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AR小遊戲製作

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AR簡介

增強現實（Argumented Reality (AR)）是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術，是把原本在現實世界的一定時間空間範圍內很難體驗到的實體信息(視覺信息,聲音,味道,觸覺等),通過電腦等科學技術，模擬仿真後再疊加，將虛擬的信息應用到真實世界，被人類感官所感知，從而達到超越現實的感官體驗。
混合現實(Mixed reality (MR)) 有時被稱爲超現實（hybrid reality），是真實和虛擬世界的合併，產生新的可視化環境，物理和數字對象實時共存且在其中交互。混合現實不僅發生在物理世界或虛擬世界中，而是融合了現實和虛擬現實，通過身臨其境的技術包含增強現實和增強虛擬。
實際應用中，我們對 AR 和 MR 技術通常是不區分，簡稱 AR/MR 技術。

Vuforia使用

Vuforia一直是開發者最青睞的AR SDK，衆多的功能以及高質量的識別技術，良好的跨平臺性和兼容性，兼容目前主流的PC,Android,IOS平臺。 Vuforia 引擎支持 Unity 引擎以及三個主要平臺：iOS、Android 和 UWP （Windows）。所以它收到許多開發者的喜愛。

Unity內嵌的Vuforia模塊

使用Unity2017以上版本就可以在安裝的時候選擇添加Vuforia的模塊，從而能夠在Unity編輯器上使用Vuforia的組件。

或者是從官網中下載（鏈接地址）相應的安裝包。

對於2019版本，有一點坑就是需要導入相應的package，然後該包中含有一個自動執行的腳本，會將所需要安裝包的鏈接加入到Unity2019版的包管理器中，然後自動從鏈接中下載所需要的資源，但是由於服務器的國外的，所以下載速度非常慢，會造成卡住不動的現象。
所以我安裝了2018版的Unity來使用。

安裝完成之後，需要在Unity中打開相應的設置：

然後就可以在對象樹中添加相應的AR組件了：

使用Vuforia的AR組件

到官網（鏈接）註冊一個賬號，然後添加一個License Key。

然後添加數據庫：

並且添加一張圖片，作爲識別的目標：

注意圖片的識別度，星越多，越容易識別。

把數據庫下載下來：

使用AR Camera組件

進入Unity，設置playsetting：

然後就可以在Unity中添加Vuforia的AR組件了：

添加AR Camera，刪除原有的Camera。然後進行一點設置：

添加License和database：

數據庫的添加通過導入之前我們下載的包來實現。

在場景中添加Image，就會在結構樹中出現一個ImageTarget的對象。將準備好的模型添加在上面，並且調整一下位置：

運行，然後攝像頭對着圖片，就能夠顯示相應的模型了：

添加虛擬按鈕

在Image Target 的 Inspecter中找到添加虛擬按鈕的選項：

給虛擬按鈕掛載一下代碼：

using UnityEngine;
using Vuforia;

public class VirtualButtonEventHandler : MonoBehaviour, IVirtualButtonEventHandler {
    public GameObject vb;
    public Animator ani;

    void Start() {
        VirtualButtonBehaviour vbb = vb.GetComponent<VirtualButtonBehaviour>();
        if(vbb){
            vbb.RegisterEventHandler(this);
        }
    }

    public void OnButtonPressed(VirtualButtonBehaviour vb) {
        ani.SetTrigger("Take Off");
        ani.SetBool("onPress", true);
        Debug.Log("Pressed!");
    }

    public void OnButtonReleased(VirtualButtonBehaviour vb) {
        ani.SetTrigger("Land");
        ani.SetBool("onPress", false);
        Debug.Log("Released!");
    }
}

其中改變了模型的動畫，動畫狀態轉換圖如下：

然後爲了顯示button，可以在button的位置加一個平面對象（Plane），使其能夠顯示在屏幕中。
觸碰虛擬按鈕（需要完全覆蓋），就能發現模型能夠動起來。
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AR小遊戲製作

利用AR組件製作一個簡單的躲避球小遊戲：

玩家控制角色（天藍色小球），向上移動（會自然下落），從而躲避衝來的障礙小球。
碰到障礙則遊戲失敗

首先還是一樣用到Vuforia的圖像數據庫，這裏直接用之前的龍紋圖片。
然後將我們控制的角色（一個天藍色小球）添加爲ImageTarget的子對象，就能夠隨着圖像的識別而顯示出來，基本佈局很簡單，上面已經有過相關的實踐了。
直接來遊戲設計部分：
首先需要有各種障礙出現，來躲避。所以這裏可以給這些障礙製成預製體，並且掛載一個控制移動的腳本：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class Move : MonoBehaviour
{
    public Controller controller;
    public float speed = 9;
    Vector3 target;
    float time = 0;
    bool flag = true;
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        GameObject tmp = GameObject.Find("Bird");
        target = 3*tmp.transform.position - 2*this.transform.position;
        controller = Director.getInstance().currentSceneController as Controller;
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if (controller.getState() == 0) return;
        if (time > 5) {
            controller.addScore();
            flag = false;
            Debug.Log("score: " + controller.getScore());
            Destroy(this.gameObject);
            return;
        }
        time += Time.deltaTime;

        this.transform.position = Vector3.MoveTowards(transform.position,target,Time.deltaTime * speed);
        // this.transform.Translate(target*speed*Time.deltaTime);
        
    }
}

就是朝着我們控制目標的方向移動，但是這不是實時追蹤，而只是設定一個初始目標位置的方向。並且設定一段時間後就消失。

而這裏，場景控制器的作用就是不斷地拋出障礙：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.SceneManagement;
public class Controller : MonoBehaviour, SceneController, Interaction{

    public PipeFactory pipeFactory;
    public int score = 0;
    float time = 0;
    public int state = 1;
    public void loadResources() {

    }
    private void Start()
    {
        score = 0;
        pipeFactory =  this.gameObject.AddComponent<PipeFactory>();
        Director director = Director.getInstance();
        director.currentSceneController = this;
    }
    private void Update() {
        if (state == 1) {
            GameObject tmp = null;
            if (time > 3)
            {   
                tmp = pipeFactory.getPipe();
                time = 0;
            }
            else
            {
                time += Time.deltaTime;
            }
        }
            
    }

    public int getState() {
        return state;
    }

    public void addScore() {
        score += 1;
    }

    public int getScore() {
        return score;
    }
}

然後給我們的主角，添加一個剛體屬性，使其能夠受到重力作用。還要掛載一個控制腳本，這裏暫時用鼠標點擊來觸發向上的動作：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class Fly : MonoBehaviour
{
    public float speed = 5.5f;
    private Rigidbody rig;
    public Controller controller;
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        rig = GetComponent<Rigidbody>();
        controller = Director.getInstance().currentSceneController as Controller;
    }

    // Update is called once per frame
    void FixedUpdate()
    {
        if (controller == null) {
            controller = Director.getInstance().currentSceneController as Controller;
            return;
        }
        if (controller.getState() == 0) {
            this.transform.localPosition = Vector3.zero;
            rig.useGravity = false;
            return;
        }
        if (this.transform.position.y < -5f) {
            rig.useGravity = false;
            rig.velocity = Vector3.zero;
        }
        else {
            rig.useGravity = true;
        }
        if(Input.GetButtonDown("Fire1")) {
            rig.velocity = Vector3.up * speed;
        }
    }
}

添加碰撞檢測，如果碰到了障礙就遊戲失敗：

private void OnCollisionEnter(Collision other)
{
     Controller controller = Director.getInstance().currentSceneController as Controller;
     controller.state = 0;
     Destroy(other.gameObject);
 }

使用工廠進行障礙物的創建：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class PipeFactory: MonoBehaviour{
    List<GameObject> activeList = new List<GameObject>();
    List<GameObject> freeList = new List<GameObject>();

    public GameObject getPipe() {
        GameObject pipe = null;
        GameObject img = GameObject.Find("ImageTarget");
        if (img != null) {
            if (freeList.Count > 0)
            {
                pipe = freeList[0].gameObject;
                freeList.Remove(freeList[0]);
                pipe.transform.Rotate(0,0,0);
            }
            else
            {
                pipe = Instantiate(Resources.Load<GameObject>("Prefabs/Pipe"), new Vector3(8, Random.Range(-3,3),0), Quaternion.identity);
            }
            pipe.SetActive(true);
            pipe.transform.parent = img.transform;
            float x = Random.Range(-1,1) > 0 ? 0.5333f : -0.5333f;
            pipe.transform.localPosition = new Vector3(x, Random.Range(-1f,1f),0);
        }

        
        return pipe;
    }

    public void free(GameObject pipe) {
        GameObject tmp = null;
        foreach (GameObject i in activeList)
        {
            if (pipe.GetInstanceID() == i.gameObject.GetInstanceID())
            {
                tmp = i;
                break;
            }
        }
        if (tmp != null) {
            tmp.gameObject.SetActive(false);
            freeList.Add(tmp);
            activeList.Remove(tmp);
        }
    }
}

使用虛擬按鈕，添加相應的事件：
使得一直按着按鈕的時候，小球會一直向上運動。

using UnityEngine;
using Vuforia;

public class VirtualButtonEventHandler : MonoBehaviour, IVirtualButtonEventHandler {
    public GameObject vb;
    public GameObject ball;

    public float speed = 7f;
    private Rigidbody rig;
    public Controller controller;
    bool isPressed = false;

    void Start() {
        VirtualButtonBehaviour vbb = vb.GetComponent<VirtualButtonBehaviour>();
        if(vbb){
            vbb.RegisterEventHandler(this);
        }
        rig = ball.GetComponent<Rigidbody>();
        controller = Director.getInstance().currentSceneController as Controller;
    }

    public void OnButtonPressed(VirtualButtonBehaviour vb) {
        if (controller == null) {
            controller = Director.getInstance().currentSceneController as Controller;
            return;
        }
        if (controller.getState() == 0) {
            return;
        }
        isPressed = true;
        Debug.Log("Pressed!");
    }

    public void OnButtonReleased(VirtualButtonBehaviour vb) {
        isPressed = false;
        Debug.Log("Released!");
    }
    private void FixedUpdate()
    {
        if (isPressed) {
            rig.velocity = Vector3.up * speed;
        }
    }
}

還可以根據情況調整button的靈敏度：

最終效果：

【Unity3d學習】AR技術的簡單瞭解

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使用Vuforia的AR組件

使用AR Camera組件

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