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Unity VR开发教程 OpenXR+XR Interaction Toolkit 2.1.1（七）射线抓取

文章目录

教程说明
添加射线功能的相关组件
设置 Interaction Layer Mask
让 XR Direct Interactor 不对 XR Ray Interactor 产生干扰
使抓取的物体不会吸到手上
远距离抓取时通过摇杆改变抓取物体的位移和旋转角度

往期回顾：
Unity VR开发教程 OpenXR+XR Interaction Toolkit 2.1.1 (一) 安装和配置
Unity VR开发教程 OpenXR+XR Interaction Toolkit 2.1.1 (二) 手部动画
Unity VR开发教程 OpenXR+XR Interaction Toolkit 2.1.1 (三) 转向和移动
Unity VR开发教程 OpenXR+XR Interaction Toolkit 2.1.1 (四) 传送
Unity VR开发教程 OpenXR+XR Interaction Toolkit 2.1.1 (五) UI
Unity VR开发教程 OpenXR+XR Interaction Toolkit 2.1.1 (六）手与物品交互（触摸、抓取）

VR 中的抓取功能除了近距离地与物体接触将其抓起（我把它称为 “直接抓取”）之外，还有一种通过射线抓取的方式。当射线射到物体上时，按下抓取键就能将其抓起。本篇教程，我将介绍如何用 XR Interaction Toolkit 实现射线抓取。

教程说明

使用的 Unity 版本： 2020.3.36

使用的 VR 头显： Oculus Quest 2

前期的配置：环境配置参考教程一，手部模型参考教程二。本篇教程的场景基于上一篇教程搭建的场景进行延伸。

项目源码（持续更新）：https://github.com/YY-nb/Unity_XRInteractionToolkit_Tutorial2022/tree/master

最终实现的效果：

回顾上一篇直接抓取的教程，VR 中的交互一般需要两个对象：一个是可交互的对象（Interactable），一个是发起交互的对象（Interactor，一般是玩家自己）。直接抓取和射线抓取所抓取的对象并没有区别，因此 Interactable 需要的组件可以参考上一篇教程：Unity VR开发教程 OpenXR+XR Interaction Toolkit 2.1.1 (六）手与物品交互（触摸、抓取）

而它们的区别正是 Interactor 的不同。直接抓取使用的是 XR Direct Interactor；射线抓取使用的是射线，如果你看过此系列教程的前几篇，应该对一个叫做 “XR Ray Interactor” 的组件有点印象，我们在传送和 UI 交互功能中有用到这个组件。它的功能是通过射线检测实现与物体的远距离交互，因此这个组件就是远距离抓取需要的 Interactor。

添加射线功能的相关组件

还是沿用上一篇教程中搭建好的场景。

我们在 XR Origin 下的 Ray Controller 物体创建两个子物体，可以鼠标右键点击 Ray Controller，选择 XR -> Ray Interactor（Action-based）：

观察这两个物体的 Inspector 面板，可以发现其中具备了 XR Interaction Toolkit 射线操作中需要用到的 XR Controller，XR Ray Interactor，Line Renderer 和 XR Interactor Line Visual。

我们先找到 XR Controller（Action-based），点击下图中用红框标出的按钮，选择左手或右手的 Preset：

选择后 XR Controller 下就会有对应的 Reference。左右手的 XR Controller 都设置完毕后，为了更好地区分左右手，我们可以修改刚刚创建的两个子物体的名字，分别为 LeftHand DistanceGrabController 和 RightHand DistanceGrabController ：

以上操作是教大家如何从零创建一个能够发射射线的 Interactor 物体。为了能有更好的效果，我们还可以设置 XR Ray Interactor 上的射线发射起始点 Ray Origin Transform 和 XR Interactor Line Visual 的颜色效果，这一部分可以参考 UI 交互的教程（Unity VR开发教程 OpenXR+XR Interaction Toolkit 2.1.1 (五) UI），我这边就直接模仿 LeftHand UIController 和 RightHand UIController 的设置，让射线起始点位于食指处，射线无效是显示为透明（Invalid Color Gradient）。

设置 Interaction Layer Mask

现在我们试着运行一下程序，当我们手部发出的射线射到可抓取的物体上时，按下手柄的抓取键就能将物体抓到手上。但是射线射到地面上时居然激活了传送。

这个问题曾经在 UI 交互的 Demo 中出现过，当时我们是修改 XR Ray Interactor 的 Raycast Mask 来过滤能被 UI 射线射到的目标。这种方式需要更改物体的 Physics Layer。

然而，我们还有一种解决方法，这里就要用到上一篇教程中提到的 Interaction Layer Mask，它依靠 Interactor 和 Interactable 中的 Interaction Layer 决定了 Interactor 能与哪些 Interactable 发生交互；而 Raycast Mask 是 XR Ray Interactor 特有的，它依靠物体的 Physics Layer（Inspector 面板最上方的那个 Layer）来决定射线能射到哪些物体的碰撞体上。

因为 XR Ray Interactor 的 Interaction Layer Mask 默认是 Everything，地面的 Interaction Layer Mask 是 Teleport（我们在之前的教程中修改过），Teleport 包含在 Everthing 中，所以射线抓取的射线能与传送地面交互。而可交互物体的 Interaction Layer Mask 默认是 Default，所以只要把 XR Ray Interactor 的 Interaction Layer Mask 改为 Default，就能解决这个问题。

当然，你也可以为直接抓取和射线抓取分别设立一个 Interaction Layer，来区分哪些物体能被直接抓取，哪些能被射线抓取，或者哪些既能被直接抓取，又能被射线抓取（Interaction Layer Mask 可以多选）

效果图：

让 XR Direct Interactor 不对 XR Ray Interactor 产生干扰

但是此时还有一个 BUG，如上图所示，当我们用射线抓取了一个物体后，即使按住手柄 Grip 键不放，有时候也会不小心将另一个物体 “吸” 过来。

实际上，这是 XR Direct Interactor 对 XR Ray Interactor 产生了干扰。我这个场景中的物体既能被射线抓取，又能被直接抓取。当我用射线抓取将物体吸到手上时，XR Direct Interactor 会认为它抓到了物体，因为手柄的 Grip 键处于按下的状态，而且物体位于 XR Direct Interactor 的触发区域，所以触发了它的功能，而且此时这个被抓取的物体就不是由 XR Ray Interactor 管了，而是归 XR Direct Interactor 管。

与此同时，XR Ray Interactor 会继续发挥它的作用，通过射线检测判断是否与可交互的物体发生交互，所以它仍然会从起始点开始发射射线。我们在场景中看不到射线是因为 XR Interactor Line Visual 脚本只能渲染从起始点到第一个有效物体的碰撞体的那一部分射线，因为射线射到的第一个有效的物体是刚刚抓取的第一个物体，所以我们看不到渲染的射线，但是没被渲染的那部分射线仍然发挥着检测作用。所以当射线检测到另一个可交互的物体时，XR Ray Interactor 仍会发挥它的抓取作用。

解决思路也很简单，就是当 XR Direct Interactor 发挥作用时，将 XR Ray Interactor 隐藏掉。我们可以写一个脚本进行控制：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.XR.Interaction.Toolkit;

public class GrabRayController : MonoBehaviour
{
    public XRRayInteractor leftGrabRay;
    public XRRayInteractor rightGrabRay;

    public XRDirectInteractor leftDirectGrab;
    public XRDirectInteractor rightDirectGrab;

    void Update()
    {
        leftGrabRay.enabled = leftDirectGrab.interactablesSelected.Count == 0;
        rightGrabRay.enabled = rightDirectGrab.interactablesSelected.Count == 0;
        
    }
}

然后把这个脚本随便挂在一个物体上，我这里挂在在 RayController上。然后在 Inspector 面板中对变量进行赋值，那么这个 BUG 就被解决了。

使抓取的物体不会吸到手上

刚刚的 Demo 中，当射线射到可交互的物体后按下手柄的 Grip 键，物体会被立刻吸到手上。如果我想要抓取的时候让物体和手保持一定距离，营造一种远程操纵物体的感觉要怎么办呢？

我们找到 XR Ray Interactor 脚本，将 Force Grab 取消勾选。

如果想要让射线射到物体上的点作为实际的抓取点，而不是默认的抓取点，可以将 Dynamic Attach 勾选（上一篇直接抓取的教程中有介绍）

最终效果：

远距离抓取时通过摇杆改变抓取物体的位移和旋转角度

当你在测试射线抓取的场景时，也许会发现在使用取消 Force Grab 的射线抓取方式的前提下，如果按下手柄的 Grip 键抓取物体再推动摇杆，物体的位移和旋转角度为发生变化。

这是由 XR Controller（Action-based）和 XR Ray Interactor 组件的设置引起的。

首先看 XR Controller（Action-based）上的 Rotate Anchor Action 和 Translate Anchor Action：

它们引用了 Input System 中的 Action，我们找到默认的输入配置文件：

找到 Rotate Anchor 和 Translate Anchor：

可以看到这两个动作和摇杆在平面坐标轴上的位置有关，我们点击 Primary2DAxis，观察右侧的面板。

Rotate Anchor：

Translate Anchor：

关注其中的 Scale Vector 2，Rotate Anchor 的 X 是 1，说明在 X 轴上（左右）推动摇杆会触发这个动作；Translate Anchor 的 Y 是 1，说明在 Y轴上（前后）推动摇杆会触发这个动作。

然后我们再看 XR Ray Interactor 上的 Anchor Control：

正是因为这些设置，当我们远程抓取物体时，前后推动摇杆能控制物体与手的距离，左右推动摇杆能控制物体的旋转角度。

实际效果：

但是可以发现，触发 Rotate Anchor 或 Translate Anchor 的时候也会触发其他与摇杆控制有关的动作，比如传送，持续移动。因此我们希望在对远距离抓取物体进行操作时，不会触发该手柄其他和摇杆控制绑定的动作。

我们可以修改刚刚写的 Grab Ray Controller 脚本：

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.InputSystem;
using UnityEngine.XR.Interaction.Toolkit;

public class GrabRayController : MonoBehaviour
{
    public XRRayInteractor grabRayInteractor;
    public XRDirectInteractor grabDirectInteractor;

    public InputActionReference rotateAnchorReference;
    public InputActionReference translateAnchorReference;
    public InputActionReference teleportActivateReference;
    public InputActionReference moveReference;
    public InputActionReference turnReference;

    private void Start()
    {
        grabRayInteractor.selectEntered.AddListener(OnEnterGrab);
        grabRayInteractor.selectExited.AddListener(OnExitGrab);
    }
    private void OnDestroy()
    {
        grabRayInteractor.selectEntered.RemoveListener(OnEnterGrab);
        grabRayInteractor.selectExited.RemoveListener(OnExitGrab);
    }
    private void OnEnterGrab(SelectEnterEventArgs arg)
    {
        DisableAction(teleportActivateReference);
        DisableAction(moveReference);
        DisableAction(turnReference);
        EnableAction(rotateAnchorReference);
        EnableAction(translateAnchorReference);
    }
    private void OnExitGrab(SelectExitEventArgs arg)
    {
        EnableAction(teleportActivateReference);
        EnableAction(moveReference);
        EnableAction(turnReference);
        DisableAction(rotateAnchorReference);
        DisableAction(translateAnchorReference);
    }
    void Update()
    {
        grabRayInteractor.enabled = grabDirectInteractor.interactablesSelected.Count == 0;       
    }

    private void EnableAction(InputActionReference actionReference)
    {
        var action = GetInputAction(actionReference);
        if (action != null && !action.enabled)
            action.Enable();
    }

    private void DisableAction(InputActionReference actionReference)
    {
        var action = GetInputAction(actionReference);
        if (action != null && action.enabled)
            action.Disable();
    }

    private InputAction GetInputAction(InputActionReference actionReference)
    {
        return actionReference != null ? actionReference.action : null;
    }
}

核心思想是在触发抓取（SelectEnter 事件触发）和取消抓取（SelectExit 事件）的时候去控制相关的 InputAction 是否能开启。

因为我把这个脚本改成了左右手通用的模式，所以我们要把刚刚挂载到 RayController 物体上的 GrabRayController 脚本移除，改成在 LeftHand Controller 和 RightHand Controller 物体上分别挂载这个脚本，并且手动赋值。