Unity XR 输入

Unity 用户手册的本节将介绍 Unity 对于虚拟现实、增强现实和 Windows Mixed Reality 应用程序支持的所有输入设备。本页涵盖以下主题：

• XR 输入映射
• 访问输入设备
• 访问输入设备上的输入功能
• 通过旧版输入系统访问 XR 输入
• 触觉

XR 平台具有多种输入功能，您可以在设计用户交互时加以利用。您的应用程序可以使用某些特定数据，这些数据引用位置、旋转、触摸、按钮、游戏杆和手指传感器。但是，在不同平台之间访问这些输入功能可能有很大差别。例如，Vive 和 Oculus Rift 之间的差异很小，但是支持 VR 的桌面平台和 Daydream 等移动平台之间的差异则很大。

Unity 提供了一个名为 InputFeatureUsage 的 C# 结构，该结构定义了一组标准的物理设备控件（例如按钮和扳机键），以访问任何平台上的用户输入。这些控件可帮助您通过名称识别输入类型。有关每个 InputFeatureUsage 的定义，请参阅 XR.Input.CommonUsages。

每个 InputFeatureUsage 对应一个常见的输入操作或类型。例如，Unity 将名为 trigger 的 InputFeatureUsage 定义为食指控制的单轴输入（无论您使用哪种 XR 平台）。您可以使用 InputFeatureUsage 通过名称来获取 trigger 状态，因此无需为常规 Unity 输入系统设置一个轴（或某些 XR 平台上的按钮）。

XR 输入映射

下表列出了标准控制器 InputFeatureUsage 的名称以及它们与常见 XR 系统的控制器之间的映射关系：

(1) 三明治按钮是指 Vive 菜单按钮。为了更好地处理跨平台应用程序，此按钮映射到 primaryButton 而不是 menuButton。

有关每个 InputFeatureUsage 的定义，请参阅 XR.Input.CommonUsages。

访问输入设备

InputDevice 代表任何物理设备，例如控制器、移动电话或头盔。它可以包含有关设备跟踪、按钮、游戏杆和其他输入控件的信息。有关 InputDevice API 的更多信息，请参阅 InputDevice 文档。

使用 XR.InputDevices 类可访问当前连接到 XR 系统的输入设备。要获取所有已连接设备的列表，请使用 InputDevices.GetDevices：

var inputDevices = new List<UnityEngine.XR.InputDevice>();
UnityEngine.XR.InputDevices.GetDevices(inputDevices);

foreach (var device in inputDevices)
{
    Debug.Log(string.Format("Device found with name '{0}' and role '{1}'", device.name, device.role.ToString()));
}

在 XR 系统断开与输入设备的连接之前，输入设备将跨帧保持有效。使用 InputDevice.IsValid 属性来确定 InputDevice 是否仍代表激活的控制器。

您可以通过以下方式访问输入设备：

• 特征
• 角色
• XR 节点

按特征访问输入设备

设备特征描述了设备的功能或用途（例如，是否为头戴式）。InputDeviceCharacteristics 是一系列标志，可以添加到代码中，用于搜索符合特定规格的设备。可以按以下特征筛选设备：

设备	特征
HeadMounted	设备连接到用户的头部。它具有设备跟踪和眼球中心跟踪功能。此标志最常用于标识头戴式显示器 (HMD)。
Camera	设备具有摄像机跟踪功能。
HeldInHand	用户将设备握在手中。
HandTracking	设备代表物理跟踪的手。它具有设备跟踪功能，并且可能包含手和骨骼数据。
EyeTracking	设备可以执行眼球跟踪并具有 EyesData 功能。
TrackedDevice	可以在 3D 空间中跟踪设备。它具有设备跟踪功能。
Controller	设备具有按钮和轴的输入数据，并且可以用作控制器。
TrackingReference	设备代表静态跟踪参考对象。它具有设备跟踪功能，但该跟踪数据不应该更改。
Left	将此特征与 HeldInHand 或 HandTracking 特征组合使用，可以将设备标识为与左手关联。
Right	将此特征与 HeldInHand 或 HandTracking 特征组合使用，可以将设备标识为与右手关联。
Simulated6DOF	设备报告 6DOF 数据，但仅具有 3DOF 传感器。Unity 负责模拟位置数据。

底层 XR SDK 会报告这些特征。您可以使用 InputDevice.Characteristics 查找这些特征。设备可以并且通常应该具有多个特征，可以使用位标志来筛选和访问这些特征。

InputDevices.GetDevicesWithCharacteristics 提供了一种方法来搜索具有给定特征集的所有设备。例如，您可以使用以下代码搜索系统中可用的 Left、HeldInHand、Controller InputDevices：

var leftHandedControllers = new List<UnityEngine.XR.InputDevice>();
var desiredCharacteristics = UnityEngine.XR.InputDeviceCharacteristics.HeldInHand | UnityEngine.XR.InputDeviceCharacteristics.Left | UnityEngine.XR.InputDeviceCharacteristics.Controller;
UnityEngine.XR.InputDevices.GetDevicesWithCharacteristics(desiredCharacteristics, leftHandedControllers);

foreach (var device in leftHandedControllers)
{
    Debug.Log(string.Format("Device name '{0}' has characteristics '{1}'", device.name, device.characteristics.ToString()));
}

此函数找到的设备至少包含指定的特征，但可能也包含其他特征。例如，要查找惯用左手的控制器，您只能查找 InputDeviceCharacteristic.Left，而不能查找 InputDeviceCharacteristic.Controller。

按角色访问输入设备

设备角色描述输入设备的一般功能。请使用 InputDeviceRole 枚举来指定设备角色。定义的角色有：

角色	描述
GameController	游戏主机风格的游戏控制器。
Generic	代表核心 XR 设备的设备，例如头戴式显示器或移动设备。
HardwareTracker	跟踪设备。
LeftHanded	与用户左手关联的设备。
RightHanded	与用户右手关联的设备。
TrackingReference	跟踪其他设备的设备，例如 Oculus 跟踪摄像机。

底层 XR SDK 会报告这些角色，但是不同的提供商可能会以不同的方式组织他们的设备角色。此外，用户可以换手，因此角色分配结果可能与用户握住输入设备的手不匹配。例如，用户必须将 Daydream 控制器设置为惯用右手或左手，但可以选择将控制器放在另一只手中。

GetDevicesWithRole 提供具有特定 InputDeviceRole 的所有设备的列表。例如，您可以使用 InputDeviceRole.GameController 获取任何已连接的 GameController 设备：

var gameControllers = new List<UnityEngine.XR.InputDevice>();
UnityEngine.XR.InputDevices.GetDevicesWithRole(UnityEngine.XR.InputDeviceRole.GameController, gameControllers);

foreach (var device in gameControllers)
{
    Debug.Log(string.Format("Device name '{0}' has role '{1}'", device.name, device.role.ToString()));
}

按 XR 节点访问输入设备

XR 节点表示 XR 系统中的物理参考点（例如，用户的头部位置、他们的左右手或诸如 Oculus 摄像机之类的跟踪参考）。

XRNode 枚举定义了以下节点：

XR 节点	描述
CenterEye	用户的两个瞳孔之间的中点。
GameController	游戏主机风格的游戏控制器。您的应用程序可以有多个游戏控制器设备。
HardwareTracker	硬件跟踪设备，通常连接到用户或物理项。可以存在多个硬件跟踪器节点。
Head	由 XR 系统计算出的用户头部的中心点。
LeftEye	用户的左眼。
LeftHand	用户的左手。
RightEye	用户的右眼。
RightHand	用户的右手。
TrackingReference	跟踪参考点，例如 Oculus 摄像机。可以存在多个跟踪参考节点。

请使用 InputDevices.GetDevicesAtXRNode 来获取与特定 XRNode 关联的设备列表。下面的示例演示了如何获取惯用左手的控制器：

var leftHandDevices = new List<UnityEngine.XR.InputDevice>();
UnityEngine.XR.InputDevices.GetDevicesAtXRNode(UnityEngine.XR.XRNode.LeftHand, leftHandDevices);

if(leftHandDevices.Count == 1)
{
    UnityEngine.XR.InputDevice device = leftHandDevices[0];
    Debug.Log(string.Format("Device name '{0}' with role '{1}'", device.name, device.role.ToString()));
}
else if(leftHandDevices.Count > 1)
{
    Debug.Log("Found more than one left hand!");
}

监听设备连接和断开连接

输入设备在各帧之间是一致的，但是可以随时连接或断开连接。为避免反复检查设备是否已连接到平台，请使用 InputDevices.deviceConnected 和 InputDevices.deviceDisconnected 在设备连接或断开连接时通知您的应用程序。这些还为您提供了有关新连接的输入设备的参考。

由于您可以在多个帧上保留这些引用，因此设备可能会断开连接，或者不再可用。要检查设备的输入是否仍然可用，请使用 InputDevice.isValid。访问输入设备的脚本在尝试使用该设备之前，应在每个帧的开头进行此检查。

访问输入设备上的输入功能

您可以从特定的 InputDevice 读取输入功能，例如扳机键按钮的状态。例如，要读取右扳机键的状态，请按照下列步骤操作：

1. 使用 InputDeviceRole.RightHanded 或 XRNode.RightHand 获取惯用右手设备的实例。
2. 有了正确的设备后，请使用 InputDevice.TryGetFeatureValue 方法访问当前状态。

TryGetFeatureValue() 尝试访问功能的当前值，并根据情况返回不同的值：

• 如果成功获取指定的功能值，则返回 true
• 如果当前设备不支持指定的功能，或者该设备无效（即控制器不再处于激活状态），则返回 false

要获取特定的按钮、触摸输入或游戏杆轴值，请使用 CommonUsages 类。CommonUsages 包括 XR 输入映射表中的每个 InputFeatureUsage，以及诸如位置和旋转之类的跟踪功能。以下代码示例使用 CommonUsages.triggerButton 来检测用户当前是否在特定 InputDevice 实例上按下扳机键按钮：

bool triggerValue;
if (device.TryGetFeatureValue(UnityEngine.XR.CommonUsages.triggerButton, out triggerValue) && triggerValue)
{
    Debug.Log("Trigger button is pressed.");
}

您也可以使用 InputDevice.TryGetFeatureUsages 方法来获取设备提供的每个 InputFeatureUsage 的列表。此函数返回 InputFeatureUsage 项的列表，这些项包含描述该功能的类型和名称属性。下面的示例枚举了一个给定输入设备提供的所有布尔值功能：

var inputFeatures = new List<UnityEngine.XR.InputFeatureUsage>();
if (device.TryGetFeatureUsages(inputFeatures))
{
    foreach (var feature in inputFeatures)
    {
        if (feature.type == typeof(bool))
        {
            bool featureValue;
            if (device.TryGetFeatureValue(feature.As<bool>(), out featureValue))
            {
                Debug.Log(string.Format("Bool feature {0}'s value is {1}", feature.name, featureValue.ToString()));
            }
        }
    }
}

primaryButton 的示例

不同的控制器配置提供对不同功能的访问。例如，您可能在一个系统上有多个控制器，在不同系统上有不同的控制器，或者在具有不同 SDK 的同一控制器上有不同的按钮。这种多样性造成了支持各种 XR 系统的输入变得更加复杂。Unity InputFeatureUsage API 可帮助您获得与平台无关的输入。

以下示例将访问名为 primaryButton 的InputFeatureUsage，无论是由哪个控制器或输入设备提供。该示例包括一个类，该类在可用设备连接后扫描可用设备的 primaryButton。该类监视任何已连接设备上的功能值，如果值更改，则该类将调度 UnityEvent。

要使用该类，请将该类作为组件添加到场景中的任何游戏对象。例如：

using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.Events;
using UnityEngine.XR;

[System.Serializable]
public class PrimaryButtonEvent : UnityEvent<bool> { }

public class PrimaryButtonWatcher : MonoBehaviour
{
    public PrimaryButtonEvent primaryButtonPress;

    private bool lastButtonState = false;
    private List<InputDevice> devicesWithPrimaryButton;

    private void Awake()
    {
        if (primaryButtonPress == null)
        {
            primaryButtonPress = new PrimaryButtonEvent();
        }

        devicesWithPrimaryButton = new List<InputDevice>();
    }

    void OnEnable()
    {
        List<InputDevice> allDevices = new List<InputDevice>();
        InputDevices.GetDevices(allDevices);
        foreach(InputDevice device in allDevices)
            InputDevices_deviceConnected(device);

        InputDevices.deviceConnected += InputDevices_deviceConnected;
        InputDevices.deviceDisconnected += InputDevices_deviceDisconnected;
    }

    private void OnDisable()
    {
        InputDevices.deviceConnected -= InputDevices_deviceConnected;
        InputDevices.deviceDisconnected -= InputDevices_deviceDisconnected;
        devicesWithPrimaryButton.Clear();
    }

    private void InputDevices_deviceConnected(InputDevice device)
    {
        bool discardedValue;
        if (device.TryGetFeatureValue(CommonUsages.primaryButton, out discardedValue))
        {
            devicesWithPrimaryButton.Add(device); // 添加任何具有主按钮的设备。
        }
    }

    private void InputDevices_deviceDisconnected(InputDevice device)
    {
        if (devicesWithPrimaryButton.Contains(device))
            devicesWithPrimaryButton.Remove(device);
    }

    void Update()
    {
        bool tempState = false;
        foreach (var device in devicesWithPrimaryButton)
        {
            bool primaryButtonState = false;
            tempState = device.TryGetFeatureValue(CommonUsages.primaryButton, out primaryButtonState) // 确实获得了值
                        && primaryButtonState // 我们获得的值
                        || tempState; // 来自其他控制器的累计结果
        }

        if (tempState != lastButtonState) // 自上一帧以来按钮状态已更改
        {
            primaryButtonPress.Invoke(tempState);
            lastButtonState = tempState;
        }
    }
}

以下 PrimaryReactor 类使用 PrimaryButtonWatcher 来检测您何时按下主按钮，然后为了响应按下操作而旋转其父级游戏对象。要使用该类，请将该类添加到可见的游戏对象（例如立方体），然后将 PrimaryButtonWatcher 引用拖到 Watcher 属性上。

using System.Collections;
using UnityEngine;

public class PrimaryReactor : MonoBehaviour
{
    public PrimaryButtonWatcher watcher;
    public bool IsPressed = false; // 用于在 Unity Inspector 窗口中显示按钮状态
    public Vector3 rotationAngle = new Vector3(45, 45, 45);
    public float rotationDuration = 0.25f; // 秒
    private Quaternion offRotation;
    private Quaternion onRotation;
    private Coroutine rotator;

    void Start()
    {
        watcher.primaryButtonPress.AddListener(onPrimaryButtonEvent);
        offRotation = this.transform.rotation;
        onRotation = Quaternion.Euler(rotationAngle) * offRotation;
    }

    public void onPrimaryButtonEvent(bool pressed)
    {
        IsPressed = pressed;
        if (rotator != null)
            StopCoroutine(rotator);
        if (pressed)
            rotator = StartCoroutine(AnimateRotation(this.transform.rotation, onRotation));
        else
            rotator = StartCoroutine(AnimateRotation(this.transform.rotation, offRotation));
    }

    private IEnumerator AnimateRotation(Quaternion fromRotation, Quaternion toRotation)
    {
        float t = 0;
        while (t < rotationDuration)
        {
            transform.rotation = Quaternion.Lerp(fromRotation, toRotation, t / rotationDuration);
            t += Time.deltaTime;
            yield return null;
        }
    }
}

访问手部跟踪数据

InputDevices 支持手部跟踪设备。手部跟踪设备始终：

• 具有 HandTracking 特征
• 包含 Hand 类型的 CommonUsages.HandData 用途

手部跟踪数据由一个 Hand 对象以及一系列（最多 21个）Bone 输入功能组成。每个 Bone 都有一个位置和方向，以及对层级视图中其父级和任何子级骨骼的引用。Hand 对象可以获取根骨骼，也可以获取每根手指的骨骼列表。

When Hand.TryGetRootBone gets the root bone, it retrieves an object that represents a bone located just above the wrist. You can also get a list of bones that represents each individual finger. Calling Hand.TryGetFingerBones returns a list, from knuckle to tip, of the bones that represents that finger.

访问眼球跟踪数据

输入设备支持眼球跟踪设备以及手部跟踪设备。眼球跟踪包括左眼和右眼位置、用户在 3D 空间中正在注视的位置以及每只眼睛眨眼的次数。数据类型为 Eyes。要从设备中获取该数据，请使用 CommonUsages.eyesData。

XRInputSubsystem 和 InputDevice 关联

Unity 提供了两个输入系统：旧版输入系统和 2019.2 中引入的 XR 插件架构。在新设置中，每个 InputDevice 都与一个 XRInputSubsystem 关联。这些子系统对象控制与任何特定输入设备都无关联的全局输入行为（例如，管理跟踪原点或将跟踪的设备重新居中）。

每个 InputDevice 都包含对其关联子系统的引用。如果设备来自集成平台，则此引用为 null。还可以使用 SubsystemManager.GetInstances<XRInputSubsystem> 获得所有激活的 XRInputSubsystem 对象，每个 XRInputSubsystem 都可以使用 XRInputSubsystem.TryGetInputDevices 获取其设备。

您可以使用输入子系统通过 UnityEngine.XR.XRInputSubsystem 将设备重新居中。“重新居中”可将 HMD 的当前位置设置为所有设备的新原点。对于无法重新居中的设备，或者如果平台不支持重新居中，则返回 false。

要获取跟踪边界，请使用 TryGetBoundaryPoints。这包含一系列顺时针排序的 3D 点，其中 y 值位于地面，它们标记出用户指定的“安全区域”以放置内容和交互。您可以使用 XRInputSubsystem.boundaryChanged 来监听此边界的变化。

XRInputSubsystem 还负责跟踪原点模式，该模式提供了跟踪世界原点的上下文。Unity 支持以下跟踪原点模式：

• 设备：原点的位置在主显示设备（通常是 HMD 或手机）的第一个已知位置。
• 地面：原点的位置在地面上的已知位置。
• 跟踪参考：原点的位置在设置了 TrackingReference 特征的 InputDevice 上。
• 未知：跟踪原点的类型未知。这可能是由于系统故障或缺少跟踪原点模式支持所致。

您可以使用三种 API 来管理跟踪原点模式：

• XRInputSubsystem.TrySetTrackingOriginMode 设置跟踪原点模式
• XRInputSubystem.GetTrackingOriginMode 获取跟踪原点模式
• XRInputSubsystem.GetSupportedTrackingOriginModes 获取 SDK 支持的所有跟踪原点模式

通过旧版输入系统实现 XR 输入

您仍然可以使用包含 Input 和 XR.InputTracking 的旧版输入系统来获取 XR 输入功能。为此，请使用此页面上的 XR 输入映射表中的相应旧输入索引。在 Player Settings 的 Input 部分（菜单：__Edit__ > Project Settings > __Input__），创建一个轴映射，从而为平台设备功能添加从输入名称到轴索引的适当映射。要获取按钮或轴的值，请使用 Input.GetAxis 或 Input.GetButton 并传入现在映射的轴或按钮的名称。

有关如何使用按钮和游戏杆轴的更多信息，请参阅 InputManager 文档。

触觉

您可以将触觉事件发送到 InputDevice。触觉呈脉冲形式，具有振幅和持续时间。

并非所有平台都支持所有类型的触觉，但您可以查询设备的触觉功能。以下示例获取右手的输入设备，检查设备是否具有触觉功能，然后在有触觉功能的情况下再现脉冲：

List<UnityEngine.XR.InputDevice> devices = new List<UnityEngine.XR.InputDevice>(); 

UnityEngine.XR.InputDevices.GetDevicesWithRole(UnityEngine.XR.InputDeviceRole.RightHanded, devices);

foreach (var device in devices)
{
    UnityEngine.XR.HapticCapabilities capabilities;
    if (device.TryGetHapticCapabilities(out capabilities))
    {
            if (capabilities.supportsImpulse)
            {
                uint channel = 0;
                float amplitude = 0.5f;
                float duration = 1.0f;
                device.SendHapticImpulse(channel, amplitude, duration);
            }
    }
}