理實結合：強調理論知識和實踐技能相結合，以職業能力為立足點，注重基本技能訓練。

結構新穎：課堂學習目標→知識點詳細講解→通過任務實施對知識點進行實例操作→習題練習。

定位準確：面向虛擬現實技術、數字媒體技術等專業師生及虛擬現實應用開發的從業者和愛好者。

前 言

2021 年，“元宇宙”概念迅速崛起，這也使虛擬現實這一概念再次被大家廣泛認識。2022年，工業和信息化部聯合五部門共同發布《虛擬現實與行業應用融合發展行動計劃（2022—2026年）》，進一步推動虛擬現實的布局。虛擬現實（含增強現實、混合現實）是新一代信息技術的重要發展方向，是數字經濟的重大前瞻領域，將深刻改變人類的生產生活方式。目前，全國已有多所院校開設了虛擬現實技術應用專業，人才是產業發展的先行力量，也是行業發展的關鍵。

Unity3D是當前業界領先的虛擬現實內容制作工具，已經逐漸成為虛擬現實、增強現實、游戲開發等相關專業的學生以及從事混合現實開發研究的技術人員必須掌握的軟件之一，也是虛擬現實技術應用專業優選的教學內容。本書圍繞虛擬現實應用開發的人才需求與崗位能力要求，基于Unity3D游戲引擎，以知識點與實踐案例相結合的方式進行編寫，旨在為廣大學生、從業者提供更加精練、更有針對性的輔助材料，希望能夠培養一批合格的虛擬現實技術應用開發人才，較好地服務國家經濟的發展。

1．本書主要內容

本書以理論知識結合實際案例操作的方式編寫，全書共10章。在介紹理論知識的同時，會以具體案例的形式，加深學生對知識點的理解，培養學生的實際操作能力。

第 1 章主要介紹什么是虛擬現實，首先介紹虛擬現實的概念和發展歷程，其次介紹虛擬現實的應用系統組成和主流開發工具。

第 2 章主要介紹虛擬現實系統開發基礎，從虛擬現實系統的軟硬件環境部署入手，逐步講解Unity3D的界面和操作。

第 3 章主要介紹虛擬現實中的美術資源，給出虛擬現實系統的美術資源規范，并對在Unity3D中處理美術資源的方法進行講解。

第4～9章主要介紹基于Unity3D開發虛擬現實應用的不同系統，包括界面系統、地形系統、動畫系統、粒子系統、物理系統和光照系統。

第10章主要介紹《射柳》原型開發，通過整合前面各章的知識點，以實際案例進行綜合訓練。

2．本書編寫特點

本書在編寫過程中，以初學者的思考方式，強調理論知識和實踐技能的結合，以職業能力為立足點，注重基本技能訓練，有利于學生了解完整的虛擬現實項目開發流程，掌握不同知識點之間的關系。本書可以激發學生的學習興趣，使學生每學習一章都能獲得成功的快樂，從而幫助其提高學習效率。

本書從應用實戰出發，首先將學生應該掌握的內容以學習目標的形式在每章開頭展現出來，其次對知識點進行詳細講解，然后通過任務實施的形式對知識點進行實例操作，最后在每章末尾配有相應的課后習題，幫助學生在短時間內掌握更多有用的技術和方法，從而使其快速提高技能應用的水平。

3．本書定位

本書適用于虛擬現實技術、數字媒體技術、計算機科學與技術等相關專業的師生，也適用于虛擬現實應用開發的從業者和愛好者。

4．致謝

本書由劉龍任主編（負責統稿），安晏輝、程明智任副主編（參與編寫）。在本書編寫過程中，程琪、趙丹萍、王海陽、張添碩、彭琴、李世龍、田林果、吳瑞琪、岳學行、桂天一等給予了協助和支持，此外編者參閱并引用了部分專家學者的書籍、文獻等資源，在此一致表示感謝。

由于時間倉促及編者水平有限，書中難免存在疏漏甚至錯誤之處，懇請讀者批評指正。

編 者

2023年3月

前言

第1章 虛擬現實概述 1
1.1 認識虛擬現實 1
1.1.1 虛擬現實的基本概念 1
1.1.2 虛擬現實的發展歷程 2
1.2 虛擬現實應用系統組成 4
1.2.1 虛擬現實輸入設備 5
1.2.2 虛擬現實輸出設備 7
1.3 虛擬現實系統主流開發工具 10
1.3.1 三維建模和圖像處理工具 10
1.3.2 虛擬現實開發引擎 10
本章小結 11
課后習題 11
第2章 虛擬現實系統開發基礎 12
2.1 虛擬現實系統環境部署 12
2.1.1 虛擬現實系統軟件環境部署 12
2.1.2 虛擬現實系統硬件環境部署 20
2.2 虛擬現實開發引擎 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 42
本章小結 44
課后習題 45
第3章 虛擬現實中的美術資源 46
3.1 虛擬現實系統美術資源規范 46
3.1.1 平面美術資源規范 46
3.1.2 三維美術資源規范 48
3.2 Unity3D中美術資源的處理方法 53
3.2.1 向Unity3D中導入外部美術資源 53
3.2.2 Unity3D中的美術資源處理 55
本章小結 61
課后習題 61
第4章 虛擬現實中的界面系統 62
4.1 UGUI系統 62
4.1.1 UGUI系統概述 62
4.1.2 UGUI基礎控件 64
4.1.3 UGUI高級控件 66
4.2 UGUI設計及交互 70
4.2.1 虛擬現實系統界面設計 70
4.2.2 虛擬現實系統界面交互 84
本章小結 101
課后習題 102
第5章 虛擬現實中的地形系統 103
5.1 Unity3D的地形系統 103
5.1.1 Unity3D地形系統概述 103
5.1.2 地形工具介紹 104
5.1.3 環境特效設置 110
5.1.4 光影系統設置 113
5.2 Unity3D場景元素交互 114
5.2.1 設計《VR海島迷霧》漫游
場景 114
5.2.2 開發《VR海島迷霧》場景
交互功能 123
本章小結 137
課后習題 137
第6章 虛擬現實中的動畫系統 139
6.1 Unity3D的動畫系統 139
6.1.1 Animation動畫系統 139
6.1.2 Mecanim動畫系統 142
6.2 Unity3D動畫系統工具及動畫創建 146
6.2.1 使用動畫剪輯創建動畫 146
6.2.2 使用動畫控制器創建動畫 151
6.2.3 使用混合樹創建動畫 159
本章小結 167
課后習題 167
第7章 虛擬現實中的粒子系統 168
7.1 Unity3D的粒子系統 168
7.1.1 Unity3D粒子系統概述 168
7.1.2 Unity3D粒子系統常用工具與
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 飛機噴射尾氣特效案例 184
本章小結 187
課后習題 188
第8章 虛擬現實中的物理系統 189
8.1 Unity3D的物理系統 189
8.1.1 Unity3D物理系統概述 189
8.1.2 Unity3D物理系統組件 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 222
課后習題 222
第9章 虛擬現實中的光照系統 223
9.1 Unity3D的光照系統 223
9.1.1 Unity3D光照系統概述 223
9.1.2 Unity3D光照系統組件 224
9.2 Unity3D光照元素交互 231
9.2.1 Unity3D實時光照 231
9.2.2 Unity3D烘焙光照貼圖 236
本章小結 240
課后習題 241
第10章 虛擬現實《射柳》原型開發實例 242
10.1 搭建項目運行環境 242
10.1.1 新建3D工程項目 242
10.1.2 導入Steam VR插件包 244
10.2 搭建初始場景并實現交互 246
10.2.1 初始設置 246
10.2.2 搭建UI 248
10.2.3 實現UI交互 251
10.2.4 自定義Steam VR操作按鍵 254
10.3 搭建漫游場景并實現交互 259
10.3.1 搭建漫游場景 259
10.3.2 實現瞬移功能 262
10.3.3 實現擊鼓效果 263
10.3.4 使用Cloth組件實現風吹旗幟
效果 266
10.3.5 設置提示UI 267
10.3.6 實現弓箭抓取及碰撞檢測 269
10.3.7 UI交互設置 270
10.4 搭建游戲場景并實現交互 273
10.4.1 搭建游戲場景 273
10.4.2 初始化拿取弓箭 275
10.4.3 使用關節組件實現柳枝浮動
效果 277
10.4.4 游戲界面與交互實現 278
10.4.5 添加夜晚場景 284
10.5 優化及打包輸出 288
本章小結 289
課后習題 289
附錄 291
參考文獻 296

1. C語言程序設計（第三版） [主編 丁紅 王立新 蔡開立]
2. 民航客艙服務實用英語教程 [主編 田靜 徐亞玲]
3. Python數據分析 [主編　馮志輝　趙磊　李放]
4. 大學信息技術 [曾翰穎 編著]
5. Python程序設計與應用（第二版） [主編 張廣淵]
6. 多維視域下的高校籃球教學創新研究 [張利超 李寧 著]
7. 創新創業訓練實踐教程 [主編 王日華 陳武 黃喆誠]
8. 實用運籌學 [主編　邢育紅　于晉臣]
9. 電子技術（第二版） [主編 覃愛娜 李飛]
10. C程序設計實踐教程 [劉衛國]
11. C程序設計（慕課版） [劉衛國]
12. 程序設計基礎實踐教程（C/C++語言版） [張桂芬 葛麗娜]
13. C++案例項目精講 [主編 楊國興]
14. 勞動爭議處理實務 [主編 王秀卿 羅靜]
15. 工程數學 [主編 郭立娟 王海]
16. 語音識別理論與實踐 [主編　莫宏偉]
17. 武術基礎教程 [主編 李代勇 謝志民]
18. 計算機網絡實訓教程 [主編 張浩軍 趙玉娟]
19. 畫法幾何與機械制圖習題集（多學時） [主編 趙軍]
20. SwiftUI完全開發 [李智威 著]
21. 電工電子技術基礎 [主編 劉 軍 楊國龍 劉天成]
22. MySQL數據庫項目式教程 [陳亞峰]
23. 機械設計基礎（第二版） [主編 田亞平 李愛姣]
24. 畫法幾何與機械制圖 [主編 趙軍]
25. C語言程序設計習題與實驗指導（第二版） [主編 甄增榮 張賓]
26. C語言程序設計（第二版） [主編 甄增榮 田云霞]
27. 智能化技術基礎（第三版） [鄧文達　李禮]
28. Python程序設計 [主編 姜春磊 陳虹潔]
29. C語言程序設計實踐教程（活頁式） [主編 鄭茵 陳巍 滕泓虬]
30. 面向對象程序設計 [主編 張勇 張平華 趙小龍]