Unity 的背景

Unity引擎是一個(gè)跨平臺(tái)的游戲引擎野揪，最早發(fā)布于Apple的WWDC2005游昼。開發(fā)的主要語言是C#仪缸，這歸功于Mono，一個(gè).Net Framework的非官方實(shí)現(xiàn)（Xamarin公司開發(fā)并使用這個(gè)框架實(shí)現(xiàn)了用C#來開發(fā)跨平臺(tái)的應(yīng)用痴荐，后來被微軟收購血柳。）。有了Mono蹬昌，就解決了C#跨平臺(tái)的問題混驰。（為什么選擇C#而不選擇Java，可能是條款的問題皂贩，也可能是當(dāng)時(shí)的環(huán)境栖榨。）一個(gè)游戲引擎，為了實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)明刷，不僅僅是一個(gè)編程語言統(tǒng)一了就足矣婴栽。如果說計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度快的不行，或者人們對(duì)游戲的需求只是局限于玩玩2D游戲辈末，那么的確可以這樣愚争，在Flash游戲(Action Script 3.0)最火的時(shí)候映皆，就是這樣的情況。但是現(xiàn)實(shí)的情況是轰枝，計(jì)算機(jī)的實(shí)際處理速度不夠快捅彻，臺(tái)式機(jī)的性能雖然很好了，現(xiàn)在移動(dòng)設(shè)備更受歡迎鞍陨。同時(shí)步淹，3D游戲似乎更炫酷，更能讓人沉浸其中诚撵。對(duì)于不需要事先跨平臺(tái)的游戲引擎來說缭裆，解決問題的方案還簡單一點(diǎn)，CPU先天是并發(fā)效率比較弱寿烟，所以就用GPU來做輔助的圖形計(jì)算澈驼。GPU在上世紀(jì)九十年代還是不可編程只能配置，所以現(xiàn)在還是習(xí)慣稱之為硬件加速器筛武。隨著時(shí)代發(fā)展缝其，GPU也能夠編程了，但是還是有很多限制畅铭，還沒辦法像CPU上的語言那樣氏淑，發(fā)展出Java/C#等與硬件無關(guān)的解決方案〔現(xiàn)在的GPU編程語言還是比較貼近硬件的硕噩，雖然有了一些高級(jí)的語言Cg、GLSL缭贡、HLSL（統(tǒng)稱之為Shader語言炉擅，編譯出來的程序稱之為Shader Program，簡稱Shader阳惹，Shader受限于Shader Model谍失，在渲染流水線上，相應(yīng)的位置有相應(yīng)的Shader）莹汤，但這些高級(jí)語言還是比較貼近硬件快鱼，類似于C/C++，在不同的GPU硬件上都需要(重新)編譯一次纲岭。Shader語言編譯的工作不需要游戲引擎實(shí)現(xiàn)抹竹，而是由GPU的生產(chǎn)商來實(shí)現(xiàn)。而生產(chǎn)商又會(huì)遵循主流的標(biāo)準(zhǔn)止潮，例如做一個(gè)HLSL的版本給DirectX窃判，做一個(gè)GLSL的版本給OpenGL等等。像主機(jī)的開發(fā)商任天堂喇闸、Sony袄琳，有他們自己的硬件询件，他們自研的引擎一般不需要考慮跨平臺(tái)了。Unity要開發(fā)一個(gè)跨平臺(tái)的游戲引擎唆樊，當(dāng)然就需要考慮怎么解決Shader的跨平臺(tái)了（CPU端的問題宛琅，mono已經(jīng)替他們解決了）。目前的情況逗旁，沒有一種GPU的API是真正的跨平臺(tái)夯秃。像DirectX，毫無疑問痢艺，只能在Windows上用仓洼，Windows雖然在PC端有占大多數(shù)的份額，但在移動(dòng)端的市場幾乎為0堤舒，而現(xiàn)在移動(dòng)端的用量比PC還要多色建。OpenGL在PC上能用，在Mac上也能用舌缤。在移動(dòng)端占主流的那個(gè)箕戳，雖然叫OpenGL ES，并且Shader語言也是GLSL国撵，但是同樣名字的語言陵吸，其實(shí)也是有很多版本的。現(xiàn)在真正實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)最多的介牙，可能就是OpenGL ES了壮虫，PC上的WebGL就是OpenGL ES。如果用OpenGL ES环础，Unity會(huì)比較被動(dòng)的囚似，因?yàn)镋S不能發(fā)揮出硬件的所有性能。Unity的解決方案是Shader Lab线得，這個(gè)語言是類似HLSL饶唤，或者Cg的。Shader Lab的實(shí)現(xiàn)方案是贯钩，將這個(gè)語言編譯到目標(biāo)平臺(tái)能夠使用的語言募狂，例如某個(gè)版本的GLSL。雖然Unity號(hào)稱是跨平臺(tái)的角雷，但是并沒有達(dá)到運(yùn)行時(shí)跨平臺(tái)祸穷，而只能做到編譯時(shí)的跨平臺(tái)。如何實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)跨平臺(tái)谓罗？就是開發(fā)出一個(gè)Unity Player粱哼，系統(tǒng)平臺(tái)裝了這個(gè)Player后，就能運(yùn)行開發(fā)者開發(fā)出來的游戲文件檩咱。曾經(jīng)Flash完成了一半這項(xiàng)工作揭措，但后來移動(dòng)端的興起胯舷，GPU在游戲中的重要性與日俱增，又毀掉了Flash的前程“砗現(xiàn)在最接近這個(gè)任務(wù)的是Unity了桑嘶。得益于移動(dòng)端的發(fā)展，但Unity的今天躬充，已經(jīng)不再是他的跨平臺(tái)的feature了逃顶，而是一套成熟的工具鏈，這個(gè)工具鏈還實(shí)現(xiàn)了一個(gè)生態(tài)充甚，Asset Store以政。

Hello Unity

Unity游戲的開發(fā)，依賴于Unity開發(fā)工具伴找。很多游戲引擎盈蛮，只是作為一個(gè)庫的存在，基于這些引擎的開發(fā)技矮，更像是一項(xiàng)編程的工作——打開一個(gè)text editor抖誉，便可開始敲代碼，一運(yùn)行衰倦，就能看到自己的編程成果袒炉。游戲的開發(fā)，有不少的工作量是界面上的布局樊零，這樣的工作我磁，非常需要有一個(gè)GUI編輯器來實(shí)現(xiàn)。Unity實(shí)現(xiàn)了這樣的功能淹接，稱之為Scene十性。Scene本身其實(shí)也是游戲引擎的一個(gè)運(yùn)行的結(jié)果叛溢，當(dāng)然塑悼，在PC上，Scene是基于PC的楷掉，而PC開發(fā)的游戲厢蒜，不一定發(fā)布到PC平臺(tái)，因此效果并不能劃等號(hào)烹植。Scene支持鏡頭的拖動(dòng)斑鸦，或者選擇toolbar上的其他選擇，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)Scene中的對(duì)象進(jìn)行編輯草雕。Scene中的對(duì)象是什么巷屿？是可渲染的對(duì)象。搭配著Scene一起使用的還有Hierarchy墩虹，Hierarchy列表是由GameObject對(duì)象組成的嘱巾，Scene的渲染是基于Hierarchy中的GameObject憨琳，但是GameObject不一定是可渲染對(duì)象，GameObject本身可以認(rèn)為是一個(gè)容器旬昭，可以添加各種Component篙螟，而Scene中可見的對(duì)象來自帶有Renderer Component的Game Object對(duì)象。雖然有點(diǎn)繞问拘，但是這里強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)遍略，Scene中的對(duì)象并不能與Game Object劃等號(hào)，它只是Game Object的一部分骤坐，它是一個(gè)具有Renderer + Mesh Filter的GameObject的呈現(xiàn)绪杏。那些不具備這些特性的Game Object，不會(huì)在Scene中出現(xiàn)纽绍，但是是Hierarchy的一部分寞忿。Scene和Game（窗口）的區(qū)別，是Game的Camera在Hierarchy中配置顶岸，而Scene的Camera是不在Hierarchy中的腔彰，Scene本身也可以認(rèn)為是一個(gè)具有交互性質(zhì)的已發(fā)布的Game，其Camera就是編輯器的渲染視角辖佣。

那種在text editor上編輯并啟動(dòng)的游戲霹抛，可以認(rèn)為是code driven的，需要用戶自己創(chuàng)建一個(gè)scene卷谈，然后要么代碼式的生成出場景效果杯拐。而Unity則是scene driven的，不需要用戶在代碼中創(chuàng)建scene世蔗，而是由引擎的runtime自動(dòng)創(chuàng)建scene端逼。用戶可以在Build Setting界面，將添加需要的scene污淋，而列表中第一個(gè)scene便是Unity runtime在啟動(dòng)時(shí)會(huì)去加載的scene顶滩。這個(gè)scene可以認(rèn)為是Scene對(duì)象的一個(gè)序列化文件。用戶在Scene上編輯的后寸爆，按保存礁鲁，就可以認(rèn)為是序列化的過程。啟動(dòng)時(shí)加載scene赁豆，則是反序列化的過程仅醇。

作為程序員，Unity最簡單的Hello World魔种，不是創(chuàng)建一個(gè)Text對(duì)象析二，而是創(chuàng)建一個(gè)空的Game Object，給這個(gè)Game Object添加一個(gè)Component节预，這個(gè)Component是一個(gè)可編程的組件叶摄，而不是可編輯的組件（其他的Component）漆改，這個(gè)Component可命名為HelloWorld（.cs），然后在代碼編輯器中准谚，刪除掉Class中兩個(gè)Override方法挫剑，而是Override Awake方法。在方法中寫上“Debug.Log("Hello World");”柱衔。這便是最簡單的Hello Unity了樊破。