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用Unity更好的创建VR――Unity VR Day干货内容分享(一)
摘要: 7月2日，Unity VR Day-北京站活动迎来了上百位业界嘉宾的参与和互动，在小小的互联网舞台，却迸发出了硕大的热情和推动力。Unity 官方讲师团队携手合作伙伴Intel、焰火工坊
7月2日，Unity VR Day-北京站活动迎来了上百位业界嘉宾的参与和互动，在小小的互联网舞台，却迸发出了硕大的热情和推动力。Unity 官方讲师团队携手合作伙伴Intel、焰火工坊等带来了有关&VR设计标准&&Unity 5.1 中针对VR的功能&&感知计算技术在的应用展望&&VR开发的新思路和新视野&等主题演讲。
Unity VR Day火爆现场
Unity VR Day干货内容分享（一）：
VR的起源与昙花一现
VR技术最早起源于20世纪50年代的美国，最早的设备可以追溯到1962年，一款名为&Sensorama&的设备。上世纪80年代中期，设备主要应用在一些政府和军事机构，比如航空航天局的飞行模拟装置等。
史上第一部显示立体影像的机VirtualBoy（简称VB），VB的原理是利用左右眼的视差，在左右两个荧光屏上显示不同角度的影像造成立体效果，再配以红、黑两种单色来突显出立体感觉，加上不用连接电视，在室外、室内都可以随时，以当时来说是相当创新的科技，但该项产品的结果却是任天堂进军界以来最大的挫折。
不少人认为红黑的单色画面是导致VB失败的主因，因为长时间会令眼睛疲劳，甚至会&玩坏眼&。而事实上红黑两种单色的视认性很高，就算长时间&煲机&也不会构成问题，不过某种程度上红黑画面也可称的上是半个败因，皆因VB红黑两色的游戏画面很难在杂志媒体上表现到其吸引之处，不单止难以看清画面内容，而且很重要的是读者不会看到VB游戏的立体效果。
VB的失败大致上可归纳出两个主要原因。其一，当时的 VB碍于设计永远不可能实现双打和对战，就连朋友想在旁边偷看也不可以，结果一般人也很难了解到VB的魅力，使得VB难以普及开。另一个败因是次世代主机的来临，在95年PS和SS两大势力已经摩拳擦掌，VB的立体影像根本敌不过那些3D立体游戏的画面。就算任天堂的招牌再响、所采用的科技再先进，和次世代主机硬碰硬无疑是以卵击石，假如不是在那个时候推出，说不定还可能会有转机。
VR的崛起与生逢其时
2012年，Oculus Rift登陆Kickstarter众筹平台的虚拟现实头戴显示器，但获得了1600万美元的风投，后Facebook在2014年3月花费20亿美元，收购了这家公司。
2014年，Google推出平民级的VR设备Google CardBoard，2015年推出第二代CardBoard，并且不再局限于安卓手机。
2015年初，微软推出Hololens头戴式全息影像增强现实装置，可以完全独立使用，无需线缆连接、无需同步电脑或智能手机。而且近期将Hololens应用到美国宇航局（NASA），宇航员将以多种方式使用HoloLens，有助于推动未来的探索活动。
2015年，微软的Build大会上，宣布了与全球知名游戏及应用开发引擎Unity 的技术合作关系，强强联手的两家公司将共同致力于提供最佳的开发方案给到Hololens，方便给更多的开发商打造各式各样的VR/AR游戏或应用。
总结下来，目前市场上主流的VR/AR设备分为四种类型：1是携带式的AR设备，最新代表为Hololens；2是基于PC端的VR设备，代表产品为Oculus Rift；3是游戏机专用的VR设备如Sony Morpheus；4是和手机配合使用的VR设备，如Google CardBoard等。
在当下市场环境利好，各大科技型、应用型公司发力于VR/AR行业的时候，如何能够在蜂拥而至的VR浪潮中，保持清晰的发展思路，把控住最关键的市场需求，要关注的不仅只是硬件和技术本身。
VR的核心与设计基准
虚拟现实技术本身与游戏一样都是对人性的探究。人的本质都是通过眼睛看到、手摸到、皮肤感觉得到所有反馈后作出的应激反应。今天技术的发展已经可以让电子的设备来模拟眼睛看到、手摸到、皮肤感觉，那么你的大脑就会认为这就是真的，虚拟在这一刻在你的大脑中标记为真实。
Unity 官方讲师Kevin Lo带来了Unity 全球对于VR新的解读标准和认识。首先从VR使用者的视觉能力（现实中的FOV，人眼分辨率，成像焦点等）、听觉习惯、产生眩晕感和疲劳感的原因等入手，为开发者提出了开发VR应用所需要特别注意的基础参数和体验建议。
在VR设计的交互性方面，为了让VR用户有更好的体验，要分别注意眼睛和耳朵接收到的信息的一致性，重要的是能够流畅的控制方向或水平面。如果出现FPS过低或者是有卡顿现象，或者是用户看到的和听到的是不同的内容时，就非常容易让人产生不舒服的感觉。甚至包括到该何时设置暂停，都是需要值得仔细考究的。
其次是舒服度的体验，装备太重或者是需要持久拿着，都会让人产生疲惫；用户长时间眼睛太过专注、不断的切换镜头焦距都会导致疲倦，因此开发出合适时长的体验应用较为合理。
再次是用户对于恐惧的感觉分析，并不是各种突如其来的惊吓就能带来最佳的恐怖体验效果，没有环境和剧情的衬托，只是没由来的吓唬，反而会让用户造成反感。恐惧的来源可以有很多，比如人会对潜意识里面尖锐的东西感到害怕、或者是本身属性就是可怕的事物产生恐惧的联想。
在VR游戏或应用中更好地还原现实世界的情况，应当尽量避免在应用中设计UI，而是用真实的反馈提醒用户做出相应的反应。如果要进行UI设计，应尽量避免将UI放置在容易产生畸变的区域。
VR游戏和应用，除了需要更加注重用户不喜欢什么之外，最重要的部分还是在于用户喜欢什么。比如VR能够如此受人喜爱的原因，在于其无所不能的真实感，大家都期望通过真实的环境能够做不真实的事情，最好是做超越真实的任何事情。但这是一个临界点的问题，类似于恐怖谷理论的原理。恐怖谷是关于人类对机器人和非人类物体的感觉的假设，是说机器人与人类相像超过95%的时候，即达到一个特定的程度，人们对机器人的反应便会突然变得极为反感，哪怕机器人与人类有一点点的差别，都会让人感觉到非常僵硬恐怖，这时，机器人越像人类越反感恐惧，直至谷底，称之为恐怖谷。也正因为如此，很多机器人专家在制造机器人时，都尽量避免机器人外表太过人格化，以避免跌入&恐怖谷陷阱&。同样在开发VR恐怖类应用时，也需要注意这点。
如果将VR开发的重点，转移到人类本身喜欢什么上面，将会更容易做到位，比如人类的同理心，用户会对小东西产生信心或者关爱，对庞大的事物会产生警觉等等，这些真实世界里的心态会转移到虚拟世界中。
在实际开发过程中，Kevin Lo讲师同时建议在VR应用的输入端，要保持操作的简单自然，避免用户产生疲劳感，使用眼球追踪并在应用内加入提示性的引导（比如音效变化，光线变化和场景暗示）会是不错的选择。并多从玩家的操作方便性上去思考，并且做到简化输入等。
用Unity 轻松构建VR
Unity 官方目前已经与从事VR/AR研发的知名厂商如Oculus、Samsung、Sony 和Microsoft 达成了合作关系，开发者能够使用Unity 轻松地开发出适用于Oculus Rift、Samsung Gear、Sony Morpheus 以及Microsoft HoloLens 的应用。
在Unity 5.1版本中，开发者开发VR项目将不再需要SDK，Pro Licenses 和Plugin Package，开发者只需要手上有HMDs 和安装对应Drivers (Runtime)，就能使用Unity 5.1随心所欲地开发自己的VR项目。Unity5.1中新添加了&Virtual Reality Support&选项，开发者通过简单的勾选就能实现VR项目中略显复杂的Camera Controller的设置。
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干货 | 12个优化Unity /Gear VR 应用的小技巧
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　　比起那些普通应用，VR 应用所需的计算性能要求大了太多，让优化成为了一项重要工作。如果你的目标是类似 Gear VR 这种移动设备，那么要求会更高。
　　以下为一些基本的标杆：
　　单眼 50 个绘制调用（Draw Call）。 更加精准地称之为口令设置程序调用（setpass calls）。
　　少于个顶点数以及个多边形数量。
　　确实是很严苛的要求，而这里有一些小技巧来助你一臂之力。
　　静态批处理（Static batching）
　　在一个场景里，可能有一堆静态几何图形，比如墙、椅子、灯光和各种静止网格（Mesh）。你可以在编辑器里把它们标成静态。确保将他们标记成静态光源映射来得到烘焙好的光照贴图纹理。被标记成静态的物品会被组成一个网格，而非每绘制一次物品就产生调用。
　　但静态批处理有一个关键的要求：所有物品必须都有同样的材质。如果你有木头材质的静态墙壁和一个钢铁材质的静态椅子，所有墙壁会被组合成一个网格，消耗一个绘制调用，而椅子则也会有一个网格，占用另一个绘制调用。
　　纹理集合（Texture atlasing）
　　如上文所提及，每个不同材质都会至少导致一个新的绘制调用。你可能会以为一个木头门和铁椅子必须使用不同的材质，毕竟它们使用了不同的纹理。但是，如果它们 能使用同样的着色器，你可以使用纹理集合来创建一个材质，同时兼容这两个物体。一个纹理集合其实就是一个大纹理贴图，里面包含了各种各样的小纹理。你可以让某个材质加载几个纹理而非让一堆材质加载一堆纹理。每个物体都能通过不同的纹理映射来加载这个纹理集合上不同坐标位置的一小片纹理。
　　你可以手动去做这个事，而作为参考，在Unity 官方资源商店Asset Store上的内容：Juan Sebastian’s Pro Draw Call Optimizer （）非常有用。它能自动生成纹理集合，而不会干扰你的 assets。
　　动态批处理（Dynamic batching）
　　移动的非静态物品也能被动态批处理为单一绘制调用。这对于 CPU 来说开销较大，每帧都经过计算，但就优化最终结果来说还是不错的。不过要注意的是这只对低于 900 个顶点并有着同样材质的物体才有用。使用纹理集合来为你的动态物体创建一个单一材质，然后你就能得到简单的动态批处理了。
　　多细节层次（Level Of Details）
　　多细节层次组也是一个提升表现的简单方式。使用拥有多个细节层次的 assets 并让离镜头远的物体采取低细节的几何图形进行渲染。Unity 能自动在摄像头和物体之间的距离发生改变时过渡到不同的细节层次。
　　填充率，重复绘制，过滤剔除（Fillrate, overdraw, and culling）
　　降低重复绘制，不要让远处物体的像素被绘制了后，近处覆盖在这个像素的物体上面时又绘制了一次。对于平时在 PC 上倒不是太所谓，但对于移动 VR，这也是性能开销啊。大量的重复绘制和高分辨率影响了你的填充率，而纹理填充率也是 GPU 的限制之一。
　　目前，解决方式包括遮挡剔除（occlusion culling）和层次视锥剔除（frustum culling）。层次视锥剔除能将摄像机视野锥体外的东西都剔除掉，毕竟渲染那些你根本没有看着的东西毫无意义。而遮挡剔除则是不渲染那些被挡住的物体，比如门后的房间，沙发后的桌子什么的。默认状态下遮挡剔除能搞定你的整个当前场景，但如果关卡设计得当，整个关卡都能被剔除掉。
　　多细节层次组也能剔除掉离摄像头太远的物体，以进一步降低填充率。
　　关卡设计（Level design）
　　如果你的游戏是让玩家从一个房间（地区）到另一个房间（地区），那基本的方式就是让整个游戏只在一个关卡中。但这样会导致过高的内存开销 – 每一个房间内的物体和材质都会被加载到内存里，即便在当前场景中是不可见的。所以，将房间放到不同的关卡里，通过代码设计来分开加载。
　　异步加载（Asynchronous loading）
　　当玩家快要接近到加载下一关的门时，加载下一关。不要同时使用 Application.LoadLevel()，这会导致游戏暂停卡顿。即便头部跟踪只停了一小会，也会让玩家非常不适。
　　因此，采取 Application.LoadLevelAsync()。关于范例你可以查看 Oculus Mobile SDK 下的 BlockSplosion 样品，在 StartupSample.cs 里。
　　光照烘焙（Baked lighting）
　　关闭实时阴影！得到实时阴影的物体将无法被批处理，导致大量的额外绘制调用的开销。
　　在 PC 上，你能仅通过单一的即时方向光来得到不错的动态阴影，但在移动端，请用烘焙好的光照，不要用实时阴影。
　　阴影（Shadows）
　　尤其对于移动体验来说，请对立体物品的阴影使用以前那些小技巧。半真实的阴影可以通过在物体下面增加一个平面模糊灰色图形来达到。
　　比如，千万不要用这种高端电脑才能搞定的 GTA V 实时动态阴影。
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　　但你可以用类似这种：下图来自2002年的 GTA 罪恶城市，只是在人物下面增加了一个模糊的小圆球而已。
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　　光照探针（Light probes）
　　当使用烘焙好的光线后，那些动态物品看起来违和感很高，而静态物品非常好。解决的办法之一就是通过光照探针来模拟动态光源。光照探针是烘焙好的立方体贴图，在场景中的各个点上存储直接、间接乃至发散的光线。当动态物体移动时，它会提取最近的几个光照探针的样品来模拟在那个部位的光线。这是模拟真实光线而无需依赖昂贵的实时光线的方式。
　　Unity 官方提供了一个专业的文档来告诉你应该如何放置光照探。
　　避免透明和多材质物品
　　使用透明着色器的物品，比如玻璃，窗户等都非常昂贵。还有一些专门让物品看起来更真实的方式，比如在墙壁前增加一层锈色或灰尘透明的材质等等。这类多材质 alpha 融合都非常昂贵，每个材质都会增加一个绘制调用。但是，多纹理就无所谓了，所以你应该只用一个材质，并用一个可以通过 alpha 融合来融合多个纹理的着色器。
　　蒙皮网格渲染器（Skinned mesh renderers）
　　蒙皮网格渲染器在渲染那些有动画部件的角色时比较常用，能通过物理或定制的动画来达到真实的网格变形。不幸的是，蒙皮网格渲染器不会被整合进批处理中去。每个场景里的角色都会导致单眼增加几个绘制调用。
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