3D可视化开发调研学习笔记

Unity 于2005 年第一次作为一种商业产品开始销售。当时，它与我们大多数人并没有什么特别的关系……因为那是当时的Mac独有的产品。但在2007年，Unity 被带到了 Windows 平台，并真正开始发展起来。第二年，苹果应用商店 (Apple App Store) 和随之而来的手机游戏《 淘金热 》( goldrush ) 问世。

Unity 一开始的定位就是：让游戏开发更易于上手，并向更广泛的受众开放。毋庸置疑他们是成功的。随后，他们还推出了一个非常成功的广告平台 (Unity Ads)，打造了一个面向 Unity ，iOS 和 Android 开发人员的获利平台。

从那以后，Unity 继续添加了许多新功能，更重要的是，Unity 几乎可以面向你听过的任意一个平台发布游戏。最近几年，Unity更多地聚焦于提升引擎的性能和渲染技术，这使 Unity 成为一个真正的 3A 引擎。DOTS 和可脚本化渲染管道之类的功能极大地提高了视觉质量。

Unreal是UNREAL ENGINE（虚幻引擎）的简写，由Epic开发，是世界知名授权最广的游戏引擎之一。
虚幻技术研究中心在上海成立，该中心由GA国际游戏教育与虚幻引擎开发商EPIC的中国子公司EPIC GAMES CHINA联合设立。

“Unreal Engine 3”3D引擎采用了最新的即时光迹追踪、HDR光照技术、虚拟位移…等新技术，而且能够每秒钟实时运算两亿个多边形运算，效能是“Unreal Engine”的100倍，而通过NVIDIA的GeForce 6800显示卡与“Unreal Engine 3”3D引擎的搭配，可以实时运算出电影CG等级的画面，效能非常非常恐怖。

在Unity中，曾经有几种支持的脚本语言，C#，Boo(类似Python)，UnityScript(类似 JavaScript/ECMAScript )。最近几年 Boo 和 UnityScript 支持都不怎么用了，剩下 C# 作为开发主要语言。从好的方面来看，自从 Mono 免费以来，Unity 现在有了 C# 的当前实现，而不是落后于语言开发近十年。Unity 目前正在向 DOTS 或面向数据的技术堆栈迁移，这是 C#、ECS 或 Entity Component System 的高性能子集与并行计算的结合，侧重于 Jobs 系统，有望实现 C++ 级别的性能。Unity 中的 Build 时间非常快。

Unreal有两种主要的编程语言：C++ 和 Blueprints 。C++ 有一个完整的垃圾收集系统，现在有一个由 Live++ 支持的实时重装系统，这使得 C++ 很像一种脚本语言。Blueprints 是一个基于图形的可视化编程系统，它可能是最好的可视化编程选项。它还能够编译成 C++ 代码，从而降低使用它的性能成本。Unreal 的 build 时间不算太好

Unity的授权是按照席位给的。10个人的团队的话，需要购买10个席位，然后把10个席位赋予10个账号。所以，没有错，按照你说的情况，你需要支付大约14万每年。一个团队所有人都应该使用相同的授权，不能有的使用免费，有的使用Plus，有的使用Pro。免费版的使用条件是过去12个月的资金或收入小于10万美元。如果是，就可以使用免费版了。另外，如果团队过去12个月的资金或收入小于20万美元，是允许使用Plus版的。另外，一般上团队并不是每个人都需要使用Unity，只要按照需要使用的人数购买就可以了。

如果我们开发的这款游戏总收益低于100万美元，那么Unreal是免费使用的；但是如果我们的游戏收益超过这个数额，那么将被收取游戏总收益的5%

向量就是一个数字列表，对于程序员来说一个向量就是一个数组。
向量的维度就是向量包含的“数”的数目，向量可以有任意正数维，标量可以被认为是一维向量。
书写向量时，用方括号将一列数括起来，如[1,2,3] 水平书写的向量叫行向量 垂直书写的向量叫做列向量

几何意义上说，向量是有大小和方向的有向线段。向量的大小就是向量的长度（模）向量有非负的长度。
向量的方向描述了空间中向量的指向。
向量的形式：向量定义的两大要素——大小和方向，有时候需要引用向量的头和尾，下图所示，箭头是向量的末端，箭尾是向量的开始

两个向量的维数相同，那么它们能相加，或者相减。结果向量的维数与原向量相同。向量加减法的记发和标量加减法的记法相同。例如：[x,y,z] + [a,b,c] = [x+a,y+b,z+c]
减法解释为加负向量，a-b=a+(-b) 例如： [x,y,z] – [a,b,c] = [x-a,y-b,c-z]

向量不能与标量或维数不同的向量相加减。

和标量加法一样，向量加法满足交换律，但向量减法不满足交换律，永远有a+b = b+a,但a-b=-(b-a),仅当a=b时，a-b = b-a

几何解释：向量a和向量b相加的几何解释为：平移向量，使向量a的头连接向量b的尾，接着从a的尾向b的头画一个向量。这就是向量加法的“三角形法则”。

向量点乘，又称"点积","数量积”,"内积"

四元数 ( Quaternion ) ：
四元数可用于表示物体的方向或旋转。该表示法内部包含四个数字（ 在Unity中称为x，y，z 和 w ），但是这些数字并不表示角度或轴，因此通常不需要直接访问它们。除非您对四元数的数学特别感兴趣，否则您只真正需要知道四元数表示3D空间中的旋转，并且通常不需要知道或修改 x，y 和 z 属性

欧拉角 ( EulerAngles ) ：
欧拉角相对于四元数更加直观，可以直接看到旋转的角度，欧拉角的取值范围在0到360度，我们通常对于具体的角度的旋转使用欧拉加是简单方便的一种方式。

法线贴图 (Normal Map) 是一种凹凸贴图 (Bump Map)。它们是一种特殊的纹理，可让您将表面细节（如凹凸、凹槽和划痕）添加到模型，从而捕捉光线，就像由真实几何体表示一样。

高度贴图（也称为视差贴图）是与法线贴图类似的概念，但是这种技术更复杂，因此性能成本也更高。高度贴图往往与法线贴图结合使用，通常情况下，当纹理贴图负责渲染表面的大型凸起时，高度贴图用于为表面提供额外的定义。

虽然法线贴图可修改纹理表面上的光照，但视差高度贴图更进一步并实际上可移动可见表面纹理的区域，从而实现一种表面级遮挡效果。这意味着，对于明显的凸起，它们的近侧（面向摄像机）将膨胀和扩大，而它们的远侧（背离摄像机）将减小并且看起来被遮挡。

PBR 指的是"Physically Based Rendering"。也就是基于物理正确的方式来计算灯光与材质，实际上这个概念很早以前就有，并且很多已知的算图引擎如 Vray、MR、甚至近几年的Octane、Redshift 都是 PhysicallyBased Rendering。在 Keyshot 中，高级材质也是 PBR 属性的材质。

Timeline 是 Unity2017 开始新增的一个用于方便组织场景动画的工具，可用来制作剧情动画、技能演出等，实现一些过场动画之类的效果
Timeline的简单使用方法

Cinemachine 也是 Unity2017 新增的一个功能，可以配合 Timeline 来实现一些影视运镜的效果，也可以轻松完成一些人物视角功能的实现
Unity Cinemachine 初识

Unity Recorder是一个编辑器中的录制工具（仅能用于编辑器中），可以在运行模式下将Unity场景及动画、Timeline录制成动画或视频。
相对于直接录屏有这么几点好处：

可以自定义输出分辨率，不再受限于屏幕的分辨率。可以同时录制多个机位（多个Camera镜头的输出）。支持输出多种类型的输出（视频、序列帧、GIF，包括360全景图和全景视频）。视频图片的压缩很好。可以和Timeline一起用。

Navigation（导航）是用于实现动态物体自动寻路的一种技术，它将游戏场景中复杂的结构关系简化为带有一定信息的网格，并在这些网格的基础上通过一系列相应的计算来实现自动寻路。
Unity Navigation(导航系统)的使用和常用属性

Unity 3D 中的 Rigidbody（刚体）可以为游戏对象赋予物理属性，使游戏对象在物理系统的控制下接受推力与扭力，从而实现现实世界中的运动效果。

在游戏制作过程中，只有为游戏对象添加了刚体组件，才能使其受到重力影响。
刚体是物理引擎中最基本的组件。在物理学中，刚体是一个理想模型。
通常把在外力作用下，物体的形状和大小（尺寸）保持不变，而且内部各部分相对位置保持恒定（没有形变）的理想物理模型称为刚体。

在一个物理引擎中，刚体是非常重要的组件，通过刚体组件可以给物体添加一些常见的物理属性，如质量、摩擦力、碰撞参数等。
通过这些属性可以模拟该物体在 3D 世界内的一切虚拟行为，当物体添加了刚体组件后，它将感应物理引擎中的一切物理效果。

Unity 3D 提供了多个实现接口，开发者可以通过更改这些参数来控制物体的各种物理状态。

刚体在各种物理状态影响下运动，刚体的属性包含 Mass（质量）、Drag（阻力）、Angular Drag（角阻力）、Use Gravity（是否使用重力）、Is Kinematic（是否受物理影响）、Collision Detection（碰撞检测）等。