Unity引擎开发：VR控制器开发all-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/chenlz2007/article/details/148856675

3.1 VR控制器的基本概念

在虚拟现实（VR）游戏中，控制器是用户与虚拟世界互动的重要工具。与传统游戏手柄不同，VR控制器通常包括手柄、头部追踪器、手部追踪器等设备，这些设备通过各种传感器捕捉用户的动作，将这些动作转化为虚拟世界中的交互。Unity引擎提供了强大的支持，使得开发者可以轻松地集成和使用这些控制器。

3.1.1 VR控制器的类型

目前市面上常见的VR控制器主要分为以下几类：

手柄控制器：如Oculus Touch、HTC Vive controllers、Valve Index controllers等。这些控制器通常包括按钮、触摸板、扳机等输入设备，可以实现精确的手部动作捕捉和交互。
手部追踪控制器：如Oculus Quest的手部追踪功能。这些控制器通过摄像头捕捉用户的手部动作，无需手柄即可实现自然的交互。
全身追踪控制器：如Vive Tracker、Pico Neo 3等。这些控制器可以捕捉用户的全身动作，提供更加沉浸的体验。

3.1.2 VR控制器的工作原理

VR控制器的工作原理主要包括以下几个步骤：

传感器数据采集：控制器上的传感器（如加速度计、陀螺仪、磁力计等）采集用户的手部动作数据。
数据处理：传感器数据通过控制器内部的处理器进行初步处理，转化为可识别的输入信号。
数据传输：处理后的数据通过有线或无线方式传输到主机或游戏引擎。
引擎解析：Unity引擎接收到数据后，通过相应的API进行解析，将这些数据转化为虚拟世界中的交互。
交互反馈：引擎根据解析后的数据，更新虚拟角色的动作，并通过视觉、听觉或触觉反馈给用户。

3.2 VR控制器的集成

在Unity中集成VR控制器，通常需要使用第三方插件或SDK。这些插件和SDK提供了便捷的API，使得开发者可以快速地实现控制器的集成和功能开发。

3.2.1 使用Oculus Integration插件

Oculus Integration插件是Unity官方提供的插件，支持Oculus Rift和Oculus Quest等设备。以下是集成Oculus控制器的基本步骤：

安装Oculus Integration插件：
- 打开Unity Hub，创建或打开一个项目。
- 在Unity编辑器中，进入Window -> Package Manager。
- 搜索并安装Oculus Integration插件。
配置VR设置：
- 在Edit -> Project Settings -> XR Plug-in Management中，启用Oculus支持。
- 选择Oculus平台，确保Oculus插件已安装。
创建控制器对象：
- 在Unity编辑器中，创建一个新的空对象，命名为OculusController。
- 将OVRInput组件添加到该对象上。
编写控制器脚本：
- 创建一个新的C#脚本，命名为OculusControllerScript。
- 将该脚本添加到OculusController对象上。
- 编写脚本以捕捉控制器的输入并进行处理。


using UnityEngine;

using OVRInput;



public class OculusControllerScript : MonoBehaviour

{

    // 控制器类型

    public OVRInput.Controller controllerType = OVRInput.Controller.RTrackedRemote;



    // 控制器的Transform

    public Transform controllerTransform;



    // 更新函数

    void Update()

    {

        // 获取控制器的位置和旋转

        Vector2 primaryTouch = OVRInput.Get(OVRInput.Axis2D.PrimaryTouchpad, controllerType);

        Vector3 controllerPosition = OVRInput.GetLocalControllerPosition(controllerType);

        Quaternion controllerRotation = OVRInput.GetLocalControllerRotation(controllerType);



        // 更新控制器Transform的位置和旋转

        if (controllerTransform != null)

        {

            controllerTransform.position = controllerPosition;

            controllerTransform.rotation = controllerRotation;

        }



        // 检测扳机是否被按下

        if (OVRInput.GetDown(OVRInput.Button.PrimaryIndexTrigger, controllerType))

        {

            Debug.Log("Primary Index Trigger Pressed");

        }



        // 检测触摸板的输入

        if (primaryTouch.magnitude > 0.5f)

        {

            Debug.Log($"Primary Touchpad: X={primaryTouch.x}, Y={primaryTouch.y}");

        }

    }

}

3.2.2 使用SteamVR插件

SteamVR插件支持HTC Vive、Valve Index等设备。以下是集成SteamVR控制器的基本步骤：

安装SteamVR插件：
- 打开Unity Hub，创建或打开一个项目。
- 在Unity编辑器中，进入Window -> Package Manager。
- 搜索并安装SteamVR插件。
配置VR设置：
- 在Edit -> Project Settings -> XR Plug-in Management中，启用OpenVR支持。
- 选择OpenVR平台，确保SteamVR插件已安装。
创建控制器对象：
- 在Unity编辑器中，创建一个新的空对象，命名为SteamVRController。
- 将SteamVR_Behaviour_Pose组件添加到该对象上，选择相应的控制器类型。
编写控制器脚本：
- 创建一个新的C#脚本，命名为SteamVRControllerScript。
- 将该脚本添加到SteamVRController对象上。
- 编写脚本以捕捉控制器的输入并进行处理。


using UnityEngine;

using Valve.VR;



public class SteamVRControllerScript : MonoBehaviour

{

    // 控制器类型

    public SteamVR_Input_Sources inputSource = SteamVR_Input_Sources.Any;



    // 控制器的Transform

    public Transform controllerTransform;



    // 更新函数

    void Update()

    {

        // 获取控制器的位置和旋转

        Vector2 touchpad = SteamVR_Actions.default_Touchpad.GetAxis(inputSource);

        Vector3 controllerPosition = SteamVR_InputTracking.GetLocalPosition(inputSource);

        Quaternion controllerRotation = SteamVR_InputTracking.GetLocalRotation(inputSource);



        // 更新控制器Transform的位置和旋转

        if (controllerTransform != null)

        {

            controllerTransform.position = controllerPosition;

            controllerTransform.rotation = controllerRotation;

        }



        // 检测扳机是否被按下

        if (SteamVR_Actions.default_Trigger.GetStateDown(inputSource))

        {

            Debug.Log("Trigger Pressed");

        }



        // 检测触摸板的输入

        if (touchpad.magnitude > 0.5f)

        {

            Debug.Log($"Touchpad: X={touchpad.x}, Y={touchpad.y}");

        }

    }

}

3.3 VR控制器的手部动作捕捉

手部动作捕捉是VR控制器的一个重要功能，使得用户可以更加自然地与虚拟世界互动。Unity提供了多种方式来实现手部动作捕捉，包括使用Oculus的手部追踪功能和SteamVR的Hand Tracker组件。

3.3.1 使用Oculus手部追踪

Oculus Quest 2等设备支持手部追踪功能。以下是使用Oculus手部追踪的基本步骤：

配置手部追踪：
- 在Edit -> Project Settings -> Oculus中，启用手部追踪功能。
- 确保设备的固件和软件都是最新版本。
创建手部对象：
- 在Unity编辑器中，创建一个新的空对象，命名为OculusHand。
- 将OVRHand组件添加到该对象上。
编写手部追踪脚本：
- 创建一个新的C#脚本，命名为OculusHandScript。
- 将该脚本添加到OculusHand对象上。
- 编写脚本以捕捉手部的动作并进行处理。


using UnityEngine;

using OVRPlugin;



public class OculusHandScript : MonoBehaviour

{

    // 手部类型

    public OVRHand.HandType handType = OVRHand.HandType.Left;



    // 更新函数

    void Update()

    {

        // 获取手部追踪数据

        OVRPlugin.HandStatus handStatus = OVRPlugin.GetHandStatus(handType);



        // 检查手部是否被追踪

        if (handStatus.trackingState == OVRPlugin.HandTrackingState.Tracked)

        {

            // 获取手掌的位置和旋转

            Vector3 palmPosition = handStatus.pose.palmPosition;

            Quaternion palmRotation = handStatus.pose.palmOrientation.ToQuaternion();



            // 更新手掌Transform的位置和旋转

            transform.position = palmPosition;

            transform.rotation = palmRotation;



            // 检查手指的动作

            foreach (OVRPlugin.HandFinger finger in handStatus.fingers)

            {

                Debug.Log($"Finger {finger.name}: Bend Angle={finger.bendAngle}");

            }

        }

    }

}

3.3.2 使用SteamVR手部追踪

SteamVR插件也支持手部追踪功能。以下是使用SteamVR手部追踪的基本步骤：

配置手部追踪：
- 在Edit -> Project Settings -> XR Plug-in Management中，启用手部追踪功能。
- 确保设备的固件和软件都是最新版本。
创建手部对象：
- 在Unity编辑器中，创建一个新的空对象，命名为SteamVRHand。
- 将HandTracker组件添加到该对象上。
编写手部追踪脚本：
- 创建一个新的C#脚本，命名为SteamVRHandScript。
- 将该脚本添加到SteamVRHand对象上。
- 编写脚本以捕捉手部的动作并进行处理。


using UnityEngine;

using Valve.VR;



public class SteamVRHandScript : MonoBehaviour

{

    // 手部类型

    public SteamVR_Input_Sources inputSource = SteamVR_Input_Sources.LeftHand;



    // 更新函数

    void Update()

    {

        // 获取手部追踪数据

        if (SteamVR_InputTracking.HasDevice(inputSource))

        {

            // 获取手掌的位置和旋转

            Vector3 palmPosition = SteamVR_InputTracking.GetLocalPosition(inputSource);

            Quaternion palmRotation = SteamVR_InputTracking.GetLocalRotation(inputSource);



            // 更新手掌Transform的位置和旋转

            transform.position = palmPosition;

            transform.rotation = palmRotation;



            // 检查手指的动作

            foreach (SteamVR_Action_Skeleton action in SteamVR_Input.actions.skeletons)

            {

                if (action.source == inputSource)

                {

                    SteamVR_Skeleton_Finger[] fingers = action.fingers;

                    foreach (SteamVR_Skeleton_Finger finger in fingers)

                    {

                        Debug.Log($"Finger {finger.name}: Bend Angle={finger.bendAngle}");

                    }

                }

            }

        }

    }

}

3.4 VR控制器的交互设计

VR控制器的交互设计是确保用户能够自然、流畅地与虚拟世界互动的关键。以下是一些常见的交互设计模式：

3.4.1 点击交互

点击交互是最基本的交互方式之一，用户通过按下控制器上的按钮或触摸板来触发特定的事件。

创建交互对象：
- 在Unity编辑器中，创建一个新的空对象，命名为InteractiveObject。
- 将Collider组件添加到该对象上。
编写交互脚本：
- 创建一个新的C#脚本，命名为InteractiveObjectScript。
- 将该脚本添加到InteractiveObject对象上。
- 编写脚本以检测控制器与交互对象的碰撞并触发事件。


using UnityEngine;



public class InteractiveObjectScript : MonoBehaviour

{

    // 交互事件

    public void OnClick()

    {

        Debug.Log("Object Clicked");

        // 在这里添加交互逻辑

    }



    // 检测碰撞

    private void OnTriggerEnter(Collider other)

    {

        if (other.CompareTag("Controller"))

        {

            OnClick();

        }

    }

}

3.4.2 投掷物体

用户可以通过控制器投掷虚拟物体，这在许多VR游戏中非常常见。

创建投掷物体：
- 在Unity编辑器中，创建一个新的空对象，命名为ThrowableObject。
- 将Rigidbody和Collider组件添加到该对象上。
编写投掷脚本：
- 创建一个新的C#脚本，命名为ThrowableObjectScript。
- 将该脚本添加到ThrowableObject对象上。
- 编写脚本以检测控制器的投掷动作并投掷物体。


using UnityEngine;



public class ThrowableObjectScript : MonoBehaviour

{

    // 控制器对象

    public GameObject controller;



    // 投掷速度

    public float throwSpeed = 10f;



    // 是否被控制器抓取

    private bool isHeld = false;



    // Rigidbody组件

    private Rigidbody rb;



    // 初始化函数

    void Start()

    {

        rb = GetComponent<Rigidbody>();

    }



    // 更新函数

    void Update()

    {

        // 检测控制器是否抓取物体

        if (Input.GetButtonDown("Grab") && !isHeld)

        {

            isHeld = true;

            rb.isKinematic = true;

            transform.SetParent(controller.transform);

        }



        // 检测控制器是否释放物体

        if (Input.GetButtonUp("Grab") && isHeld)

        {

            isHeld = false;

            rb.isKinematic = false;

            transform.SetParent(null);



            // 投掷物体

            rb.velocity = controller.transform.forward * throwSpeed;

        }

    }



    // 检测碰撞

    private void OnCollisionEnter(Collision collision)

    {

        if (collision.gameObject.CompareTag("Wall"))

        {

            Debug.Log("Object hit the wall");

            // 在这里添加碰撞逻辑

        }

    }

}

3.5 VR控制器的触觉反馈

触觉反馈是VR控制器的一个重要功能，可以提供更加沉浸的体验。Unity提供了多种方式来实现触觉反馈，包括使用Oculus和SteamVR的API。

3.5.1 使用Oculus触觉反馈

Oculus控制器支持触觉反馈功能。以下是使用Oculus触觉反馈的基本步骤：

配置触觉反馈：
- 确保设备支持触觉反馈功能。
- 在Edit -> Project Settings -> Oculus中，启用触觉反馈功能。
编写触觉反馈脚本：
- 创建一个新的C#脚本，命名为OculusHapticFeedbackScript。
- 将该脚本添加到控制器对象上。
- 编写脚本以在特定事件中触发触觉反馈。


using UnityEngine;

using OVRInput;



public class OculusHapticFeedbackScript : MonoBehaviour

{

    // 控制器类型

    public OVRInput.Controller controllerType = OVRInput.Controller.RTrackedRemote;



    // 触觉反馈强度

    public float hapticIntensity = 0.5f;



    // 触觉反馈持续时间

    public float hapticDuration = 0.2f;



    // 更新函数

    void Update()

    {

        // 检测控制器的碰撞

        if (Input.GetButtonDown("Trigger"))

        {

            TriggerHapticFeedback();

        }

    }



    // 触觉反馈函数

    void TriggerHapticFeedback()

    {

        OVRInput.SetControllerVibration(hapticIntensity, hapticIntensity, controllerType, hapticDuration);

    }

}

3.5.2 使用SteamVR触觉反馈

SteamVR控制器也支持触觉反馈功能。以下是使用SteamVR触觉反馈的基本步骤：

配置触觉反馈：
- 确保设备支持触觉反馈功能。
- 在Edit -> Project Settings -> XR Plug-in Management中，启用触觉反馈功能。
编写触觉反馈脚本：
- 创建一个新的C#脚本，命名为SteamVRHapticFeedbackScript。
- 将该脚本添加到控制器对象上。
- 编写脚本以在特定事件中触发触觉反馈。


using UnityEngine;

using Valve.VR;



public class SteamVRHapticFeedbackScript : MonoBehaviour

{

    // 控制器类型

    public SteamVR_Input_Sources inputSource = SteamVR_Input_Sources.LeftHand;



    // 触觉反馈强度

    public float hapticIntensity = 0.5f;



    // 触觉反馈持续时间

    public float hapticDuration = 0.2f;



    // 更新函数

    void Update()

    {

        // 检测控制器的碰撞

        if (SteamVR_Actions.default_Trigger.GetStateDown(inputSource))

        {

            TriggerHapticFeedback();

        }

    }



    // 触觉反馈函数

    void TriggerHapticFeedback()

    {

        SteamVR_Action_Vibration hapticAction = SteamVR_Actions.default_Haptic;

        hapticAction.Execute(hapticIntensity, hapticDuration, 0.0f, 0.0f, inputSource);

    }

}

3.6 VR控制器的高级应用

除了基本的交互和触觉反馈，VR控制器还可以实现更多高级功能，如手势识别、物理模拟等。

3.6.1 手势识别

手势识别使得用户可以通过特定的手势来触发事件。以下是一个简单的手势识别示例，使用Oculus手部追踪功能实现“握拳”手势的检测。

创建手势识别对象：
- 在Unity编辑器中，创建一个新的空对象，命名为GestureRecognition。
- 将OVRHand组件添加到该对象上。
编写手势识别脚本：
- 创建一个新的C#脚本，命名为GestureRecognitionScript。
- 将该脚本添加到GestureRecognition对象上。
- 编写脚本以检测“握拳”手势并触发事件。


using UnityEngine;

using OVRPlugin;



public class GestureRecognitionScript : MonoBehaviour

{

    // 手部类型

    public OVRHand.HandType handType = OVRHand.HandType.Left;



    // 握拳手势的阈值

    public float fistThreshold = 0.8f;



    // 更新函数

    void Update()

    {

        // 获取手部追踪数据

        OVRPlugin.HandStatus handStatus = OVRPlugin.GetHandStatus(handType);



        // 检查手部是否被追踪

        if (handStatus### 3.1 VR控制器的基本概念



在虚拟现实（VR）游戏中，控制器是用户与虚拟世界互动的重要工具。与传统游戏手柄不同，VR控制器通常包括手柄、头部追踪器、手部追踪器等设备，这些设备通过各种传感器捕捉用户的动作，将这些动作转化为虚拟世界中的交互。Unity引擎提供了强大的支持，使得开发者可以轻松地集成和使用这些控制器。



#### 3.1.1 VR控制器的类型



目前市面上常见的VR控制器主要分为以下几类：



1. **手柄控制器**：如Oculus Touch、HTC Vive controllers、Valve Index controllers等。这些控制器通常包括按钮、触摸板、扳机等输入设备，可以实现精确的手部动作捕捉和交互。

2. **手部追踪控制器**：如Oculus Quest的手部追踪功能。这些控制器通过摄像头捕捉用户的手部动作，无需手柄即可实现自然的交互。

3. **全身追踪控制器**：如Vive Tracker、Pico Neo 3等。这些控制器可以捕捉用户的全身动作，提供更加沉浸的体验。



#### 3.1.2 VR控制器的工作原理



VR控制器的工作原理主要包括以下几个步骤：



1. **传感器数据采集**：控制器上的传感器（如加速度计、陀螺仪、磁力计等）采集用户的手部动作数据。

2. **数据处理**：传感器数据通过控制器内部的处理器进行初步处理，转化为可识别的输入信号。

3. **数据传输**：处理后的数据通过有线或无线方式传输到主机或游戏引擎。

4. **引擎解析**：Unity引擎接收到数据后，通过相应的API进行解析，将这些数据转化为虚拟世界中的交互。

5. **交互反馈**：引擎根据解析后的数据，更新虚拟角色的动作，并通过视觉、听觉或触觉反馈给用户。



### 3.2 VR控制器的集成



在Unity中集成VR控制器，通常需要使用第三方插件或SDK。这些插件和SDK提供了便捷的API，使得开发者可以快速地实现控制器的集成和功能开发。



#### 3.2.1 使用Oculus Integration插件



Oculus Integration插件是Unity官方提供的插件，支持Oculus Rift和Oculus Quest等设备。以下是集成Oculus控制器的基本步骤：



1. **安装Oculus Integration插件**：

   - 打开Unity Hub，创建或打开一个项目。

   - 在Unity编辑器中，进入`Window` -> `Package Manager`。

   - 搜索并安装`Oculus Integration`插件。



2. **配置VR设置**：

   - 在`Edit` -> `Project Settings` -> `XR Plug-in Management`中，启用`Oculus`支持。

   - 选择`Oculus`平台，确保`Oculus`插件已安装。



3. **创建控制器对象**：

   - 在Unity编辑器中，创建一个新的空对象，命名为`OculusController`。

   - 将`OVRInput`组件添加到该对象上。



4. **编写控制器脚本**：

   - 创建一个新的C#脚本，命名为`OculusControllerScript`。

   - 将该脚本添加到`OculusController`对象上。

   - 编写脚本以捕捉控制器的输入并进行处理。



```csharp

using UnityEngine;

using OVRInput;



public class OculusControllerScript : MonoBehaviour

{

    // 控制器类型

    public OVRInput.Controller controllerType = OVRInput.Controller.RTrackedRemote;



    // 控制器的Transform

    public Transform controllerTransform;



    // 更新函数

    void Update()

    {

        // 获取控制器的位置和旋转

        Vector2 primaryTouch = OVRInput.Get(OVRInput.Axis2D.PrimaryTouchpad, controllerType);

        Vector3 controllerPosition = OVRInput.GetLocalControllerPosition(controllerType);

        Quaternion controllerRotation = OVRInput.GetLocalControllerRotation(controllerType);



        // 更新控制器Transform的位置和旋转

        if (controllerTransform != null)

        {

            controllerTransform.position = controllerPosition;

            controllerTransform.rotation = controllerRotation;

        }



        // 检测扳机是否被按下

        if (OVRInput.GetDown(OVRInput.Button.PrimaryIndexTrigger, controllerType))

        {

            Debug.Log("Primary Index Trigger Pressed");

        }



        // 检测触摸板的输入

        if (primaryTouch.magnitude > 0.5f)

        {

            Debug.Log($"Primary Touchpad: X={primaryTouch.x}, Y={primaryTouch.y}");

        }

    }

}