需要能跟隨玩家頭部運動的Camera即可。找到角色控制器中的Camera，在其上添加如下腳本RayCaster.cs：

float hitPos;

void FixedUpdate()

{

Ray ray = new Ray(transform.position, transform.forward);

RaycastHit hit;

if (Physics.Raycast(transform.position, transform.forward, out hit))

{

{

hitPos = hit.point.x;

}

}

}

public float getHisPos()

{

return hitPos;

}

在上述腳本中，定義了一個射線和射線投影碰撞。當射線投影碰撞的對象是Quad的平面的時候獲取碰撞點的x坐標(因只需移動彈球平台的X坐標，所以只獲取碰撞點的X坐標)，並保存到hitPos變數中，以便其他腳本調用。

接著在Hierarchy(階層面板中)找到玩家控制的彈球平台，在其上編寫腳本playerMovement.cs。

GameObject mainCamera;

RayCaster rc;

float thisX;

void Start()

{

mainCamera = GameObject.FindGameObjectWithTag("MainCamera");

rc = mainCamera.GetComponent();

}

void FixedUpdate()

{

}

在上述腳本中，實現了通過獲取MainCamera的RayCaster組件的碰撞點坐標來相應的移動彈球平台。

至此，通過視線來控制玩家擊球平台的功能已經完成。對於電腦控制的擊球平台，可以通過設定其平台的移動速度來決定難度，通過預測彈球到達電腦方的位置來決定電腦移動平台的目標點。在如何反彈彈球的問題上，我們使用Unity3D自帶的物理引擎，在彈球物體上增加RigidBody組件，將RigidBody的Use Gravity選項取消選擇，同時將Drag和Angular Drag設為0和Constraint中的Freeze Position的Y選項勾選上。這樣，在遊戲開始的時候，通過給彈球一個力來發球，當彈球碰到場景和擊球平台的Collider的時候便會進行相應的反彈。至此，上面提出的三個問題解決完畢。

但以上三個問題都是顯性的問題，解決完這三個問題後便可以對遊戲進行簡單的操作，並不能完成真正意義上的遊戲。因為在遊戲設計中，還有一些對象是隱性的，沒有實際的物體形態。這些對象有Game Manager(遊戲管理器)、State Machine(狀態機)和User Interface(用戶界面即UI)等。

在遊戲管理方面，Game Manager下面有如下子Manager：Audio Manager(負責遊戲中音效的管理)、Game Status Manager(負責遊戲的階段狀態管理)、Score Manager(負責遊戲計分的管理)和UI Manager(負責遊戲UI的管理)等。以Game Status Manager為例，在不同的遊戲階段中，可以進行的動作將會不同。如在遊戲開始之前的準備階段和遊戲結束階段，彈球平台和彈球不可以移動。在遊戲開始之前的準備階段，需要對彈球和擊球平台進行複位操作。

通過Game Manager進行遊戲管理來編寫遊戲，可以使程序更具有面向對象的特性，對於程序的修改、調試更為直觀和方便，從而減少BUG出現的幾率。

關於VR遊戲中的UI，大部分Unity開發者在Unity4.6之後會傾向於選擇官方的UGUI。在UGUI中，UI的TEXT、Button和Image等組件均是Canvas的子物體時才能正常工作。Canvas的默認渲染模式是以屏幕空間為基準的，然而在VR模式下，左右眼的視角均在一塊屏幕中渲染，由此會造成UI在整塊屏幕上只渲染一次而非分別在左右眼的視角分別渲染。因此，我們需要將Canvas的Render Mode(渲染模式)調整為World Space。這樣，整塊UI畫布便成為了遊戲3D世界中的物體，由此可縮放，拖動以放置到遊戲中相應的位置。

至此，整個遊戲製作完畢。但在發布遊戲之前，還需要一些不可或缺的工作，如添加Image Effect視覺效果，對遊戲進行配樂和進行遊戲的測試等，以此來提升遊戲的品質。

至於最後VR遊戲的發布，現在市場上有不少與之相關的平台可供開發者選擇。如：國外的Oculus Platform、PS VR和Steam VR，國內的Viveport、3Linker等。免費的，收費的，任君選擇。

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