Unity引擎开发：VR基础概念与设置_（6）.VR输入与控制器

原创 于 2025-06-22 23:44:10 发布 · 586 阅读 · 18 ·
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#unity #vr #游戏引擎 #lucene #交互

VR输入与控制器

在虚拟现实（VR）游戏中，输入与控制器是玩家与虚拟世界交互的关键。本节将详细介绍如何在Unity引擎中设置和使用VR输入与控制器，包括基础原理、常用设备、输入处理方法以及具体代码示例。

基础原理

什么是VR输入与控制器？

VR输入与控制器是指玩家通过各种设备（如手柄、触控板、手势识别等）与虚拟现实环境进行交互的工具。这些设备通过发送输入信号给Unity引擎，引擎再根据这些信号来更新虚拟世界中的对象和场景，从而实现玩家的交互体验。

VR输入设备的种类

  1. 手柄控制器：如Oculus Touch、HTC Vive Controller、Valve Index Controller等。

  2. 手势识别：如 leap motion、Hololens等。

  3. 头部追踪：通过头显设备（如Oculus Rift、 HTC Vive等）的摄像头或传感器来追踪玩家头部的移动。

  4. 眼部追踪：通过特殊的眼动追踪设备来捕捉玩家眼睛的移动，用于更精细的交互。

  5. 全身追踪：通过多个传感器或摄像头来追踪玩家的全身动作，实现更自然的交互体验。

Unity中的输入处理

Unity提供了多种方式来处理VR输入，主要包括：

  1. Input System：Unity的新输入系统，提供了更强大的输入处理功能。

  2. Legacy Input System：Unity的旧输入系统，虽然功能较弱，但依然广泛使用。

  3. 第三方插件：如SteamVR、Oculus Integration等，提供了特定设备的输入处理支持。

手柄控制器的设置与使用

设置Oculus Touch控制器

安装Oculus Integration

首先，需要在Unity中安装Oculus Integration插件。可以通过Unity Asset Store下载并安装。

  1. 打开Unity Asset Store。

  2. 搜索“Oculus Integration”并下载安装。

配置Oculus项目

  1. 在Unity中创建一个新的项目或打开现有的VR项目。

  2. 导入Oculus Integration插件。

  3. 在Player设置中启用VR支持：

    • 打开Edit > Project Settings > Player。

    • 在XR Settings中勾选Virtual Reality Supported。

    • 添加Oculus SDK到Virtual Reality SDKs列表中。

获取控制器输入

使用Oculus Touch控制器时，可以通过Oculus Input API来获取输入。以下是一个简单的示例，展示如何获取控制器的扳机键输入：


using UnityEngine;

using OculusIntegration;



public class OculusControllerInput : MonoBehaviour

{

    // 引用OVRInput类来获取控制器输入

    private OVRInput.Controller activeController;



    void Start()

    {

        // 设置默认控制器为右手控制器

        activeController = OVRInput.Controller.RTouch;

    }



    void Update()

    {

        // 获取右手控制器的扳机键输入

        float triggerValue = OVRInput.Get(OVRInput.Axis1D.PrimaryIndexTrigger, activeController);



        // 打印扳机键输入值

        Debug.Log("Trigger Value: " + triggerValue);



        // 如果扳机键被完全按下

        if (triggerValue > 0.9f)

        {

            // 执行某个操作，例如射出一束光

            ShootLaser();

        }

    }



    void ShootLaser()

    {

        // 创建一束光

        GameObject laser = GameObject.CreatePrimitive(PrimitiveType.Capsule);

        laser.transform.position = transform.position;

        laser.transform.rotation = transform.rotation;

        laser.transform.localScale = new Vector3(0.1f, 1.0f, 0.1f);



        // 设置光的速度

        Rigidbody rb = laser.AddComponent<Rigidbody>();

        rb.velocity = transform.forward * 10.0f;

    }

}

设置HTC Vive Controller

安装SteamVR插件

  1. 打开Unity Asset Store。

  2. 搜索“SteamVR Plugin”并下载安装。

配置SteamVR项目

  1. 在Unity中创建一个新的项目或打开现有的VR项目。

  2. 导入SteamVR插件。

  3. 在Player设置中启用VR支持：

    • 打开Edit > Project Settings > Player。

    • 在XR Settings中勾选Virtual Reality Supported。

    • 添加SteamVR SDK到Virtual Reality SDKs列表中。

获取控制器输入

使用HTC Vive Controller时，可以通过SteamVR Input API来获取输入。以下是一个简单的示例，展示如何获取控制器的扳机键输入：


using UnityEngine;

using Valve.VR;



public class ViveControllerInput : MonoBehaviour

{

    private SteamVR_Action_Boolean shootAction;



    void Start()

    {

        // 初始化射出光束的动作

        shootAction = SteamVR_Action.GetAction<SteamVR_Action_Boolean>("Shoot");

    }



    void Update()

    {

        // 获取射出光束动作的状态

        if (shootAction.GetState(SteamVR_Input_Sources.Any))

        {

            // 如果射出光束动作被触发

            ShootLaser();

        }

    }



    void ShootLaser()

    {

        // 创建一束光

        GameObject laser = GameObject.CreatePrimitive(PrimitiveType.Capsule);

        laser.transform.position = transform.position;

        laser.transform.rotation = transform.rotation;

        laser.transform.localScale = new Vector3(0.1f, 1.0f, 0.1f);



        // 设置光的速度

        Rigidbody rb = laser.AddComponent<Rigidbody>();

        rb.velocity = transform.forward * 10.0f;

    }

}

设置Valve Index Controller

安装SteamVR插件

Valve Index Controller使用SteamVR插件，因此安装步骤与HTC Vive Controller相同。

配置SteamVR项目

配置步骤与HTC Vive Controller相同。

获取控制器输入

使用Valve Index Controller时，同样可以通过SteamVR Input API来获取输入。以下是一个简单的示例，展示如何获取控制器的扳机键输入：


using UnityEngine;

using Valve.VR;



public class IndexControllerInput : MonoBehaviour

{

    private SteamVR_Action_Boolean shootAction;



    void Start()

    {

        // 初始化射出光束的动作

        shootAction = SteamVR_Action.GetAction<SteamVR_Action_Boolean>("Shoot");

    }



    void Update()

    {

        // 获取射出光束动作的状态

        if (shootAction.GetState(SteamVR_Input_Sources.Any))

        {

            // 如果射出光束动作被触发

            ShootLaser();

        }

    }



    void ShootLaser()

    {

        // 创建一束光

        GameObject laser = GameObject.CreatePrimitive(PrimitiveType.Capsule);

        laser.transform.position = transform.position;

        laser.transform.rotation = transform.rotation;

        laser.transform.localScale = new Vector3(0.1f, 1.0f, 0.1f);



        // 设置光的速度

        Rigidbody rb = laser.AddComponent<Rigidbody>();

        rb.velocity = transform.forward * 10.0f;

    }

}

手势识别的设置与使用

设置Leap Motion

安装Leap Motion插件

  1. 打开Unity Asset Store。

  2. 搜索“Leap Motion”并下载安装。

配置Leap Motion项目

  1. 在Unity中创建一个新的项目或打开现有的VR项目。

  2. 导入Leap Motion插件。

  3. 确保Leap Motion服务在计算机上运行。

获取手势输入

使用Leap Motion时，可以通过Leap Motion API来获取手势输入。以下是一个简单的示例，展示如何获取手势输入并进行处理：


using UnityEngine;

using Leap;

using Leap.Unity;



public class LeapMotionInput : MonoBehaviour

{

    void Update()

    {

        // 获取手部数据

        Controller controller = new Controller();

        Frame frame = controller.Frame();



        // 遍历所有手势

        foreach (Hand hand in frame.Hands)

        {

            // 获取手势类型

            FingerList fingers = hand.Fingers;



            // 遍历所有手指

            foreach (Finger finger in fingers)

            {

                // 获取手指尖端的位置

                Vector3 fingerTipPosition = finger.TipPosition.ToVector3();



                // 打印手指尖端的位置

                Debug.Log("Finger Tip Position: " + fingerTipPosition);



                // 根据手指尖端的位置执行某个操作

                if (fingerTipPosition.z < -0.5f)

                {

                    // 例如，触发一个按钮

                    TriggerButton();

                }

            }

        }

    }



    void TriggerButton()

    {

        // 执行按钮触发操作

        Debug.Log("Button Triggered!");

    }

}

设置Hololens手势识别

安装MRTK（Microsoft Mixed Reality Toolkit）

  1. 打开Unity Asset Store。

  2. 搜索“MRTK”并下载安装。

配置Hololens项目

  1. 在Unity中创建一个新的项目或打开现有的VR项目。

  2. 导入MRTK插件。

  3. 在Player设置中选择Hololens平台：

    • 打开Edit > Project Settings > Player。

    • 在Other Settings中选择Universal Windows Platform。

    • 在XR Settings中勾选Windows Mixed Reality。

获取手势输入

使用Hololens时，可以通过MRTK的输入系统来获取手势输入。以下是一个简单的示例，展示如何获取手势输入并进行处理：


using UnityEngine;

using Microsoft.MixedReality.Toolkit.Input;



public class HololensGestureInput : MonoBehaviour, IMixedRealityGestureHandler<float>

{

    private IMixedRealityInputSystem inputSystem;



    void Start()

    {

        // 获取输入系统

        inputSystem = MixedRealityToolkit.InputSystem;

        inputSystem?.RegisterHandler(this);

    }



    void OnDestroy()

    {

        // 注销输入处理

        inputSystem?.UnregisterHandler(this);

    }



    public void OnGestureStarted(InputEventData<float> eventData)

    {

        // 手势开始时的处理

        Debug.Log("Gesture Started: " + eventData.InputSource.Name);

    }



    public void OnGestureUpdated(InputEventData<float> eventData)

    {

        // 手势更新时的处理

        Debug.Log("Gesture Updated: " + eventData.InputSource.Name + " Value: " + eventData.InputData);

    }



    public void OnGestureCompleted(InputEventData<float> eventData)

    {

        // 手势完成时的处理

        Debug.Log("Gesture Completed: " + eventData.InputSource.Name + " Value: " + eventData.InputData);



        // 根据手势值执行某个操作

        if (eventData.InputData > 0.5f)

        {

            TriggerButton();

        }

    }



    public void OnGestureCanceled(InputEventData<float> eventData)

    {

        // 手势取消时的处理

        Debug.Log("Gesture Canceled: " + eventData.InputSource.Name);

    }



    void TriggerButton()

    {

        // 执行按钮触发操作

        Debug.Log("Button Triggered!");

    }

}

头部追踪的设置与使用

设置Oculus Rift头部追踪

配置Oculus Rift项目

  1. 在Unity中创建一个新的项目或打开现有的VR项目。

  2. 导入Oculus Integration插件。

  3. 在Player设置中启用VR支持：

    • 打开Edit > Project Settings > Player。

    • 在XR Settings中勾选Virtual Reality Supported。

    • 添加Oculus SDK到Virtual Reality SDKs列表中。

获取头部追踪数据

使用Oculus Rift时，可以通过OVRInput API来获取头部追踪数据。以下是一个简单的示例，展示如何获取头部追踪数据并进行处理：


using UnityEngine;

using OculusIntegration;



public class OculusHeadTracking : MonoBehaviour

{

    // 引用OVRPlayerController来获取头部追踪数据

    private OVRPlayerController playerController;



    void Start()

    {

        // 获取OVRPlayerController组件

        playerController = FindObjectOfType<OVRPlayerController>();

        if (playerController == null)

        {

            Debug.LogError("OVRPlayerController not found!");

        }

    }



    void Update()

    {

        // 获取头部位置和旋转

        Vector3 headPosition = playerController.transform.position;

        Quaternion headRotation = playerController.transform.rotation;



        // 打印头部位置和旋转

        Debug.Log("Head Position: " + headPosition);

        Debug.Log("Head Rotation: " + headRotation);



        // 根据头部位置和旋转执行某个操作

        if (headPosition.z > 1.0f)

        {

            // 例如，移动玩家位置

            MovePlayer();

        }

    }



    void MovePlayer()

    {

        // 移动玩家位置

        playerController.transform.position += playerController.transform.forward * 0.1f;

    }

}

设置HTC Vive头部追踪

配置HTC Vive项目

  1. 在Unity中创建一个新的项目或打开现有的VR项目。

  2. 导入SteamVR插件。

  3. 在Player设置中启用VR支持：

    • 打开Edit > Project Settings > Player。

    • 在XR Settings中勾选Virtual Reality Supported。

    • 添加SteamVR SDK到Virtual Reality SDKs列表中。

获取头部追踪数据

使用HTC Vive时，可以通过SteamVR API来获取头部追踪数据。以下是一个简单的示例，展示如何获取头部追踪数据并进行处理：


using UnityEngine;

using Valve.VR;



public class ViveHeadTracking : MonoBehaviour

{

    private SteamVR_TrackedObject trackedObject;



    void Start()

    {

        // 获取SteamVR_TrackedObject组件

        trackedObject = GetComponent<SteamVR_TrackedObject>();

    }



    void Update()

    {

        // 获取头部位置和旋转

        Vector3 headPosition = trackedObject.GetPosition();

        Quaternion headRotation = trackedObject.GetRotation();



        // 打印头部位置和旋转

        Debug.Log("Head Position: " + headPosition);

        Debug.Log("Head Rotation: " + headRotation);



        // 根据头部位置和旋转执行某个操作

        if (headPosition.z > 1.0f)

        {

            // 例如，移动玩家位置

            MovePlayer();

        }

    }



    void MovePlayer()

    {

        // 移动玩家位置

        transform.position += transform.forward * 0.1f;

    }

}

眼部追踪的设置与使用

设置Eye Tracking

安装Eye Tracking插件

  1. 打开Unity Asset Store。

  2. 搜索“Eye Tracking”并下载安装。

配置Eye Tracking项目

  1. 在Unity中创建一个新的项目或打开现有的VR项目。

  2. 导入Eye Tracking插件。

  3. 在Player设置中启用VR支持：

    • 打开Edit > Project Settings > Player。

    • 在XR Settings中勾选Virtual Reality Supported。

    • 添加Eye Tracking SDK到Virtual Reality SDKs列表中。

获取眼部追踪数据

使用眼部追踪时，可以通过Eye Tracking API来获取眼部追踪数据。以下是一个简单的示例，展示如何获取眼部追踪数据并进行处理：


using UnityEngine;

using UnityEngine.XR;



public class EyeTrackingInput : MonoBehaviour

{

    void Update()

    {

        // 获取眼部追踪数据

        if (XRDevice.eyeTrackingSupported)

        {

            Vector3 gazePoint = XRDevice.GetGazePoint();

            Quaternion gazeRotation = XRDevice.GetGazeRotation();



            // 打印眼部追踪数据

            Debug.Log("Gaze Point: " + gazePoint);

            Debug.Log("Gaze Rotation: " + gazeRotation);



            // 根据眼部追踪数据执行某个操作

            if (gazePoint.z > 1.0f)

            {

                // 例如，移动玩家位置

                MovePlayer();

            }

        }

    }



    void MovePlayer()

    {

        // 移动玩家位置

        transform.position += transform.forward * 0.1f;

    }

}

全身追踪的设置与使用

设置Vive Tracker

安装Vive Tracker插件

  1. 打开Unity Asset Store。

  2. 搜索“Vive Tracker”并下载安装。

配置Vive Tracker项目

  1. 在Unity中创建一个新的项目或打开现有的VR项目。

  2. 导入Vive Tracker插件。

  3. 在Player设置中启用VR支持：

    • 打开Edit > Project Settings > Player。

    • 在XR Settings中勾选Virtual Reality Supported。

    • 添加SteamVR SDK到Virtual Reality SDKs列表中。

获取全身追踪数据

使用Vive Tracker时，可以通过SteamVR API来获取全身追踪数据。以下是一个简单的示例，展示如何获取全身追踪数据并进行处理：


using UnityEngine;

using Valve.VR;



public class ViveTrackerInput : MonoBehaviour

{

    private SteamVR_TrackedObject trackedObject;



    void Start()

    {

        // 获取SteamVR_TrackedObject组件

        trackedObject = GetComponent<SteamVR_TrackedObject>();

    }



    void Update()

    {

        // 获取追踪器位置和旋转

        Vector3 trackerPosition = trackedObject.GetPosition();

        Quaternion trackerRotation = trackedObject.GetRotation();



        // 打印追踪器位置和旋转

        Debug.Log("Tracker Position: " + trackerPosition);

        Debug.Log("Tracker Rotation: " + trackerRotation);



        // 根据追踪器位置和旋转执行某个操作

        if (trackerPosition.z > 1.0f)

        {

            // 例如，移动玩家位置

            MovePlayer();

        }

    }



    void MovePlayer()

    {

        // 移动玩家位置

        transform.position += transform.forward * 0.1f;

    }

}

设置Hololens 2全身追踪

安装MRTK（Microsoft Mixed Reality Toolkit）

  1. 打开Unity Asset Store。

  2. 搜索“MRTK”并下载安装。

配置Hololens 2项目

  1. 在Unity中创建一个新的项目或打开现有的VR项目。

  2. 导入MRTK插件。

  3. 在Player设置中选择Hololens 2平台：

    • 打开Edit > Project Settings > Player。

    • 在Other Settings中选择Universal Windows Platform。

    • 在XR Settings中勾选Windows Mixed Reality。

获取全身追踪数据

使用Hololens 2时，可以通过MRTK的输入系统来获取全身追踪数据。以下是一个简单的示例，展示如何获取全身追踪数据并进行处理：


using UnityEngine;

using Microsoft.MixedReality.Toolkit.Input;



public class Hololens2BodyTracking : MonoBehaviour, IMixedRealityHandTracker

{

    private MixedRealityHand leftHand;

    private MixedRealityHand rightHand;



    void Start()

    {

        // 获取MixedRealityHand组件

        leftHand = MixedRealityToolkit.InputSystem.Hands.LeftHand;

        rightHand = MixedRealityToolkit.InputSystem.Hands.RightHand;



        if (leftHand == null || rightHand == null)

        {

            Debug.LogError("MixedRealityHand components not found!");

        }

    }



    void Update()

    {

        // 获取左手和右手的手部数据

        if (leftHand != null)

        {

            ProcessHand(leftHand, "Left Hand");

        }



        if (rightHand != null)

        {

            ProcessHand(rightHand, "Right Hand");

        }

    }



    void ProcessHand(MixedRealityHand hand, string handName)

    {

        if (hand.IsTracked)

        {

            // 获取手部位置和旋转

            Vector3 handPosition = hand.HandJointPose[TrackedHandJoint.Palm].Position;

            Quaternion handRotation = hand.HandJointPose[TrackedHandJoint.Palm].Rotation;



            // 打印手部位置和旋转

            Debug.Log(handName + " Position: " + handPosition);

            Debug.Log(handName + " Rotation: " + handRotation);



            // 根据手部位置和旋转执行某个操作

            if (handPosition.z > 1.0f)

            {

                // 例如，移动玩家位置

                MovePlayer();

            }

        }

    }



    void MovePlayer()

    {

        // 移动玩家位置

        transform.position += transform.forward * 0.1f;

    }

}

设置全身追踪的注意事项

  1. 设备校准：确保所有传感器和追踪设备都已正确校准，以获得准确的追踪数据。

  2. 性能优化：全身追踪可能对性能有较高要求，因此需要优化代码和场景以确保流畅的体验。

  3. 用户舒适度：设计交互时，要考虑用户的舒适度，避免长时间的复杂动作导致疲劳。

总结

在Unity中设置和使用VR输入与控制器是实现沉浸式虚拟现实体验的关键步骤。无论是手柄控制器、手势识别、头部追踪、眼部追踪还是全身追踪，都有相应的API和插件支持。通过本节的学习，你应该能够理解这些输入设备的基本原理，并掌握如何在Unity中配置和使用它们。

希望这些示例代码能够帮助你在自己的VR项目中实现丰富的交互体验。如果你有任何问题或需要进一步的帮助，请参考Unity官方文档或相关插件的开发者文档。

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