HoloLens 2 应用开发流程笔记

笔者在 2020 年首次接触到 HoloLens 2 应用的开发，直到 2021 年开发出一个简单的 AR 程序，并作为一个会议论文的演示部分，着实为论文的成功接收立下了汗马功劳。若干年后的今天需要对会议论文进行扩刊，然而再次想要设计一个新的 HoloLens 2 应用时却发现此前的程序已荡然无存。蓦然回首，是似曾相似的陌生，是无可奈何，又要从头再来。因此，下决心把开发的细节记录下来，以备不时之需。在此分享给诸君，欢迎在留言区交流和讨论！
本文主要参考混合现实文档[1]，使用 HoloLens 2 开发一个简单的 AR 应用。本文旨在通过一个简单的开发案例演示 HoloLens 2 应用的详细的开发流程，是开发复杂应用的基石。

选择 Unity 开发项目，可以使用 Unity 的混合现实工具包[3]的输入模拟来测试各种类型的输入交互，例如手势跟踪和眼动跟踪输入。 混合现实工具包 (MRTK) 是用于构建虚拟现实 (VR) 和增强现实 (AR) 的混合现实体验的跨平台工具包。

• 为 Windows Mixed Reality 配置 Unity[4]
  
• 导入和配置资源[5]
  

• 启动 Unity Hub。
  

• 在 项目 选项卡中，单击 新建项目。
  

• 单击 新建项目 下面的下拉列表，然后选择你需要的编辑器版本。如下图所示，所使用的版本是 2021.3.16f1c1：
  

• 确保所选模板为 3D Core。
  
• 在 项目名称 框中，输入项目的名称，例如 stgae。
  
• 在 位置 框中，单击文件夹图标，然后导航到要在其中保存项目的文件夹，然后选择它。 也可以新建一个文件夹。
  

• 单击 创建项目，会在 Unity 中打开项目。
  

• 在菜单栏中，选择 文件 > 生成设置。
  

• 在 生成设置 窗口中选择 通用 Windows 平台。
  

• 单击 切换平台 按钮，Unity 在切换平台时会显示进度栏。
  

• 切换平台过程完成后，关闭 生成设置 窗口。
  

• 请从 Microsoft 下载中心下载混合现实功能工具[6] 的最新版本。
  

• 下载完成可执行文件 MixedRealityFeatureTool.exe 后，然后使用它启动混合现实功能工具。
  
• 在混合现实功能工具中，选择 启动。
  

• 选择 浏览 按钮（它是下图中的 三个点 按钮），导航到你的项目，然后将其打开。
  

• 选择 发现功能。
  

• 在 发现功能 页上，请注意有可用包组的列表。
  
• 单击 混合现实工具包(0/10) 左侧的 + 按钮，然后选择 混合现实工具包基础 的最新版本。
  

• 单击 平台支持(0/5) 左侧的 + 按钮，然后选择 混合现实 OpenXR 插件 的最新版本。
  

注意：Unity 2019 及之前的版本，其配置稍有不同，详见[7]。

• 点击 获取功能 后选择 验证 以验证所选的包。 系统应显示 未检测到任何验证问题。
  

• 选择 确定 关闭对话框，然后选择 导入。
  

• 出现提示时，选择 批准 以将混合现实工具包添加到项目中。
  

• 在 编辑 >  项目设置 > XR 插件管理 下：
  

• 在 Unity 菜单中选择 编辑 > 项目设置，打开 项目设置 窗口，在窗口中，选择 XR 插件管理 > Windows Mixed Reality > 运行时设置，然后在 深度缓冲区格式 下拉列表中，选择 16 位深度：
  

• 在 项目设置 窗口中，选择 播放机 > 发布设置，然后在 包名称字段中输入合适的名称；例如 stgae-hand。
  

• 在菜单栏中，选择 文件 > 新建场景。
  
• 在 新建场景 窗口中，选择 基本(内置)，然后单击 创建。
  

• 在菜单栏中，依次选择 混合现实 > 工具包 > 添加到场景并配置。
  

• 在检查器中，验证配置文件下拉列表是否显示 DefaultMixedRealityToolkitConfigurationProfile：
  

• 点击 复制并自定义配置。
  

• Spatial Awareness 是空间扫描和生成三角面片，因此不用打开。
  

• Input 选择 DefaultMixedRealityInputSystemProfile，并克隆以便自定义手部骨架。
  
  
  
  • 复制 铰接手部跟踪 的配置可以设置手部的现实方式
    
  
  

• 右击场景名，选择 GameObject > 3D 对象 > 立方体。
  

• 选择该立方体，然后在 Inspector 中将立方体的 Tranform/Scale 值更改为 X = 0.2, Y = 0.2, Z = 0.2。
  

立方体在场景中的默认位置为 (0,0,0)。 这意味着立方体与用户的头戴显示设备位于同一位置，用户无法看到立方体，直到他们向后移动。 我们将更改立方体的位置值，使它位于更便于查看的位置。

• 在 Inspector 中，将立方体的 Tranform/Position 值更改为 X = -0.2, Y = 0.1, Z = 0.5。
  

我们希望能看到立方体的三个面，因此还会更改立方体的旋转。

• 在 Inspector 中，将立方体的 Tranform/Rotation 值更改为 X = 9, Y = 14, Z = 0。
  

• 碰撞体组件（无需在此执行任何操作 - Unity 立方体默认已附加盒型碰撞体）
  
• 对象操控器(脚本) 组件
  
• NearInteractionGrabbable（脚本）组件
  

• 立方体仍然处于选定状态时，在 Inspector 窗口中，单击 Add Component 按钮，然后搜索并选择 Object Manipulator 脚本。
  

• 重复相同的步骤，向立方体添加 NearInteractionGrabbable 脚本。
  

• 在 Hierarchy 中，右键单击立方体，然后选择 Duplicate。 系统显示复制的立方体，名称为 Cube (1)。
  

• 右键单击原始立方体，选择 Rename，然后将其命名为 NearCube。
  
• 右键单击复制的立方体，选择 Rename，然后将其命名为 FarCube。
  

• 使 FarCube 仍处于选定状态，将其 Transform 组件中的值更改为：
  
  
  
  • 位置：X = 0.6, Y = 0.1, Z = 1.1
    
  • 旋转：X = 27, Y = 0, Z = 0
    
  
  

• 单击播放按钮。 项目开始播放时，视图切换到 Game 窗口。
  
• 按空格键，使模拟右手显示在视图中。
  
• 将模拟手朝 NearCube 移动，直到它触碰到立方体的一面或底部。
  
• 单击鼠标左键（这会使手抓取立方体），然后在场景中拖动立方体。
  
• 要抓取和移动 FarCube，我们将使用模拟手附带的远指针。
  

• 在菜单栏中，选择 File > Build Settings...。
  

• 在 生成设置 窗口中，单击 添加打开的场景 按钮，将当前场景添加到 生成中的场景 列表中 。
  
• 单击 生成 按钮。
  
• 在 Build Universal Windows Platform 窗口中，导航到希望用于存储生成的文件夹，或者新建一个文件夹并导航到它，然后单击 选择文件夹 按钮开始生成过程。
  

笔者在生成时遇到了一个问题 error MSB3774: 找不到 SDK“WindowsMobile, Version=10.0.19041.0”，通过该方法[10]得到解决。

• 生成过程完成后，Windows 文件资源管理器打开并显示该生成文件夹。 在文件夹内浏览并双击解决方案文件，这可在 Visual Studio 中将它打开：
  

• 为 HoloLens 配置 Visual Studio - 选择 Master 或 Release 配置以及 ARM64 体系结构：
  
• 单击部署目标下拉菜单，然后执行下列操作之一：
  

• 设置远程连接：在菜单栏上，选择 项目 > 属性。
  

• 在项目的 属性页 窗口中，选择 配置属性 > 调试。
  

• 单击 要启动的调试器 下拉菜单，然后选择 远程计算机（如果尚未选择）。
  
• 在 计算机名 字段中输入设备的 IP 地址。
  

• 将 身份验证模式 设置为 通用(未加密协议)。
  
• 将 HoloLens 连接到计算机，然后在 Visual Studio 中执行以下操作之一：
  
• 若要部署 HoloLens 并自动启用为附加 Visual Studio 调试程序的应用，选择 调试 > 开始执行(不调试)。 要部署 HoloLens，而不自动启动应用，选择 生成 > 部署解决方案。
  

• 首次将应用从电脑部署到 HoloLens 时，系统会提示输入 PIN。 创建 PIN：
  

• 在 HoloLens 中，转到 设置 > 更新&安全 > 针对开发人员。
  
• 选择 配对。这会显示 HoloLens 中的 PIN。
  

• 在 Visual Studio 的对话框中输入该 PIN。
  
• 完成配对后，在 HoloLens 中，选择 完成。