【加餐】如何在SteamVR 2 中替换手部模型

根据学员朋友的反馈，新增3节加餐课时，关于如何在新版SteamVR中基于Skeleton Input实现手部模型的替换。

在VR应用程序中，要呈现自制的手部模型，传统的方式是直接将模型导入，放置在手柄控制器所代表的游戏对象下面。

这类方案虽然可以实现快速替换，但是当体验者通过控制器按键进行交互时，比如按下Trigger或Grip键，手部的模型并不能够像Interaction System中的Hand一样做出相应的姿态及过程，开发者在这种情况下需要根据用户的输入编写代码调用不同的手部动画来实现，而且类似于拇指在Touchpad表面滑动这样的交互，实现起来相对困难。

新版SteamVR Unity插件（2.x）中提供了基于骨骼输入的Skeleton Input（骨骼输入）功能，借由SteamVR_Behaviour_Skeleton组件能够驱动绑定的骨骼信息，在程序运行时自动实现相应的手部“动画”。

最终效果

SteamVR会将像Valve Index这样的手柄控制器所跟踪到用户手部骨骼信息，通过Skeleton Input功能模块将这些运动数据反映到虚拟场景中的手部模型上，从而提升沉浸感体验。如下图所示，Index控制器能够获取中指、无名指、小拇指等骨骼运动数据。

Valve Index Controller

而对于像HTC VIVE这样的手柄控制器，虽然没有额外的传感器来识别用户手部的骨骼信息，但是SteamVR能够根据用户的输入，估算出大概的手部姿态，同样能够反映到场景中的手部模型上。

原理

Skeleton Input（骨骼输入）功能使用核心组件SteamVR_Behaviour_Skeleton实现，在程序运行时，动态更新手部的姿态。在该组件的源代码中，UpdateSkeletonTransforms()函数会遍历所获取到的所有骨骼节点，调整它们的位置和旋转信息，从而实现响应用户输入的机制。更多细节可参考该组件的源代码。

SteamVR_Behaviour_Skeleton部分源码

在这里需要与另外一个组件SteamVR_Skeleton_Poser区别开来，前者是在不与游戏对象接触时的手部动作，而后者是游戏对象被抓取以后呈现手部姿态。

要实现基于Skeleton Input进行手部模型替换的目的，需要进行以下两大部分的工作：

1. 将自制的手部模型进行骨骼绑定，以符合SteamVR的标准
2. 为模型挂载SteamVR_Behaviour_Skeleton组件并设置属性，制作Render Model所需要的预制体

对于第一步，之所以要制作符合SteamVR 的标准，如上所述，在于SteamVR_Behaviour_Skeleton组件需要获取到所有的骨骼信息，以便在程序运行时动态调节这些关节点的位置和旋转角度，而对于这些骨骼对象的引用路径，都被预定义在了一个SteamVR_Skeleton_JointIndexes静态类中，见下图：

SteamVR_Skeleton_JointIndexes静态类

所以，对于绑定到模型的骨骼，数量和组织顺序必须与类中的定义保持一致。不同的模型具有不同的骨骼绑定信息甚至没有。

模型设置

SteamVR提供了符合自己标准的骨骼绑定文件，在绑定前可以将左右手的骨骼信息分别导入到3D内容制作软件（如Blender）中进行快速绑定而不用手动创建所需要的骨骼。如下图所示。

具体的文件存放位置为：Steam安装目录\steamapps\common\SteamVR\resources\skeletons。在3D内容制作软件中，需要做的工作主要是以下三部分：

1. 将骨骼重定位并绑定到自制模型对应的关节点上
2. 对骨骼权重进行重新分配，俗称"刷权重"，以符合更加自然的手指运动

3. 使辅助骨骼不影响手部模型

   
   
   Blender中的骨骼绑定效果

组件设置

将模型导出并导入到Unity中以后，将其转换为预制体并挂载SteamVR_Behaviour_Skeleton组件，设置以下三个属性：

Input Source：输入来源。确定驱动骨骼的手柄控制器来自右手或左手。
Skeleton Root：骨骼根节点。该属性指定组件从何处开始取得其下所有子节点的Transform然后将其赋予到声明的bones数组中。
Only Set Rotations：确保勾选，这样在呈现自制模型时不会考虑模型缩放因素而影响模型的呈现效果。

组件设置

组件设置完毕以后，将制作的预制体指定到Hand使用的Render Model预制体的Hand Prefab属性中。

这样便实现了模型替换的功能，以上仅为一般思路。