HoloLens (1-го поколения) Basics 101E: завершение проекта с помощью эмулятора

Важно!

Руководства по Смешанная реальность Academy были разработаны с помощью HoloLens (1-го поколения), Unity 2017 и Смешанная реальность иммерсивных гарнитур. Поэтому мы считаем, что важно оставить эти руководства для разработчиков, которые ищут рекомендации по разработке для этих устройств. Эти учебники не будут обновлены с учетом последних наборов инструментов или взаимодействий, используемых для HoloLens 2 и могут быть несовместимы с более новыми версиями Unity. Они будут сохранены для работы на поддерживаемых устройствах. Опубликован новый цикл руководств для HoloLens 2.

В этом руководстве описывается полный проект, встроенный в Unity, который демонстрирует основные функции Windows Mixed Reality holoLens, включая взгляд, жесты, голосовой ввод, пространственный звук и пространственное сопоставление. Выполнение руководства займет около 1 часа.

Поддержка устройств

Курс	HoloLens	Иммерсивные гарнитуры
101E. Основы смешанной реальности: полный проект с использованием эмулятора	✔️

Прежде чем начать

Предварительные условия

• Компьютер с Windows 10, настроенный с установленными соответствующими инструментами.

Файлы проекта

• Скачайте файлы , необходимые для проекта. Требуется Unity 2017.2 или более поздней версии.
  • Если вам по-прежнему нужна поддержка Unity 5.6, используйте этот выпуск.
  • Если вам по-прежнему нужна поддержка Unity 5.5, используйте этот выпуск.
  • Если вам по-прежнему нужна поддержка Unity 5.4, используйте этот выпуск.
• Отмените архивацию файлов на рабочем столе или в другом удобном расположении. Оставьте имя папки Origami.

Примечание

Если вы хотите просмотреть исходный код перед скачиванием, он доступен на сайте GitHub.

Глава 1. Мир "Holo"

В этой главе мы настроим наш первый проект Unity и пошагово выполните процесс сборки и развертывания.

Задачи

• Настройка Unity для голографической разработки.
• Создание голограммы.
• Просмотрите голограмму, которую вы сделали.

Инструкции

• Запустите Unity.
• Выберите Открыть.
• Введите расположение в качестве папки Origami , которая была ранее не архивирована.
• Выберите Origami и щелкните Выбрать папку.
• Сохраните новую сцену: Файл / Сохранить сцену как.
• Присвойте сцене имя Origami и нажмите кнопку Сохранить .

Настройка камеры main

• На панели Иерархия выберите объект Main Camera.
• В инспекторе задайте положение преобразования 0,0,0.
• Найдите свойство Clear Flags и измените раскрывающийся список с Skybox на Сплошной цвет.
• Щелкните поле Фон, чтобы открыть палитру.
• Задайте для R, G, B, and A (Красный, зеленый, синий и альфа-компонент) значение 0.

Настройка сцены

• На панели иерархии щелкните Создать и Создать пустое.
• Щелкните правой кнопкой мыши новый GameObject и выберите Переименовать. Переименуйте GameObject в OrigamiCollection.
• В папке Holograms на панели проектов:
  • Перетащите Stage в иерархию, чтобы стать дочерним элементом OrigamiCollection.
  • Перетащите Sphere1 в иерархию, чтобы стать дочерним элементом OrigamiCollection.
  • Перетащите Sphere2 в иерархию, чтобы стать дочерним элементом OrigamiCollection.
• Щелкните правой кнопкой мыши объект Directional Light на панели иерархии и выберите Удалить.
• Из папки Holograms перетащите Lights в корень панели иерархии.
• В иерархии выберите OrigamiCollection.
• В инспекторе задайте для преобразования положение 0, -0,5, 2,0.
• Нажмите кнопку Воспроизвести в Unity, чтобы просмотреть голограммы.
• Объекты Origami должны отображаться в окне предварительного просмотра.
• Нажмите воспроизвести во второй раз, чтобы остановить режим предварительного просмотра.

Экспорт проекта из Unity в Visual Studio

• В Unity выберите Параметры сборки файлов>.
• Выберите Магазин Windows в списке Платформа и щелкните Переключить платформу.
• Установите для пакета SDKзначение Universal 10 , а для параметра Тип сборки — значение D3D.
• Проверьте проекты Unity C#.
• Щелкните Добавить открытые сцены , чтобы добавить сцену.
• Щелкните Параметры проигрывателя....
• На панели Инспектор выберите логотип Магазина Windows. Затем выберите Параметры публикации.
• В разделе Возможности выберите возможности Микрофон и SpatialPerception .
• Вернитесь в окно Параметры сборки и щелкните Сборка.
• Создайте папку с именем App.
• Одним щелчком мыши щелкните папку приложения.
• Нажмите кнопку Выбрать папку.
• После завершения работы Unity появится окно проводник.
• Откройте папку Приложение .
• Откройте решение Visual Studio Origami.
• С помощью верхней панели инструментов Visual Studio измените целевой объект с Отладка на Выпуск и с ARM на X86.
  • Щелкните стрелку рядом с кнопкой Устройство и выберите Эмулятор HoloLens.
  • Щелкните Отладка —> запуск без отладки или нажмите клавиши CTRL+F5.
  • Через некоторое время эмулятор запустится с проектом Origami. При первом запуске эмулятора может потребоваться до 15 минут. После запуска не закрывайте его.

Глава 2. Взгляд

В этой главе мы представим первый из трех способов взаимодействия с голограммами — взгляд.

Задачи

• Визуализируйте взгляд с помощью курсора, заблокированного во всем мире.

Инструкции

• Назад в проект Unity и закройте окно Параметры сборки, если оно все еще открыто.
• Выберите папку Голограммы на панели Проект.
• Перетащите объект Cursor на панель Иерархия на корневом уровне.
• Дважды щелкните объект Cursor , чтобы рассмотреть его внимательнее.
• Щелкните правой кнопкой мыши папку Скрипты на панели Проект.
• Щелкните подменю Создать .
• Выберите Скрипт C#.
• Присвойте скрипту имя WorldCursor. Примечание. Имя учитывает регистр. Вам не нужно добавлять расширение .cs.
• Выберите объект Cursor на панели Иерархия.
• Перетащите скрипт WorldCursor на панель Инспектор.
• Дважды щелкните скрипт WorldCursor, чтобы открыть его в Visual Studio.
• Скопируйте и вставьте этот код в файл WorldCursor.cs и сохранить все.

using UnityEngine;

public class WorldCursor : MonoBehaviour
{
    private MeshRenderer meshRenderer;

    // Use this for initialization
    void Start()
    {
        // Grab the mesh renderer that's on the same object as this script.
        meshRenderer = this.gameObject.GetComponentInChildren<MeshRenderer>();
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        // Do a raycast into the world based on the user's
        // head position and orientation.
        var headPosition = Camera.main.transform.position;
        var gazeDirection = Camera.main.transform.forward;

        RaycastHit hitInfo;

        if (Physics.Raycast(headPosition, gazeDirection, out hitInfo))
        {
            // If the raycast hit a hologram...
            // Display the cursor mesh.
            meshRenderer.enabled = true;

            // Move thecursor to the point where the raycast hit.
            this.transform.position = hitInfo.point;

            // Rotate the cursor to hug the surface of the hologram.
            this.transform.rotation = Quaternion.FromToRotation(Vector3.up, hitInfo.normal);
        }
        else
        {
            // If the raycast did not hit a hologram, hide the cursor mesh.
            meshRenderer.enabled = false;
        }
    }
}

• Перестройте приложение в разделе Параметры сборки файла>.
• Вернитесь к решению Visual Studio, которое ранее использовалось для развертывания в эмуляторе.
• При появлении запроса выберите "Перезагрузить все".
• Щелкните Отладка —> запуск без отладки или нажмите клавиши CTRL+F5.
• Используйте контроллер Xbox для просмотра сцены. Обратите внимание, как курсор взаимодействует с формой объектов.

Глава 3. Жесты

В этой главе мы добавим поддержку жестов. Когда пользователь выбирает бумажную сферу, мы упадем ее, включив гравитацию с помощью физического двигателя Unity.

Задачи

• Управляйте голограммами с помощью жеста Выбрать.

Инструкции

Начнем с создания скрипта, который может обнаружить жест Select.

• В папке Scripts создайте скрипт с именем GazeGestureManager.
• Перетащите скрипт GazeGestureManager в объект OrigamiCollection в иерархии.
• Откройте скрипт GazeGestureManager в Visual Studio и добавьте следующий код:

using UnityEngine;
using UnityEngine.XR.WSA.Input;

public class GazeGestureManager : MonoBehaviour
{
    public static GazeGestureManager Instance { get; private set; }

    // Represents the hologram that is currently being gazed at.
    public GameObject FocusedObject { get; private set; }

    GestureRecognizer recognizer;

    // Use this for initialization
    void Start()
    {
        Instance = this;

        // Set up a GestureRecognizer to detect Select gestures.
        recognizer = new GestureRecognizer();
        recognizer.Tapped += (args) =>
        {
            // Send an OnSelect message to the focused object and its ancestors.
            if (FocusedObject != null)
            {
                FocusedObject.SendMessageUpwards("OnSelect", SendMessageOptions.DontRequireReceiver);
            }
        };
        recognizer.StartCapturingGestures();
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        // Figure out which hologram is focused this frame.
        GameObject oldFocusObject = FocusedObject;

        // Do a raycast into the world based on the user's
        // head position and orientation.
        var headPosition = Camera.main.transform.position;
        var gazeDirection = Camera.main.transform.forward;

        RaycastHit hitInfo;
        if (Physics.Raycast(headPosition, gazeDirection, out hitInfo))
        {
            // If the raycast hit a hologram, use that as the focused object.
            FocusedObject = hitInfo.collider.gameObject;
        }
        else
        {
            // If the raycast did not hit a hologram, clear the focused object.
            FocusedObject = null;
        }

        // If the focused object changed this frame,
        // start detecting fresh gestures again.
        if (FocusedObject != oldFocusObject)
        {
            recognizer.CancelGestures();
            recognizer.StartCapturingGestures();
        }
    }
}

• Создайте в папке Scripts еще один скрипт с именем SphereCommands.
• Разверните объект OrigamiCollection в представлении Иерархия.
• Перетащите скрипт SphereCommands на объект Sphere1 на панели Иерархия.
• Перетащите скрипт SphereCommands на объект Sphere2 на панели Иерархия.
• Откройте скрипт в Visual Studio для редактирования и замените код по умолчанию следующим кодом:

using UnityEngine;

public class SphereCommands : MonoBehaviour
{
    // Called by GazeGestureManager when the user performs a Select gesture
    void OnSelect()
    {
        // If the sphere has no Rigidbody component, add one to enable physics.
        if (!this.GetComponent<Rigidbody>())
        {
            var rigidbody = this.gameObject.AddComponent<Rigidbody>();
            rigidbody.collisionDetectionMode = CollisionDetectionMode.Continuous;
        }
    }
}

• Экспортируйте, создайте и разверните приложение в эмуляторе HoloLens.
• Посмотрите вокруг сцены и центр на одной из сфер.
• Нажмите кнопку A на геймпаде Xbox или клавишу ПРОБЕЛ, чтобы смоделировать жест Выбрать.

Глава 4. Голос

В этой главе мы добавим поддержку двух голосовых команд: "Сброс мира", чтобы вернуть удаленные сферы в исходное расположение, и "Удалить сферу", чтобы сделать сферу падает.

Задачи

• Добавьте голосовые команды, которые всегда прослушивают в фоновом режиме.
• Создайте голограмму, которая реагирует на голосовую команду.

Инструкции

• В папке Скрипты создайте скрипт с именем SpeechManager.
• Перетащите скрипт SpeechManager в объект OrigamiCollection в иерархии
• Откройте скрипт SpeechManager в Visual Studio.
• Скопируйте и вставьте этот код в SpeechManager.cs и сохраните все:

using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using UnityEngine;
using UnityEngine.Windows.Speech;

public class SpeechManager : MonoBehaviour
{
    KeywordRecognizer keywordRecognizer = null;
    Dictionary<string, System.Action> keywords = new Dictionary<string, System.Action>();

    // Use this for initialization
    void Start()
    {
        keywords.Add("Reset world", () =>
        {
            // Call the OnReset method on every descendant object.
            this.BroadcastMessage("OnReset");
        });

        keywords.Add("Drop Sphere", () =>
        {
            var focusObject = GazeGestureManager.Instance.FocusedObject;
            if (focusObject != null)
            {
                // Call the OnDrop method on just the focused object.
                focusObject.SendMessage("OnDrop", SendMessageOptions.DontRequireReceiver);
            }
        });

        // Tell the KeywordRecognizer about our keywords.
        keywordRecognizer = new KeywordRecognizer(keywords.Keys.ToArray());

        // Register a callback for the KeywordRecognizer and start recognizing!
        keywordRecognizer.OnPhraseRecognized += KeywordRecognizer_OnPhraseRecognized;
        keywordRecognizer.Start();
    }

    private void KeywordRecognizer_OnPhraseRecognized(PhraseRecognizedEventArgs args)
    {
        System.Action keywordAction;
        if (keywords.TryGetValue(args.text, out keywordAction))
        {
            keywordAction.Invoke();
        }
    }
}

• Откройте скрипт SphereCommands в Visual Studio.
• Обновите скрипт следующим образом:

using UnityEngine;

public class SphereCommands : MonoBehaviour
{
    Vector3 originalPosition;

    // Use this for initialization
    void Start()
    {
        // Grab the original local position of the sphere when the app starts.
        originalPosition = this.transform.localPosition;
    }

    // Called by GazeGestureManager when the user performs a Select gesture
    void OnSelect()
    {
        // If the sphere has no Rigidbody component, add one to enable physics.
        if (!this.GetComponent<Rigidbody>())
        {
            var rigidbody = this.gameObject.AddComponent<Rigidbody>();
            rigidbody.collisionDetectionMode = CollisionDetectionMode.Continuous;
        }
    }

    // Called by SpeechManager when the user says the "Reset world" command
    void OnReset()
    {
        // If the sphere has a Rigidbody component, remove it to disable physics.
        var rigidbody = this.GetComponent<Rigidbody>();
        if (rigidbody != null)
        {
            rigidbody.isKinematic = true;
            Destroy(rigidbody);
        }

        // Put the sphere back into its original local position.
        this.transform.localPosition = originalPosition;
    }

    // Called by SpeechManager when the user says the "Drop sphere" command
    void OnDrop()
    {
        // Just do the same logic as a Select gesture.
        OnSelect();
    }
}

• Экспортируйте, создайте и разверните приложение в эмуляторе HoloLens.
• Эмулятор будет поддерживать микрофон компьютера и реагировать на ваш голос: настройте представление так, чтобы курсор был на одной из сфер, и произнесет "Drop Sphere".
• Скажите "Reset World", чтобы вернуть их на исходные позиции.

Глава 5. Пространственный звук

В этой главе мы добавим музыку в приложение, а затем активируем звуковые эффекты для определенных действий. Мы будем использовать пространственный звук , чтобы придать звуку определенное расположение в трехмерном пространстве.

Задачи

• Слышать голограммы в вашем мире.

Инструкции

• В Unity выберите в верхнем меню Изменить > параметры проекта Аудио >
• Найдите параметр Подключаемый модуль Spatializer и выберите MS HRTF Spatializer (Ms HRTF Spatializer).
• Из папки Holograms перетащите объект Ambience в объект OrigamiCollection на панели иерархии.
• Выберите OrigamiCollection и найдите компонент Источник звука . Измените следующие свойства:
  • Проверьте свойство Spatialize .
  • Проверьте воспроизведение при пробуждении.
  • Измените пространственное сочетание на трехмерный, перетащив ползунок вправо.
  • Проверьте свойство Loop .
  • Разверните узел Параметры трехмерного звука и введите 0.1 в поле Doppler Level (Уровень допплера).
  • Задайте для значения Volume Rolloff значение Logarithmic Rolloff(Логарифмический откат).
  • Задайте для параметра Максимальное расстояниезначение 20.
• В папке Scripts создайте скрипт с именем SphereSounds.
• Перетащите SphereSounds к объектам Sphere1 и Sphere2 в иерархии.
• Откройте SphereSounds в Visual Studio, обновите следующий код и сохраните все.

using UnityEngine;

public class SphereSounds : MonoBehaviour
{
    AudioSource impactAudioSource = null;
    AudioSource rollingAudioSource = null;

    bool rolling = false;

    void Start()
    {
        // Add an AudioSource component and set up some defaults
        impactAudioSource = gameObject.AddComponent<AudioSource>();
        impactAudioSource.playOnAwake = false;
        impactAudioSource.spatialize = true;
        impactAudioSource.spatialBlend = 1.0f;
        impactAudioSource.dopplerLevel = 0.0f;
        impactAudioSource.rolloffMode = AudioRolloffMode.Logarithmic;
        impactAudioSource.maxDistance = 20f;

        rollingAudioSource = gameObject.AddComponent<AudioSource>();
        rollingAudioSource.playOnAwake = false;
        rollingAudioSource.spatialize = true;
        rollingAudioSource.spatialBlend = 1.0f;
        rollingAudioSource.dopplerLevel = 0.0f;
        rollingAudioSource.rolloffMode = AudioRolloffMode.Logarithmic;
        rollingAudioSource.maxDistance = 20f;
        rollingAudioSource.loop = true;

        // Load the Sphere sounds from the Resources folder
        impactAudioSource.clip = Resources.Load<AudioClip>("Impact");
        rollingAudioSource.clip = Resources.Load<AudioClip>("Rolling");
    }

    // Occurs when this object starts colliding with another object
    void OnCollisionEnter(Collision collision)
    {
        // Play an impact sound if the sphere impacts strongly enough.
        if (collision.relativeVelocity.magnitude >= 0.1f)
        {
            impactAudioSource.Play();
        }
    }

    // Occurs each frame that this object continues to collide with another object
    void OnCollisionStay(Collision collision)
    {
        Rigidbody rigid = gameObject.GetComponent<Rigidbody>();

        // Play a rolling sound if the sphere is rolling fast enough.
        if (!rolling && rigid.velocity.magnitude >= 0.01f)
        {
            rolling = true;
            rollingAudioSource.Play();
        }
        // Stop the rolling sound if rolling slows down.
        else if (rolling && rigid.velocity.magnitude < 0.01f)
        {
            rolling = false;
            rollingAudioSource.Stop();
        }
    }

    // Occurs when this object stops colliding with another object
    void OnCollisionExit(Collision collision)
    {
        // Stop the rolling sound if the object falls off and stops colliding.
        if (rolling)
        {
            rolling = false;
            impactAudioSource.Stop();
            rollingAudioSource.Stop();
        }
    }
}

• Сохраните скрипт и вернитесь в Unity.
• Экспортируйте, создайте и разверните приложение в эмуляторе HoloLens.
• Носите наушники, чтобы получить полный эффект, и двигаться все ближе и дальше от сцены, чтобы услышать изменение звуков.

Глава 6. Пространственное сопоставление

Теперь мы будем использовать пространственное сопоставление для размещения игровой доски на реальном объекте в реальном мире.

Задачи

• Принесите свой реальный мир в виртуальный мир.
• Размещайте голограммы там, где они наиболее важны для вас.

Инструкции

• Щелкните папку Holograms (Голограммы ) на панели Проект.
• Перетащите ресурс Пространственное сопоставление в корень иерархии.
• Щелкните объект Пространственное сопоставление в иерархии.
• На панели Инспектор измените следующие свойства:
  • Установите флажок Рисование визуальных сеток .
  • Найдите Пункт Рисование материала и щелкните круг справа. Введите wireframe в поле поиска вверху. Щелкните результат и закройте окно.
• Экспортируйте, создайте и разверните приложение в эмуляторе HoloLens.
• При запуске приложения сетка ранее отсканированной реальной гостиной будет отображаться в каркасе.
• Смотреть, как скользящий шар упадет со сцены, и на пол!

Теперь мы покажем, как переместить Коллекцию Origami в новое расположение:

• В папке Scripts создайте скрипт с именем TapToPlaceParent.
• В иерархии разверните коллекцию OrigamiCollection и выберите объект Stage .
• Перетащите сценарий TapToPlaceParent в объект Stage.
• Откройте скрипт TapToPlaceParent в Visual Studio и обновите его следующим образом:

using UnityEngine;

public class TapToPlaceParent : MonoBehaviour
{
    bool placing = false;

    // Called by GazeGestureManager when the user performs a Select gesture
    void OnSelect()
    {
        // On each Select gesture, toggle whether the user is in placing mode.
        placing = !placing;

        // If the user is in placing mode, display the spatial mapping mesh.
        if (placing)
        {
            SpatialMapping.Instance.DrawVisualMeshes = true;
        }
        // If the user is not in placing mode, hide the spatial mapping mesh.
        else
        {
            SpatialMapping.Instance.DrawVisualMeshes = false;
        }
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        // If the user is in placing mode,
        // update the placement to match the user's gaze.

        if (placing)
        {
            // Do a raycast into the world that will only hit the Spatial Mapping mesh.
            var headPosition = Camera.main.transform.position;
            var gazeDirection = Camera.main.transform.forward;

            RaycastHit hitInfo;
            if (Physics.Raycast(headPosition, gazeDirection, out hitInfo,
                30.0f, SpatialMapping.PhysicsRaycastMask))
            {
                // Move this object's parent object to
                // where the raycast hit the Spatial Mapping mesh.
                this.transform.parent.position = hitInfo.point;

                // Rotate this object's parent object to face the user.
                Quaternion toQuat = Camera.main.transform.localRotation;
                toQuat.x = 0;
                toQuat.z = 0;
                this.transform.parent.rotation = toQuat;
            }
        }
    }
}

• Экспортируйте, создайте и разверните приложение.
• Теперь вы сможете разместить игру в определенном месте, взглянув на нее, используя жест Select (A или ПРОБЕЛ), а затем переместив игру в новое место, а затем снова используя жест Выбрать.

Конец

И это конец этого учебника!

Вы узнали:

• Создание голографического приложения в Unity.
• Использование взгляда, жеста, голоса, звуков и пространственного сопоставления.
• Создание и развертывание приложения с помощью Visual Studio.

Теперь вы готовы приступить к созданию собственных голографических приложений!

См. также раздел

• 101. Основы смешанной реальности: полный проект с использованием устройства
• Взгляд
• Направление головы и фиксация
• Голосовой ввод
• Пространственный звук
• Пространственное сопоставление