VR开发实战

适读人群 ：开发人员及对VR产业感兴趣的读者。
　　

HTC Vive中国区总裁专序推荐！VR（虚拟现实）开发高手是这样炼成的！

《VR开发实战》兼顾VR（虚拟现实）开发者入门与晋级的需求，在内容安排上既侧重关键理论知识的讲解，又注重实践的开发操作——辅以大量实例，涵盖了旅游观光类应用、解密游戏、联机游戏等重要热点内容。

作者来自知名VR（虚拟现实）游戏团队，所开发的《画境》游戏是HTC Vive首届VR开发大赛获奖作品，在V（虚拟现实）R开发上有资深的经验与独到的心得。《VR开发实战》凝聚了团队多年的开发经验，相信每一位读者在消化完这些经验后，必定能从一名新手成长为优秀的VR（虚拟现实）开发人员。

　　

　　

本书由在虚拟现实领域具有丰富实战经验的技术专家编写，虽然在方兴未艾的虚拟现实领域，新产品、新技术日新月异、层出不穷，但是万变不离其宗。本书既包含了虚拟现实领域近百年的发展概况，又立足开发实战，对必要的理论知识进行了简单的介绍，特别是书中大篇幅的实战干货，为广大对虚拟现实有兴趣的开发人员提供了的学习资料。由于书中对开发工具Unity、设计建议、数学知识等内容都有相关介绍，所以只要有基础的开发人员，都可以通过阅读本书熟悉虚拟现实开发技术。本书不但对Cardboard、Oculus VR、HTC Vive 均有相应教程，还以Vive 开发为例深入介绍了各类型虚拟现实产品开发的实战案例，从观赏应用到虚拟现实单机游戏，再到联机游戏，涵盖了虚拟现实开发领域所需要的大部分开发技术。实战部分还在一定程度上深入各平台的SDK 内部，同时也为开发人员继续了解各平台SDK 提供了入门指南。

冀盼：毕业于哈尔滨工业大学，前工行软件开发中心IEPA应用负责人，多年应用架构设计经验，负责工行门户网站、手机银行、个人网银等产品设计开发，现任奥秘游戏CTO，负责奥秘IT产品规划、技术研究、技团队管理，其团队研发的探索解谜游戏《画境》，是HTC Vive首届VR内容开发大赛获奖作品。谢懿德：毕业于天津大学，知名虚拟现实公司奥秘游戏的资深架构师，在学生时代就热爱图形图像的研究与网络架构设计，毕业后多年一直从事网络应用相关开发，曾是工行融e联客户端核心技术人员。对于VR（虚拟现实）有着丰富的实战经验和技术积累，也是HTC Vive第一届内容大赛获奖作品《画境》的核心设计开发人员。

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1 虚拟现实的前世今生 1

1.1 初探 ......................................................................................................... 1

1.2 缓慢发展 ................................................................................................. 2

1.3 虚拟现实又火爆了 ................................................................................. 6

1.3.1 主机VR 的“三国演义” ............................................................................ 6

1.3.2 群雄逐鹿 ....................................................................................................... 7

1.4 虚拟现实可以干什么 ............................................................................. 8

1.4.1 培训教育 ....................................................................................................... 8

1.4.2 运动 ............................................................................................................... 8

1.4.3 游戏 ............................................................................................................... 9

1.4.4 电影 ............................................................................................................... 9

1.4.5 心理治疗 ..................................................................................................... 10

1.4.6 广告 ............................................................................................................. 10

1.4.7 虚拟现实直播 ............................................................................................. 10

1.5 虚拟现实产品介绍 ............................................................................... 11

1.5.1 主体硬件 ..................................................................................................... 11

1.5.2 各种配件 ..................................................................................................... 12

1.6 小结 ....................................................................................................... 15

2 虚拟现实设计初探 16

2.1 虚拟现实技术难点 ............................................................................... 16

2.1.1 晕动症 ......................................................................................................... 16

2.1.2 视疲劳 ......................................................................................................... 18

2.1.3 成像延时 ..................................................................................................... 18

2.1.4 畸变成像 ..................................................................................................... 19

2.2 虚拟现实应用设计时要考虑的因素 ................................................... 20

2.2.1 刷新率和帧数的影响 ................................................................................. 20

2.2.2 分辨率影响 ................................................................................................. 20

2.2.3 场景复杂度影响 ......................................................................................... 21

2.2.4 摄像机控制 ................................................................................................. 23

2.2.5 自我认知冲突 ............................................................................................. 24

2.2.6 更自然的交互 ............................................................................................. 24

2.2.7 音乐、音效的使用 ..................................................................................... 26

2.2.8 多人联机 ..................................................................................................... 27

2.3 小结 ....................................................................................................... 27

3 认识HTC Vive 28

3.1 HTC Vive .............................................................................................. 28

3.2 运行环境 ............................................................................................... 28

3.2.1 硬件环境 ..................................................................................................... 28

3.2.2 软件环境 ..................................................................................................... 29

3.3 简述Lighting House 原理 ..........................................

推荐序一

1991年，我大学毕业论文的题目就是“如何让 VR给教育一个新革命”。当时我说 10年以后虚拟现实一定会改变整个教育行业。

25年后的今天，我作为 HTC Vive的中国区总裁已经亲眼见证 HTC Vive这款令人兴奋的虚拟现实设备发往全世界。这个迟到的 15年之约太像人们说的那句——有些事来得应该很快，但是好像又没那么快。

也许是短期目标人们容易乐观，放长远看人们又容易悲观。一个真正有影响力的新浪潮，一开始可能会让很多人失败，但是经过长期发展会远超大家的想象。

今天 VR 产业已到了爆发的节点，也许所有人都不会否认， VR行业和它未来的价值及影响巨大。我们说 2016年是“VR元年”，就像 2007年的 iPhone。那时没有 Apple Store，没有任何其他开发者的应用，只有一个硬件，加上 Apple自己的一二十个应用。它把一种新的互动方式放在了一个新产品上。 2008年 Apple 开创了一个商店，让每个开发者都有可能赚钱。硬件和应用的结合就是今天所谓的“生态”。尽管当时的 Apple还很谨慎，准备了一年多才把整个商业模式发布出来。

现在，VR让更多人看到机会，他们的认同并加入这个领域会让技术发展得更快。在 VR生态圈，真正长期有利润的不是硬件，而是平台、内容和软件。我们想打造的未来是，利润不是我们独享，而是整个生态圈都可以获得他们应得的利润。

虚拟世界是一个新的空间，那些在现实中经历的沮丧和烦恼难免让人生出怯懦与逃避的想法。为什么不给自己放个十五分钟的假呢？埋在马尔代夫的沙滩间，或在树林山谷中听风雨鸟鸣。这个与现实连通且平行的世界已经被凭空创造出来了，在其中旅游、学习、游戏……比真实世界中的成本更低、效率更高，它赋予了随之诞生的内容、体验、服务等的无限可能。

无论是广告、教育、房地产、主题公园、硬件、软件还是内容，全部都被 VR覆盖了。

现在 VR市场期待的也许是一个打开所有人思路的杀手级应用。一个点燃其他开发者创造欲望的“爆款”内容。

这本书作为国内第一本 VR实战书籍，不但有相应的理论知识，还有翔实的实例。作者所在的奥秘团队是 HTC Vive第一届内容大赛获奖作品《画境》的开发团队，他们在极短的时间内开发出《画境》这样的作品，令我们对中国开发者的开发实力信心大增。现在奥秘团队把自己在 VR领域的积累以这样一本书的方式与广大开发者分享，这与 HTC Vive现在在行业中追求建立的生态圈的目标是一致的。这本书对 HTC Vive开发有详细的介绍，希望能为广大 VR开发者的进阶或感兴趣的开发者进入 VR行业铺路，从而创造出更多更优秀的作品，做出爆款。

为了加速“杀手级”作品的涌现， HTC Vive推出了 VIVE PORT（TM）平台——这个 HTC Vive版的 Apple Store能让全世界的玩家买到任何需要的内容。内容只要足够优秀，他们就会为你付费。同时，免费的 HTC Vive设备及相关技术支持也不会缺席，一切只为你更专注地研发。 HTC Vive还推出了 VR杂志的标准 Vivepaper，这不仅给平面媒体注入了新的活力，还创造了新的广告形式，为平面媒体行业带来新的盈利模式。这只是一个开始，让各种内容开发的团队都有机会相互学习、共同成长是我们的初衷。

属于 HTC Vive的生态圈正在形成。在现在这个市场，你不用担心竞争，而是应该考虑怎么把市场推动起来。现在很多测评都说， HTC Vive是最好的产品，内容是最丰富的，用户体验是最自然的。

希望这本书能鼓励你马上行动和我们一起创造一个美好的未来！

汪丛青

HTC Vive 中国区总裁

推荐序二

创造一个世界或许是人类最具有雄心，也最富创造力的精神追求。而人类用于创造世界的方法也在不断进化，我们用瑰丽的文字来描述一个个栩栩如生的想象世界；我们用影视来呈现看得见、听得见的感官世界；我们用游戏来创造可以与之交互，甚至由玩家来塑造的自由世界；有了 VR之后，我们才第一次真正“进入”这个由我们自己创造的世界中，以沉浸式的视角来感受这个世界。

奥秘游戏团队成员是一群喜欢“做梦”的人。我们用自己喜欢的元素去构建一个世界，为这个世界填充上动人的故事，创造出有血有肉有感情的人物，并为之设计好玩的内容。 2015年，当我们接触到成熟的 VR硬件时，激动的心情不言而喻，对于我们而言， VR是最接近“创造世界”这个梦想的实现方法的，更是未来游戏产业发展趋势的代表。因此，我们毫不犹豫地转向 VR内容开发领域。

《画境》是我们开发的一款 VR冒险解谜游戏，通过三幅画中的场景讲述了一对父子之间的温馨回忆。限于极短的开发周期，这款游戏也留下了诸多遗憾。目前我们还有一款科幻背景的解谜游戏和一款多人联机 RPG游戏正在开发中。

在开发过程中我们踩了不少坑，在硬件选择、引擎使用、交互设计、内容类型等方面都获得了不少经验教训，例如，如何设计才能在最大程度上减少体验者的晕动症，如何在 VR环境中讲述一个故事，如何更高效地进行开发，等等。

VR行业从早前的硬件驱动，转向目前的内容驱动，行业急需更丰富、更优质、更“爆款”的内容来促进市场普及。这本书较为全面地介绍了 VR内容开发入门的理论知识，并辅以翔实的案例说明，我们希望这些经验教训能帮助更多的内容开发者，尤其是刚刚进入 VR领域的开发者，减少开发过程中“踩坑”，创造出更优秀的 VR内容。

陈振

奥秘游戏联合创始人

　　推荐序二

　　创造一个世界或许是人类最具有雄心，也最富创造力的精神追求。而人类用于创造世界的方法也在不断进化，我们用瑰丽的文字来描述一个个栩栩如生的想象世界；我们用影视来呈现看得见、听得见的感官世界；我们用游戏来创造可以与之交互，甚至由玩家来塑造的自由世界；有了VR 之后，我们才第一次真正“进入”这个由我们自己创造的世界中，以沉浸式的视角来感受这个世界。

　　奥秘游戏团队成员是一群喜欢“做梦”的人。我们用自己喜欢的元素去构建一个世界，为这个世界填充上动人的故事，创造出有血有肉有感情的人物，并为之设计好玩的内容。2015 年，当我们接触到成熟的VR 硬件时，激动的心情不言而喻，对于我们而言，VR 是最接近“创造世界”这个梦想的实现方法的，更是未来游戏产业发展趋势的代表。因此，我们毫不犹豫地转向VR 内容开发领域。

　　《画境》是我们开发的一款VR 冒险解谜游戏，通过三幅画中的场景讲述了一对父子之间的温馨回忆。限于极短的开发周期，这款游戏也留下了诸多遗憾。目前我们还有一款科幻背景的解谜游戏和一款多人联机RPG 游戏正在开发中。

　　在开发过程中我们踩了不少坑，在硬件选择、引擎使用、交互设计、内容类型等方面都获得了不少经验教训，例如，如何设计才能在最大程度上减少体验者的晕动症，如何在VR 环境中讲述一个故事，如何更高效地进行开发，等等。

　　VR 行业从早前的硬件驱动，转向目前的内容驱动，行业急需更丰富、更优质、更“爆款”的内容来促进市场普及。这本书较为全面地介绍了VR 内容开发入门的理论知识，并辅以翔实的案例说明，我们希望这些经验教训能帮助更多的内容开发者，尤其是刚刚进入VR 领域的开发者，减少开发过程中“踩坑”，创造出更优秀的VR 内容。

　　陈振

　　奥秘游戏联合创始人

　　作者序

　　大概每个人都幻想过生活在虚拟世界中，在里面体验不曾体验的生活，经历现实世界可能永远无法经历的事情。最近大火的美剧《西部世界》所描绘的游戏世界更像是虚拟现实的升级版本。当然现在可能通过传统的PC 网络游戏或手机游戏可以得到一部分类似的体验，但它的体验相比虚拟现实的体验差远了。

　　2016 年虚拟现实真正做到了消费级别，让每个人都可以真正在虚拟世界中有神奇的经历，前两天有两个做手游很成功的朋友来我们公司考察，他们之前没有体验过全沉浸的虚拟现实产品，当他们在游戏中体验了打僵尸、斗机器人后，惊叹之情溢于言表。他们完全没想到虚拟现实可以做到这种程度。虽然只是简单的两块屏幕加上精确定位技术和更自然的交互手柄，但营造出的沉浸感完全无法用语言准确表达，只有真正体验过，才知道身临其境的体验是什么样的。

　　我们进入虚拟现实领域非常偶然。之前我们在金融行业积累了技术经验，加入奥秘团队后才开始接触AR/VR。当我们公司发现虚拟现实设备可以营造如此逼真的体验时，大家义无反顾地投身于其中，因为我们知道，这是划时代的产品，等同于过去的从电影到电视，电视到电脑，电脑到手机，现在是手机到虚拟现实，由于是信息输出方式和输入方式的极大变化，这个变化足以为人们带来更多的机会。

　　2016 年初参加HTC Vive 的技术大会，开始对Vive 有了更深入的了解，并在极短的时间内创造出《画境》这款游戏，现在看来它虽然非常粗糙，但在当时的时间限制下做出这样的作品，我们还是非常自豪的。后来又接着进行其它虚拟现实游戏设计开发，开始更深入地理解虚拟现实的一些设计要点和技术原理。这本书就是我们团队经验的总结，阅读本书足以让一个普通开发者完成从对虚拟现实一无所知到可以开发出不错的虚拟现实体验程序的飞跃。

　　本书第一部分参考了国内外一些技术资料，对虚拟现实的产品和技术发展进行了简短的回顾，并对近几年圈内的大事进行了介绍，特别是对现在各个方向产品都有一个简单介绍，文字虽然不多，但是足以开阔眼界。第二部分主要介绍了虚拟现实的核心技术点和产品设计上需要注意的事项，让大家掌握了理论基础，至少不会做出“反人类”的体验——让人晕到想吐出胆汁。这部分虽然篇幅不多，但是极其重要。第三部分介绍了必要的Unity基础知识和数学知识，我们尽量让这些非常重要的内容看起来不枯燥，它们影响在实战中对一些实现细节的理解，务必搞懂。实战部分主要以Vive 为例将各种类型的虚拟现实应用的开发过程进行了讲解，从目前盈利能力最强的观光类体验（可用在房地产等行业）到难度最大的多人联机游戏，从体验最好的Vive 到入门级的Cardboard 设备开发，也包括了国内少有的Oculus 产品的开发讲解。此外，我们还专门拿出一章对虚拟现实中的绿幕技术进行讲解。

　　书中力求以简单的示例，让读者更快入门，同时对所用到的SDK 都进行了一定程度的源码分析，既不会太深入让人一头雾水，也不会太简单让人感到索然无味，目的是想让大家在需要时能有熟悉的途径去深入底层。

　　本书适合有一定开发基础的读者阅读，不论你所处什么行业，经过学习一定可以成为一个不错的虚拟现实开发者。在阅读本书时，理论知识部分建议开发者仔细阅读，在具备了Unity 和数学基础后，Cardboard、Oculus DK2、Vive 开发的阅读顺序可以根据需要来决定，但是我们仍然建议将Vive 的所有例子完整阅读。

　　感谢HTC Vive 中国区总裁汪丛青先生对本书给予的极大支持，同时感谢HTC Vive 中国区的马芳。

　　本书的付梓要特别感谢电子工业出版社的刘皎，在遇到各种问题时她对我们进行了及时指导，同时要感谢汪达文编辑的辛苦工作，以及出版社其他朋友的帮忙。

　　感谢家人对此书编写的支持，为了成书我们牺牲了很多陪伴家人的时间。谨以此书献给我们亲爱的家人。

　　由于准备仓促和能力有限，书中难免有遗漏和错误，欢迎广大读者批评指正。