3D開發(fā)中涉及到的技術(shù)

1. OpenGL

   OpenGL 是用于渲染 2D 、3D 矢量圖形的跨語(yǔ)言捣炬、跨平臺(tái)的應(yīng)用程序編程接口（API）而钞。這個(gè)接口由近350個(gè)不同的函數(shù)調(diào)用組成，用來(lái)繪制從簡(jiǎn)單的圖形比特到復(fù)雜的三維景象扶叉。而另一種程序接口系統(tǒng)是僅用于 Microsoft Windows 上的Direct3D。OpenGL 常用于 CAD 帕膜、虛擬現(xiàn)實(shí)枣氧、科學(xué)可視化程序和電子游戲開發(fā)。

2. WebGL

   WebGL（全寫 Web Graphics Library ）是一種 3D 繪圖協(xié)議垮刹，這種繪圖技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)允許把 JavaScript 和 OpenGL ES 2.0 結(jié)合在一起达吞，通過(guò)增加 OpenGL ES 2.0 的一個(gè) JavaScript 綁定，WebGL可以為 HTML5 Canvas 提供硬件 3D 加速渲染危纫，這樣 Web 開發(fā)人員就可以借助系統(tǒng)顯卡來(lái)在瀏覽器里更流暢地展示 3D 場(chǎng)景和模型了宗挥，還能創(chuàng)建復(fù)雜的導(dǎo)航和數(shù)據(jù)視覺(jué)化。顯然种蝶， WebGL 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)免去了開發(fā)網(wǎng)頁(yè)專用渲染插件的麻煩，可被用于創(chuàng)建具有復(fù)雜 3D 結(jié)構(gòu)的網(wǎng)站頁(yè)面瞒大，甚至可以用來(lái)設(shè)計(jì) 3D 網(wǎng)頁(yè)游戲等等螃征。

   WebGL 通過(guò) HTML5 的 Canvas 來(lái)和 DOM 打交道。因此也和 OpenGL ES 2.0 一樣透敌，使用 GLSL 作為 Shading Language （一種 C-Like 頂點(diǎn)計(jì)算和著色的語(yǔ)言盯滚，緩存編譯到 GPU，由 GPU 來(lái)執(zhí)行）酗电，由于目前canvas的性能在移動(dòng)端設(shè)備上表現(xiàn)還不理想魄藕，因此性能上會(huì)有不少損耗

OpenGL 和 WebGL 主要是底層圖形接口，一般只負(fù)責(zé)繪制圖形撵术，如果需要實(shí)現(xiàn)一些場(chǎng)景渲染背率，交互，光照，物理檢測(cè)等功能寝姿，就需要基于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)現(xiàn)大量的代碼交排，因此就出現(xiàn)了很多基于 OpenGL 和 WebGL 實(shí)現(xiàn)的一些 3D 游戲引擎

什么是游戲引擎

游戲引擎是指一些已編寫好的可編輯電腦游戲系統(tǒng)或者一些交互式實(shí)時(shí)圖像應(yīng)用程序的核心組件。這些系統(tǒng)為游戲設(shè)計(jì)者提供各種編寫游戲所需的各種工具饵筑，其目的在于讓游戲設(shè)計(jì)者能容易和快速地做出游戲程式而不用由零開始埃篓。大部分都支持多種操作平臺(tái)，如Linux根资、Mac OS X架专、微軟Windows。游戲引擎包含以下系統(tǒng)：渲染引擎（即“渲染器”玄帕，含二維圖像引擎和三維圖像引擎）胶征、物理引擎、碰撞檢測(cè)系統(tǒng)桨仿、音效睛低、腳本引擎、電腦動(dòng)畫服傍、人工智能钱雷、網(wǎng)絡(luò)引擎以及場(chǎng)景管理。

目前市場(chǎng)最主流的兩大游戲引擎 Unity 和 Unreal 對(duì)比

Unity Engine

Unity 于2005 年第一次作為一種商業(yè)產(chǎn)品開始銷售吹零。當(dāng)時(shí)罩抗，它與我們大多數(shù)人并沒(méi)有什么特別的關(guān)系……因?yàn)槟鞘钱?dāng)時(shí)的Mac獨(dú)有的產(chǎn)品。但在2007年灿椅，Unity 被帶到了 Windows 平臺(tái)套蒂，并真正開始發(fā)展起來(lái)。第二年茫蛹，蘋果應(yīng)用商店 (Apple App Store) 和隨之而來(lái)的手機(jī)游戲《 淘金熱 》( goldrush ) 問(wèn)世操刀。

Unity 一開始的定位就是：讓游戲開發(fā)更易于上手，并向更廣泛的受眾開放婴洼。毋庸置疑他們是成功的骨坑。隨后，他們還推出了一個(gè)非常成功的廣告平臺(tái) (Unity Ads)柬采，打造了一個(gè)面向 Unity 欢唾，iOS 和 Android 開發(fā)人員的獲利平臺(tái)。

從那以后粉捻，Unity 繼續(xù)添加了許多新功能礁遣，更重要的是，Unity 幾乎可以面向你聽過(guò)的任意一個(gè)平臺(tái)發(fā)布游戲肩刃。最近幾年祟霍，Unity更多地聚焦于提升引擎的性能和渲染技術(shù)杏头，這使 Unity 成為一個(gè)真正的 3A 引擎。DOTS 和可腳本化渲染管道之類的功能極大地提高了視覺(jué)質(zhì)量浅碾。

Unreal

Unreal是UNREAL ENGINE（虛幻引擎）的簡(jiǎn)寫大州，由Epic開發(fā)，是世界知名授權(quán)最廣的游戲引擎之一垂谢。
虛幻技術(shù)研究中心在上海成立厦画，該中心由GA國(guó)際游戲教育與虛幻引擎開發(fā)商EPIC的中國(guó)子公司EPIC GAMES CHINA聯(lián)合設(shè)立。

“Unreal Engine 3”3D引擎采用了最新的即時(shí)光跡追蹤滥朱、HDR光照技術(shù)根暑、虛擬位移…等新技術(shù)，而且能夠每秒鐘實(shí)時(shí)運(yùn)算兩億個(gè)多邊形運(yùn)算徙邻，效能是“Unreal Engine”的100倍排嫌，而通過(guò)NVIDIA的GeForce 6800顯示卡與“Unreal Engine 3”3D引擎的搭配，可以實(shí)時(shí)運(yùn)算出電影CG等級(jí)的畫面缰犁，效能非常非炒镜兀恐怖。

Unity 和 Unreal 對(duì)比

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開發(fā)語(yǔ)言對(duì)比

Unity

在Unity中帅容，曾經(jīng)有幾種支持的腳本語(yǔ)言颇象，C#，Boo(類似Python)并徘，UnityScript(類似 JavaScript/ECMAScript )遣钳。最近幾年 Boo 和 UnityScript 支持都不怎么用了，剩下 C# 作為開發(fā)主要語(yǔ)言。從好的方面來(lái)看，自從 Mono 免費(fèi)以來(lái)玉罐，Unity 現(xiàn)在有了 C# 的當(dāng)前實(shí)現(xiàn)，而不是落后于語(yǔ)言開發(fā)近十年倦淀。Unity 目前正在向 DOTS 或面向數(shù)據(jù)的技術(shù)堆棧遷移，這是 C#简肴、ECS 或 Entity Component System 的高性能子集與并行計(jì)算的結(jié)合晃听，側(cè)重于 Jobs 系統(tǒng)，有望實(shí)現(xiàn) C++ 級(jí)別的性能砰识。Unity 中的 Build 時(shí)間非常快佣渴。

Unreal

Unreal有兩種主要的編程語(yǔ)言：C++ 和 Blueprints 辫狼。C++ 有一個(gè)完整的垃圾收集系統(tǒng)，現(xiàn)在有一個(gè)由 Live++ 支持的實(shí)時(shí)重裝系統(tǒng)辛润，這使得 C++ 很像一種腳本語(yǔ)言膨处。Blueprints 是一個(gè)基于圖形的可視化編程系統(tǒng)，它可能是最好的可視化編程選項(xiàng)。它還能夠編譯成 C++ 代碼真椿，從而降低使用它的性能成本鹃答。Unreal 的 build 時(shí)間不算太好

相比Unity使用 c# 進(jìn)行開發(fā),Unreal的 c++ 在開發(fā)方面的上手難度更大，尤其內(nèi)存處理上突硝，稍有不慎就會(huì)引發(fā)大量問(wèn)題测摔，Unreal 在圖形展示上對(duì)比 Unity 效果更好，視覺(jué)更突出解恰，但是同時(shí)對(duì)硬件的要求也更高锋八，對(duì)于移動(dòng)端的性能消耗更大

引擎費(fèi)用

Unity

Unity的授權(quán)是按照席位給的。10個(gè)人的團(tuán)隊(duì)的話护盈，需要購(gòu)買10個(gè)席位挟纱，然后把10個(gè)席位賦予10個(gè)賬號(hào)。所以腐宋，沒(méi)有錯(cuò)紊服，按照你說(shuō)的情況，你需要支付大約14萬(wàn)每年胸竞。一個(gè)團(tuán)隊(duì)所有人都應(yīng)該使用相同的授權(quán)欺嗤，不能有的使用免費(fèi)，有的使用Plus撤师，有的使用Pro剂府。免費(fèi)版的使用條件是過(guò)去12個(gè)月的資金或收入小于10萬(wàn)美元。如果是剃盾，就可以使用免費(fèi)版了腺占。另外，如果團(tuán)隊(duì)過(guò)去12個(gè)月的資金或收入小于20萬(wàn)美元痒谴，是允許使用Plus版的衰伯。另外，一般上團(tuán)隊(duì)并不是每個(gè)人都需要使用Unity积蔚，只要按照需要使用的人數(shù)購(gòu)買就可以了意鲸。

Unreal

如果我們開發(fā)的這款游戲總收益低于100萬(wàn)美元，那么Unreal是免費(fèi)使用的尽爆；但是如果我們的游戲收益超過(guò)這個(gè)數(shù)額怎顾，那么將被收取游戲總收益的5%

小結(jié)

綜合對(duì)比下來(lái)，Unity 更適合小團(tuán)隊(duì)開發(fā)漱贱，上手快槐雾，對(duì)移動(dòng)端的開發(fā)支持也更多，考慮接下來(lái)的項(xiàng)目規(guī)模幅狮，以及團(tuán)隊(duì)人數(shù)募强，目前針對(duì) Unity 3D 進(jìn)行學(xué)習(xí)株灸，開發(fā)

Unity 3D 開發(fā)

Unity 開發(fā)工具安裝

Unity 版本

在Unity 5.X版本以后，取消了以數(shù)字命名的版本規(guī)則擎值，而采用年份來(lái)表示慌烧。此外，Unity公司宣布了Unity全新的版本發(fā)布計(jì)劃鸠儿，包括技術(shù)前瞻版本（簡(jiǎn)稱：Unity TECH版）和Unity LTS穩(wěn)定支持版本（簡(jiǎn)稱：Unity LTS版）屹蚊。其中，UnityTECH版每年都會(huì)有3個(gè)大版本更新捆交，例如Unity 2017.1.X淑翼、Unity 2017.2.X和Unity 2017.3.X。而Unity LTS版則從Unity TECH版的最后一個(gè)版本開始品追，持續(xù)支持兩年的時(shí)間玄括，例如Unity 2017.4.X。所以實(shí)際開發(fā)項(xiàng)目時(shí)肉瓦，最好使用LTS版遭京。目前最新版本為2021.1.16f1 LTS Release 2017.4.5f1，結(jié)尾以f1表示泞莉，可以在如下鏈接中下載到：https://unity3d.com/cn/unity/qa/lts-releases哪雕。

Unity Editor 系統(tǒng)要求

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Unity Editor 安裝

Unity 官方提供了一個(gè)專門的工具用于下載安裝 Unity 的相關(guān)開發(fā)工具，Unity Hub

Unity Hub 是一個(gè)獨(dú)立應(yīng)用程序鲫趁，可簡(jiǎn)化查找斯嚎、下載和管理 Unity 項(xiàng)目和安裝內(nèi)容的方式。此外挨厚，還可以手動(dòng)將已安裝在計(jì)算機(jī)上的 Editor 版本添加到 Hub堡僻。

可將 Hub 用于以下目的：

• 管理 Unity 帳戶和 Editor 許可證。

• 創(chuàng)建項(xiàng)目疫剃，將默認(rèn)版本的 Unity Editor 與項(xiàng)目關(guān)聯(lián)钉疫，并管理安裝的多個(gè) Editor 版本。

• 從 Project 視圖中啟動(dòng)不同版本的 Unity巢价。

• 在不啟動(dòng) Editor 的情況下管理和選擇項(xiàng)目構(gòu)建目標(biāo)牲阁。

• 同時(shí)運(yùn)行兩個(gè) Unity 版本。

  請(qǐng)注意壤躲，為了防止本地沖突和其他奇怪場(chǎng)景城菊，應(yīng)該一次只在一個(gè) Editor 實(shí)例中打開一個(gè)項(xiàng)目。

• 將組件添加到目前已安裝的 Editor 中碉克。 通過(guò) Unity Hub 下載 Editor 版本時(shí)役电，可以在初始安裝期間或以后的日期查找和添加其他組件（如特定的平臺(tái)支持、Visual Studio棉胀、脫機(jī)文檔和標(biāo)準(zhǔn)資源）法瑟。

• 使用項(xiàng)目模板來(lái)快速啟動(dòng)常見項(xiàng)目類型的創(chuàng)建過(guò)程。在創(chuàng)建新項(xiàng)目時(shí)唁奢，Unity 的項(xiàng)目模板提供了常用設(shè)置的默認(rèn)值霎挟。項(xiàng)目模板可批量預(yù)設(shè)目標(biāo)游戲類型或視覺(jué)保真度級(jí)別的設(shè)置。

下載地址: https://unity3d.com/get-unity/download?_ga=2.161556027.684064872.1631491406-1616045776.1627375263

下載安裝成功之后打開 Unity Hub

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選中安裝麻掸，點(diǎn)擊新建酥夭，就可以根據(jù)自己的需求安裝 Unity Editor 開發(fā)工具了

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安裝完成之后，選中項(xiàng)目脊奋，新建熬北，就可以根據(jù)需求創(chuàng)建需要的 3D 項(xiàng)目了

Unity Editor 界面簡(jiǎn)介

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如圖所示，是新建的 Unity 3D 項(xiàng)目界面诚隙，項(xiàng)目中的幾個(gè)主要窗口如下：

Project 窗口

Project 窗口顯示與項(xiàng)目相關(guān)的所有文件讶隐，該窗口是在應(yīng)用程序中導(dǎo)航和查找資源以及其他項(xiàng)目文件的主要方法。默認(rèn)情況下久又，啟動(dòng)一個(gè)新項(xiàng)目時(shí)巫延，此窗口將打開。然而地消，如果找不到該窗口或者該窗口已關(guān)閉炉峰，可以通過(guò) Window > General > Project 或者使用鍵盤命令 Ctrl + 9__（macOS 上為 Command + 9__）將其打開

Sence 窗口

Scene 視圖是正在創(chuàng)建的世界的交互式視圖。Scene 視圖可用于選擇和定位景物脉执、角色疼阔、攝像機(jī)、光源和所有其他類型的游戲?qū)ο蟆?/p>

當(dāng)您創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目并首次打開時(shí)半夷，Unity 會(huì)打開一個(gè)僅包含一個(gè)攝像機(jī)和一個(gè)光源的示例場(chǎng)景婆廊。

Game 窗口

從應(yīng)用程序中的攝像機(jī)渲染 Game 視圖。該視圖代表最終發(fā)布的應(yīng)用程序玻熙。需要使用一個(gè)或多個(gè)攝像機(jī)來(lái)控制玩家在使用應(yīng)用程序時(shí)看到的內(nèi)容否彩，游戲運(yùn)行的內(nèi)容會(huì)在game 窗口展示

Hierarchy 窗口

Hierarchy 窗口顯示場(chǎng)景中的每個(gè)游戲?qū)ο?/a>，如模型嗦随、攝像機(jī)或預(yù)制件列荔。可以使用 Hierarchy 窗口對(duì)場(chǎng)景中使用的游戲?qū)ο筮M(jìn)行排序和分組枚尼。在 Scene 視圖中添加或移除游戲?qū)ο髸r(shí)贴浙，也會(huì)從 Hierarchy 窗口添加或移除它們。

Hierarchy 窗口還可以包含其他場(chǎng)景署恍，每個(gè)場(chǎng)景都包含自己的游戲?qū)ο?/p>

創(chuàng)建的 3D 項(xiàng)目默認(rèn)會(huì)帶一個(gè) Camera 攝像機(jī)對(duì)象 以及 Light 光照對(duì)象

Inspector 窗口

使用 Inspector 窗口可對(duì) Unity 編輯器中幾乎所有內(nèi)容（包括游戲?qū)ο笃槔！nity 組件、資源盯质、材質(zhì)）查看和編輯屬性和設(shè)置袁串，以及查看和編輯編輯器內(nèi)的設(shè)置和首選項(xiàng)概而。

Console 窗口

Console 窗口顯示 Unity 生成的錯(cuò)誤、警告和其他消息囱修。

使用 Debug 類也可以在控制臺(tái)中顯示自己的消息赎瑰。

寫入控制臺(tái)窗口的所有內(nèi)容（由 Unity 或您自己的代碼）也會(huì)寫入到日志文件。

Unity 常用項(xiàng)目工程結(jié)構(gòu)及文件簡(jiǎn)介

在 Project 窗口中破镰，我們一般會(huì)創(chuàng)建如下目錄

Assets

這是 Unity 3D 的主項(xiàng)目目錄餐曼，Unity 的所有項(xiàng)目文件都存放在這個(gè)目錄下

Editor

Editor 是編輯器類存放文件夾, Unity 提供了大量的 Api 來(lái)幫助開發(fā)人員自定義開發(fā)編輯器，可以在現(xiàn)有開發(fā)工具基礎(chǔ)上自定義大量的編輯器功能鲜漩，實(shí)現(xiàn)自定義工具欄源譬，窗口，編輯器按鈕等復(fù)雜功能

如圖代碼所示孕似，我們自定義一個(gè) 菜單欄 menu踩娘，在 Editor 目錄下創(chuàng)建一個(gè) TestMenu.cs 文件， 只需在代碼中配置注解
MenuItem("MyTools/Tool21", false,1)]

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ExternalLibraries

大型完善的外部庫(kù)文件存放目錄臂拓，如NGUI等擁有完善的目錄結(jié)構(gòu)和大量代碼的插件厚脉，就存放在此目錄。有些人喜歡把NGUI目錄直接存放在plugins目錄下其實(shí)是不太好的胶惰，因?yàn)閜lugins文件夾也是要參與編譯的傻工。

GameAssets

游戲美術(shù)資源存目錄

Models

模型文件夾，如圖孵滞，一般存放的是一些由美術(shù)人員通過(guò) maya 中捆，3d max， blender等 3d 建模工具制作的物體原始模型坊饶。

機(jī)器人

Materials

機(jī)器人材質(zhì)球

　
材質(zhì)球目錄泄伪，要在 Unity 中繪制某物，您必須提供描述其形狀的信息以及描述其表面外觀的信息匿级。

這些信息使用網(wǎng)格描述其形狀蟋滴，如圖

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使用 texture 紋理描述其圖形表面外觀

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組合起來(lái)就形成了材質(zhì)球

Textures

貼圖文件目錄
通常情況下，對(duì)象的網(wǎng)格幾何形狀僅給出粗略的近似形狀痘绎，而大多數(shù)精細(xì)的細(xì)節(jié)由紋理提供津函。紋理就是應(yīng)用于網(wǎng)格表面上的標(biāo)準(zhǔn)位圖圖像。您可以看作紋理圖像好像是打印在橡膠板上孤页，然后將橡膠板拉伸并固定在網(wǎng)格上的適當(dāng)位置尔苦。紋理的定位是通過(guò)用于創(chuàng)建網(wǎng)格的 3D 建模軟件完成的。

具有樹皮的圓柱體

如圖，我們給圓柱體添加了樹皮紋理

Animations

用來(lái)存放動(dòng)畫文件

Unity 有一個(gè)豐富而復(fù)雜的動(dòng)畫系統(tǒng)（有時(shí)稱為“Mecanim”）允坚。該系統(tǒng)具有以下功能：

• 為 Unity 的所有元素（包括對(duì)象魂那、角色和屬性）提供簡(jiǎn)單工作流程和動(dòng)畫設(shè)置。
• 支持導(dǎo)入的動(dòng)畫剪輯以及 Unity 內(nèi)創(chuàng)建的動(dòng)畫
• 人形動(dòng)畫重定向 - 能夠?qū)?dòng)畫從一個(gè)角色模型應(yīng)用到另一角色模型屋讶。
• 對(duì)齊動(dòng)畫剪輯的簡(jiǎn)化工作流程冰寻。
• 方便預(yù)覽動(dòng)畫剪輯以及它們之間的過(guò)渡和交互。因此皿渗，動(dòng)畫師與工程師之間的工作更加獨(dú)立，使動(dòng)畫師能夠在掛入游戲代碼之前為動(dòng)畫構(gòu)建原型并進(jìn)行預(yù)覽轻腺。
• 提供可視化編程工具來(lái)管理動(dòng)畫之間的復(fù)雜交互乐疆。
• 以不同邏輯對(duì)不同身體部位進(jìn)行動(dòng)畫化。
• 分層和遮罩功能

Prefabs

預(yù)制體目錄
Unity 的預(yù)制件系統(tǒng)允許創(chuàng)建贬养、配置和存儲(chǔ)游戲?qū)ο蠹捌渌薪M件挤土、屬性值和子游戲?qū)ο笞鳛榭芍赜觅Y源。

通俗點(diǎn)講就是 Unity 配置好屬性的一些模型模板误算，比如山體仰美，植物，人物儿礼，等等咖杂，prefab 文件可以直接拖拽到場(chǎng)景中進(jìn)行使用

Sounds

聲音文件，用來(lái)存放 Audio 等音頻文件

UI

存放一些UI文件蚊夫，如Atlas等诉字， Altas 類似 css 里的 css sprite ，將多張圖片合并到一張圖上知纷，由于單張圖片會(huì)觸發(fā)一次 cpu drawcall 指令壤圃，圖片過(guò)多會(huì)多次觸發(fā)，導(dǎo)致性能問(wèn)題琅轧，合并多張圖片到單張圖集后伍绳，只會(huì)觸發(fā)一次 drawcall 指令

Plugins

dll和一些純代碼插件，用來(lái)擴(kuò)展 Unity Editor

Resources

所有需要通過(guò)Resource.Load加載的資源都存放于此

Scenes

游戲場(chǎng)景的存放目錄

Scripts

游戲腳本文件存放位置

StreamingAssets

在Unity工程中乍桂， 放在StreamingAssets文件夾中的任何資源都將被原樣復(fù)制到目標(biāo)設(shè)備上的一個(gè)特定文件夾中冲杀。在任何平臺(tái)中總可以統(tǒng)一使用Application.streamingAssetsPath 屬性來(lái)獲得這一文件夾路徑。

Unity 中常用功能及相關(guān)概念簡(jiǎn)介

Unity 三維數(shù)學(xué)

由于 Unity 3D 是在三維空間中模蜡，因此我們需要對(duì)一些三維數(shù)學(xué)知識(shí)有一定的了解漠趁，其中最重要的概念之一就是向量

向量概念

1. 向量的數(shù)學(xué)定義

向量就是一個(gè)數(shù)字列表，對(duì)于程序員來(lái)說(shuō)一個(gè)向量就是一個(gè)數(shù)組忍疾。
向量的維度就是向量包含的“數(shù)”的數(shù)目闯传，向量可以有任意正數(shù)維，標(biāo)量可以被認(rèn)為是一維向量卤妒。
書寫向量時(shí)甥绿，用方括號(hào)將一列數(shù)括起來(lái)字币，如[1,2,3] 水平書寫的向量叫行向量 垂直書寫的向量叫做列向量

2. 向量的幾何意義

幾何意義上說(shuō)，向量是有大小和方向的有向線段共缕。向量的大小就是向量的長(zhǎng)度（模）向量有非負(fù)的長(zhǎng)度洗出。
向量的方向描述了空間中向量的指向。
向量的形式：向量定義的兩大要素——大小和方向图谷，有時(shí)候需要引用向量的頭和尾翩活，下圖所示，箭頭是向量的末端便贵，箭尾是向量的開始

向量加減

兩個(gè)向量的維數(shù)相同菠镇，那么它們能相加，或者相減承璃。結(jié)果向量的維數(shù)與原向量相同利耍。向量加減法的記發(fā)和標(biāo)量加減法的記法相同。例如：[x,y,z] + [a,b,c] = [x+a,y+b,z+c]
減法解釋為加負(fù)向量盔粹，a-b=a+(-b) 例如： [x,y,z] – [a,b,c] = [x-a,y-b,c-z]

向量不能與標(biāo)量或維數(shù)不同的向量相加減隘梨。

和標(biāo)量加法一樣，向量加法滿足交換律舷嗡，但向量減法不滿足交換律轴猎，永遠(yuǎn)有a+b = b+a,但a-b=-(b-a),僅當(dāng)a=b時(shí)，a-b = b-a

幾何解釋：向量a和向量b相加的幾何解釋為：平移向量咬崔，使向量a的頭連接向量b的尾税稼，接著從a的尾向b的頭畫一個(gè)向量。這就是向量加法的“三角形法則”垮斯。

應(yīng)用場(chǎng)景： 用于三維空間中郎仆，兩個(gè)物體之間的距離計(jì)算

向量點(diǎn)乘

向量點(diǎn)乘，又稱"點(diǎn)積","數(shù)量積”,"內(nèi)積"

從幾何角度看兜蠕，點(diǎn)乘是兩個(gè)向量的長(zhǎng)度和它們的夾角余弦值的積扰肌。

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從名稱和定義上來(lái)看，點(diǎn)乘的結(jié)果是標(biāo)量熊杨。

點(diǎn)乘的名稱也源自于點(diǎn)乘的運(yùn)算符號(hào)曙旭。

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通過(guò)上面的公式，我們還可以得到如下公式晶府。

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我們通過(guò)點(diǎn)積公式可以看出來(lái)a桂躏，b都是標(biāo)量，都是正數(shù)川陆，余弦值會(huì)根據(jù)角度有正負(fù)變化剂习。

當(dāng)(0-90)°的時(shí)候，余弦值是正數(shù)，整個(gè)點(diǎn)乘公式都是正的鳞绕。

當(dāng)90°的時(shí)候失仁，余弦值為0，整個(gè)公式為0们何。

當(dāng)(90-180)°的時(shí)候萄焦，余弦值是負(fù)數(shù)，整個(gè)公式為負(fù)的冤竹。

應(yīng)用場(chǎng)景：通過(guò)上面的描述拂封，我們可以知道，通過(guò)點(diǎn)積運(yùn)算贴见，我們可以計(jì)算出兩個(gè)物體間的余弦值烘苹，通過(guò)這個(gè)余弦值來(lái)判斷物體的前后位置

向量叉乘

又稱叉積、向量積

首先叉乘的結(jié)果是向量不是標(biāo)量片部。

叉乘的名稱也來(lái)源于符號(hào)

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叉乘的公式定義稍微復(fù)雜一點(diǎn)。

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叉乘最后的結(jié)果是一個(gè)向量霜定，大小可以根據(jù)公式算出档悠，但是方向要根據(jù)右手法則確定。

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應(yīng)用場(chǎng)景：向量的叉乘主要用于計(jì)算三維空間中一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體的方向

歐拉角與四元數(shù)

歐拉角與四元數(shù)都是 Unity 中用來(lái)表示三維空間坐標(biāo)的

四元數(shù) ( Quaternion ) ：
四元數(shù)可用于表示游戲?qū)ο蟮姆较蚧蛐D(zhuǎn)望浩。此表示方式在內(nèi)部由四個(gè)數(shù)字組成（在 Unity 中稱為 x辖所、y、z 和 w）磨德，但是這些數(shù)字不代表角度或軸缘回，您通常不需要直接訪問(wèn)它們。除非特別想深入研究四元數(shù)的數(shù)學(xué)原理典挑，否則只需要知道四元數(shù)代表 3D 空間中的旋轉(zhuǎn)即可酥宴，通常不需要知道或修改 x、y 和 z 屬性您觉。

與矢量可以表示位置或方向（從原點(diǎn)測(cè)量方向）的方式相同拙寡，四元數(shù)可以表示方向或旋轉(zhuǎn)：從旋轉(zhuǎn)“原點(diǎn)”或“Identity”測(cè)量旋轉(zhuǎn)。由于旋轉(zhuǎn)的這種測(cè)量方式（從一個(gè)方向到另一個(gè)方向）琳水，因此四元數(shù)不能表示超過(guò) 180 度的旋轉(zhuǎn)肆糕。

• 優(yōu)點(diǎn)：四元數(shù)旋轉(zhuǎn)不受萬(wàn)向鎖的影響。
• 局限性：?jiǎn)蝹€(gè)四元數(shù)不能表示任何方向超過(guò) 180 度的旋轉(zhuǎn)在孝。
• 局限性：四元數(shù)的數(shù)字表示在直觀上難以理解诚啃。

歐拉角 ( EulerAngles ) ：
歐拉角由按順序應(yīng)用的 X、Y 和 Z 三個(gè)角度值來(lái)表示私沮。要將歐拉旋轉(zhuǎn)應(yīng)用于特定游戲?qū)ο笫际辏瑒t依次應(yīng)用每個(gè)旋轉(zhuǎn)值，作為圍繞其對(duì)應(yīng)軸的旋轉(zhuǎn)。

• 優(yōu)點(diǎn)：歐拉角具有直觀的“可讀”格式极阅，由三個(gè)角度組成胃碾。
• 優(yōu)點(diǎn)：歐拉角可表示通過(guò)大于 180 度轉(zhuǎn)向從一個(gè)方向到另一個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)
• 局限性：歐拉角受到萬(wàn)向鎖 (Gimbal Lock) 的影響。當(dāng)依次施加三個(gè)旋轉(zhuǎn)時(shí)筋搏，第一個(gè)或第二個(gè)旋轉(zhuǎn)可能導(dǎo)致第三個(gè)軸的方向與先前兩個(gè)軸之一相同仆百。這意味著已失去“自由度”，因?yàn)椴荒車@唯一軸應(yīng)用第三個(gè)旋轉(zhuǎn)值奔脐。

貼圖

UV 貼圖

什么是UV貼圖和展開俄周？

法線貼圖

法線貼圖 (Normal Map) 是一種凹凸貼圖 (Bump Map)。它們是一種特殊的紋理髓迎，可讓您將表面細(xì)節(jié)（如凹凸峦朗、凹槽和劃痕）添加到模型，從而捕捉光線排龄，就像由真實(shí)幾何體表示一樣波势。

例如，您可能希望顯示一個(gè)表面橄维，在表面上有凹槽和螺釘或鉚釘尺铣，比如飛機(jī)機(jī)身。為實(shí)現(xiàn)此目的争舞，一種方法是將這些細(xì)節(jié)建模為幾何體凛忿，如下所示。

如圖竞川，藍(lán)色的部分為法線貼圖店溢，物體貼上這個(gè)貼圖后就會(huì)形成左邊凹凸紋理的效果

更多參考: https://docs.unity3d.com/cn/current/Manual/StandardShaderMaterialParameterNormalMap.html

高度貼圖

高度貼圖（也稱為視差貼圖）是與法線貼圖類似的概念，但是這種技術(shù)更復(fù)雜委乌，因此性能成本也更高床牧。高度貼圖往往與法線貼圖結(jié)合使用，通常情況下福澡，當(dāng)紋理貼圖負(fù)責(zé)渲染表面的大型凸起時(shí)叠赦，高度貼圖用于為表面提供額外的定義。

雖然法線貼圖可修改紋理表面上的光照革砸，但視差高度貼圖更進(jìn)一步并實(shí)際上可移動(dòng)可見表面紋理的區(qū)域除秀，從而實(shí)現(xiàn)一種表面級(jí)遮擋效果。這意味著算利，對(duì)于明顯的凸起册踩，它們的近側(cè)（面向攝像機(jī)）將膨脹和擴(kuò)大，而它們的遠(yuǎn)側(cè)（背離攝像機(jī)）將減小并且看起來(lái)被遮擋效拭。

這種效果盡管可以產(chǎn)生非常令人信服的 3D 幾何體表示暂吉，但仍然受限于對(duì)象網(wǎng)格的平面多邊形的表面胖秒。也就是說(shuō)，雖然表面凸起看起來(lái)會(huì)突出和相互遮擋慕的，但模型的“輪廓”絕不會(huì)被修改阎肝，因?yàn)樽罱K效果將繪制到模型的表面上，不會(huì)修改實(shí)際的幾何體肮街。

高度貼圖應(yīng)為灰度圖像风题，其中以白色區(qū)域表示紋理的高區(qū)域，以黑色表示低區(qū)域嫉父。以下是典型的反照率貼圖和要匹配的高度貼圖沛硅。

反照率顏色貼圖和要匹配的高度貼圖。

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上圖從左到右為： 1.分配了反照率貼圖但未分配法線貼圖和高度貼圖的巖石墻壁材質(zhì)绕辖。 2.分配了法線貼圖摇肌。表面上的光照經(jīng)過(guò)修改，但巖石不會(huì)相互遮擋仪际。 3.分配了法線貼圖和高度貼圖的最終效果围小。巖石看起來(lái)從表面突出，較近的巖石似乎遮擋了它們后面的巖石树碱。

遮擋貼圖

遮擋貼圖用于提供關(guān)于模型哪些區(qū)域應(yīng)接受高或低間接光照的信息吩抓。間接光照來(lái)自環(huán)境光照和反射，因此模型的深度凹陷部分（例如裂縫或折疊位置）實(shí)際上不會(huì)接收到太多的間接光照赴恨。

遮擋紋理貼圖通常由 3D 應(yīng)用程序使用建模器或第三方軟件直接從 3D 模型進(jìn)行計(jì)算。

遮擋貼圖是灰度圖像伴栓，其中以白色表示應(yīng)接受完全間接光照的區(qū)域伦连，以黑色表示沒(méi)有間接光照。有時(shí)钳垮，對(duì)于簡(jiǎn)單的表面而言惑淳，這就像灰度高度貼圖一樣簡(jiǎn)單。

在其他情況下饺窿，生成正確的遮擋紋理稍微復(fù)雜一些歧焦。例如，如果場(chǎng)景中的角色穿著罩袍肚医，則罩袍的內(nèi)邊緣應(yīng)設(shè)置為非常低的間接光照绢馍，或者完全沒(méi)有光照。在這些情況下肠套，遮擋貼圖通常將由美術(shù)師制作舰涌，使用 3D 應(yīng)用程序基于模型自動(dòng)生成遮擋貼圖。

此遮擋貼圖指明了角色袖子上暴露或隱藏在環(huán)境光照下的區(qū)域你稚。它用于下圖所示的模型瓷耙。

<figcaption style="display: block; margin: 0px 0px 10px; font-size: 0.875em; color: rgb(153, 160, 167);">此遮擋貼圖指明了角色袖子上暴露或隱藏在環(huán)境光照下的區(qū)域朱躺。它用于下圖所示的模型。</figcaption>

應(yīng)用遮擋貼圖之前和之后的比較搁痛。在左側(cè)长搀，部分遮擋的區(qū)域（尤其是頸部周圍的織物褶皺）的光照亮度太高。在分配環(huán)境光遮擋貼圖后鸡典，這些區(qū)域不再被周圍樹木繁茂環(huán)境的綠色環(huán)境光所照亮源请。

PBR 材質(zhì)

PBR 指的是"Physically Based Rendering"。也就是基于物理正確的方式來(lái)計(jì)算燈光與材質(zhì)轿钠，實(shí)際上這個(gè)概念很早以前就有巢钓，并且很多已知的算圖引擎如 Vray、MR疗垛、甚至近幾年的Octane症汹、Redshift 都是 PhysicallyBased Rendering。在 Keyshot 中贷腕，高級(jí)材質(zhì)也是 PBR 屬性的材質(zhì)背镇。

使用了 PBR 材質(zhì)貼圖的物體， 渲染出來(lái)的效果更接近現(xiàn)實(shí)世界

Unity 常用功能簡(jiǎn)介

Timeline

Timeline 是 Unity2017 開始新增的一個(gè)用于方便組織場(chǎng)景動(dòng)畫的工具泽裳，可用來(lái)制作劇情動(dòng)畫瞒斩、技能演出等，實(shí)現(xiàn)一些過(guò)場(chǎng)動(dòng)畫之類的效果
Timeline的簡(jiǎn)單使用方法

Cinemachine

Cinemachine 也是 Unity2017 新增的一個(gè)功能涮总，可以配合 Timeline 來(lái)實(shí)現(xiàn)一些影視運(yùn)鏡的效果胸囱，也可以輕松完成一些人物視角功能的實(shí)現(xiàn)
Unity Cinemachine 初識(shí)

Recorder

Unity Recorder是一個(gè)編輯器中的錄制工具（僅能用于編輯器中），可以在運(yùn)行模式下將Unity場(chǎng)景及動(dòng)畫瀑梗、Timeline錄制成動(dòng)畫或視頻烹笔。
相對(duì)于直接錄屏有這么幾點(diǎn)好處：

• 可以自定義輸出分辨率，不再受限于屏幕的分辨率抛丽。
• 可以同時(shí)錄制多個(gè)機(jī)位（多個(gè)Camera鏡頭的輸出）谤职。
• 支持輸出多種類型的輸出（視頻、序列幀亿鲜、GIF允蜈，包括360全景圖和全景視頻）。
• 視頻圖片的壓縮很好蒿柳。
• 可以和Timeline一起用饶套。

Navigation

Navigation（導(dǎo)航）是用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)物體自動(dòng)尋路的一種技術(shù)，它將游戲場(chǎng)景中復(fù)雜的結(jié)構(gòu)關(guān)系簡(jiǎn)化為帶有一定信息的網(wǎng)格其馏，并在這些網(wǎng)格的基礎(chǔ)上通過(guò)一系列相應(yīng)的計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋路凤跑。
Unity Navigation(導(dǎo)航系統(tǒng))的使用和常用屬性

剛體 （ Rigidbody ）

Unity 3D 中的 Rigidbody（剛體）可以為游戲?qū)ο筚x予物理屬性，使游戲?qū)ο笤谖锢硐到y(tǒng)的控制下接受推力與扭力叛复，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的運(yùn)動(dòng)效果仔引。

在游戲制作過(guò)程中扔仓，只有為游戲?qū)ο筇砑恿藙傮w組件，才能使其受到重力影響咖耘。
剛體是物理引擎中最基本的組件翘簇。在物理學(xué)中，剛體是一個(gè)理想模型儿倒。
通常把在外力作用下版保，物體的形狀和大小（尺寸）保持不變夫否，而且內(nèi)部各部分相對(duì)位置保持恒定（沒(méi)有形變）的理想物理模型稱為剛體彻犁。

在一個(gè)物理引擎中，剛體是非常重要的組件凰慈，通過(guò)剛體組件可以給物體添加一些常見的物理屬性汞幢，如質(zhì)量、摩擦力微谓、碰撞參數(shù)等森篷。
通過(guò)這些屬性可以模擬該物體在 3D 世界內(nèi)的一切虛擬行為，當(dāng)物體添加了剛體組件后豺型，它將感應(yīng)物理引擎中的一切物理效果仲智。

Unity 3D 提供了多個(gè)實(shí)現(xiàn)接口，開發(fā)者可以通過(guò)更改這些參數(shù)來(lái)控制物體的各種物理狀態(tài)姻氨。

剛體在各種物理狀態(tài)影響下運(yùn)動(dòng)钓辆，剛體的屬性包含 Mass（質(zhì)量）、Drag（阻力）肴焊、Angular Drag（角阻力）岩馍、Use Gravity（是否使用重力）、Is Kinematic（是否受物理影響）抖韩、Collision Detection（碰撞檢測(cè)）等。