Unity (Spiel-Engine)

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Unity

Unity 2021.svg
Basisdaten

Entwickler Vereinigte StaatenVereinigte Staaten Unity Technologies
Aktuelle Version 2022.1.17[1]
(21. September 2022)
Betriebssystem Windows, macOS, Linux (Entwicklungs- und Zielplattformen), PS4, Xbox One, Wii U, Nintendo Switch, tvOS, HoloLens, iOS, Android, PSV, Google Stadia (nur Zielplattformen)

Webbrowser über WebGL (ab Unity 5) oder Plug-in: Unity Web Player

Programmiersprache C++ (Runtime), C# (Scripting)
Kategorie Spiel-Engine
Lizenz Endbenutzer-Lizenzvertrag[2]
unity.com

Unity ist eine Laufzeit- und Entwicklungsumgebung für Spiele (Spiel-Engine) des Unternehmens Unity Technologies mit Hauptsitz in San Francisco. Ziel-Spieleplattformen sind neben PCs (PC und Mac) auch Spielkonsolen, mobile Geräte und Webbrowser. Die Entwicklungsumgebung, die die Entwicklung von Computerspielen und anderen interaktiven 3D-Grafik-Anwendungen ermöglicht, gibt es für Windows, Linux (nur Beta) und macOS.

Entwicklungsumgebung

Die Entwicklungsumgebung (Unity Editor) ist gängigen 3D-Animationsprogrammen nachempfunden. Ein Hauptfenster stellt die 3D-Szene dar; diverse Menüs und Formulare erlauben die Manipulation von Kamera und Szene. Mit der Maus können Teile der Szene angewählt, skaliert, verschoben und gedreht werden. Die Szene ist als Szenengraph aus sogenannten „GameObjects“ organisiert. Diesen GameObjects können Komponenten (Materialien, Klänge, physikalische Eigenschaften, Skripte) zugeordnet werden. Einfache Objekte wie Lichtquellen oder grafische Primitive (Ebenen, Würfel, Kugeln) können direkt im Editor erzeugt werden. Komplexe Komponenten (sogenannte „Assets“) werden per Drag&Drop importiert, z. B. 3D-Modelle, Animationen, Texturen und Sounds, die in anderen Programmen erstellt wurden. Werden sie im Laufe der Produktion verändert, aktualisiert der Unity-Editor sie automatisch. Im „Game-View“ werden grafische Darstellung und Verhalten des Spiels simuliert. Eine Exportfunktion ermöglicht die Erzeugung von ausführbaren Anwendungen.

Technische Eigenschaften

Gone Home – Unity

Grafik

Unity bietet eine grafische Darstellung gemäß dem Stand der Technik. Die Grafik-Engine unterstützt sowohl klassisches Forward Rendering als auch Deferred Shading[3] und basiert auf OpenGL, Direct3D oder Vulkan, abhängig von der Zielplattform. Verschiedene Shader-basierte Beleuchtungsmodelle werden unterstützt: Bumpmapping, Environment Mapping, Parallax Mapping, Umgebungsverdeckung, dynamische Schatten (basierend auf Shadow Maps), Render-To-Texture und Vollbild-Postprocessing-Effekte (z. B. Spiegelungen und Glühen, basierend auf Framebufferobjekten). Die eingebauten Beleuchtungseffekte können durch selbst entwickelte Shader erweitert werden.

Animation

Game-Objekte können über vordefinierte Pfade, Skripte oder physikalische Kräfte (eingebaute PhysX-Engine) bewegt werden. Character animation ist über die Skin-and-Bones-Technik möglich. Dabei wird eine Figur als Polygonnetz grafisch dargestellt, welches über ein nicht sichtbares Skelett animiert wird. Die Skelettanimationen werden in externen Programmen vorbereitet und importiert, können aber auch abhängig vom Geschehen zur Laufzeit über inverse Kinematik gesteuert werden. Ab Unity 4 ermöglicht die neue Komponente „Mecanim“ weitgehende Kontrolle von Character Animation innerhalb des Unity-Editors.[4] Partikelsysteme ermöglichen die Darstellung von gasförmigen Phänomenen wie Feuer, Explosionen und Rauch.

Musik und Geräusche

Für das Abspielen von Musik, Klängen und Geräuschen verwendet Unity die Programmbibliothek FMOD. Klangquellen können beliebig in der Szene platziert und animiert werden. Der Hörort wird typischerweise gemeinsam mit der Kamera bewegt. Die räumliche Darstellung von Geräuschen und Klängen für Mehrkanal-Tonsysteme erfolgt automatisch über FMOD. Die akustische Umgebung kann zusätzlich über Doppler-, Hall-, Echo- und Filtereffekte simuliert werden. Eine echte, physikalisch basierte Auralisation ist aber nicht möglich.[5] Im März 2014 wurde mit der Ankündigung von Unity 5 ein grundlegend überarbeitetes Sound-System vorgestellt. Damit soll in Zukunft eine direkte Bearbeitung von Sounddateien in Unity möglich sein.[6][7]

Programmierung

Die in Unity eingebauten Mechanismen können über selbst geschriebene Programme, sogenannte Skripte, ergänzt werden. Skripte sind notwendig, um Spielablauf und -logik zu beschreiben. Das Skripting in Unity basiert auf Mono[8] und bietet als mögliche Skriptsprache C#. Bis Version 2017.1 gab es außerdem die Möglichkeit in UnityScript (einer JavaScript ähnlichen Sprache) und Boo zu skripten.[9] Von Version 3.4 bis 2018.1 verwendete Unity standardmäßig die Entwicklungsumgebung MonoDevelop. Seitdem verwendet Unity standardmäßig Visual Studio Community, welche bereits in vorigen Versionen über den Installer mitgeliefert wurde.[10]

Skripte und andere Assets (etwa 3D-Modelle) können in sogenannten „Prefabs“ zusammengefasst werden. Dies ist sinnvoll, wenn gleichartige Objekte mehrfach in einer Szene enthalten sind. Prefabs machen es möglich, eigene selbst entwickelte Bausteine (Figuren, GUI-Komponenten) wie eingebaute Komponenten zu verwenden. Selbst entwickelte Werkzeuge (z. B. Skriptsammlungen) werden in „Packages“ zusammengefasst und anschließend exportiert. Mit Hilfe von Skripten, die im Unity-Editor laufen, können auch der Entwicklungsumgebung selbst Funktionen hinzugefügt werden. So lassen sich etwa für Prefabs eigene Editoren entwickeln, die sich in das Fenstersystem der Unity Entwicklungsumgebung nahtlos einfügen.

Für plattformabhängige, hardwarenahe oder performancekritische Erweiterungen kann Unity durch C++-Programme (DLLs) erweitert werden. Die Grafik-Engine von Unity kann durch selbst geschriebene Shader-Programme in Cg und HLSL innerhalb der Umgebung „ShaderLab“ erweitert werden.[11]

Multiplayer-Spiele

Für Spiele mit mehreren Benutzern müssen die Rechner aller Spieler über ein Netzwerk (typischerweise das Internet) miteinander kommunizieren. Sie tauschen Positionen von Spielern (PCs), NPCs, Punktestände, den Zustand der Spielszene (Tageszeit, Wetterbedingungen) miteinander aus. Im Idealfall hat jeder Spieler zu jedem Zeitpunkt den gleichen Blick auf die Spielszene. Stand der Technik ist hier das Client-Server-Modell. Ein zentraler Server verwaltet das Spiel, die Spieler melden sich als Clients bei dem Server an. Für die Synchronisierung zwischen Client und Server bot Unity die Mechanismen Remote Procedure Call und Replikation an.[12] Seit 2018 wird an einem neuen Multiplayer-Framework gearbeitet, welches das veraltete UNet-System ab 2020 ersetzen soll.[13]

Werkzeuge

Unity kann über eine Reihe von kostenlos verfügbaren Werkzeugen erweitert werden. Diese können als Plug-ins in den Unity-Editor eingebunden werden und erweitern den Unity-Editor um Funktionen und Assets. Folgende Werkzeuge stehen zur Verfügung

  • Terrain-Modellierer
  • Baum- und Pflanzen-Editor[14]
  • Werkzeuge für Partikeleffekte
  • Bewegungssteuerung für Charaktere[15]
  • EditorVR[16]

Zusammenarbeit im Netz

Der Zusammenarbeit in vernetzten Teams dient der „AssetServer“. Dieser bietet ein zentrales Verzeichnis für Assets (3D-Modelle, Texturen, Sounds, Skripte) und eine Versionsverwaltung. Die Operationen („checkin“, „checkout“, „commit“) sind vollständig in die Entwicklungsumgebung integriert; der AssetServer erlaubt aber keine Versionsverzweigungen des Projektes. Der AssetServer funktioniert nur mit der kostenpflichtigen Pro-Version von Unity.[17]

Der Hersteller bietet mit dem „AssetStore“ eine Webplattform für den Handel mit Spielkomponenten. Dort können Komponenten wie Modelle und Texturen, Shaderpakete oder selbstgeschriebene Werkzeuge gehandelt werden.[18] Im Wiki „unifycommunity“ tragen Unity-Benutzer Knowhow allgemein zugänglich zusammen. Dort finden sich auch viele fertige Problemlösungen in Form von Skripten, Prefabs und Packages.[19] Eine Liste herstellerunabhängiger Webseiten, auf denen Assets kostenlos oder kostenpflichtig angeboten werden, findet sich bei den Weblinks.

Lernangebot

Unity Technologies selbst bietet ein englischsprachiges Lernangebot mit dem Namen Unity Learn[20], welches zunächst zweigeteilt war: Zum einen gab es kostenlose Kurse, welche unter Unity Learn gelistet wurden. Zum anderen gab es kostenpflichtige Kurse, welche unter Unity Learn Premium gelistet wurden[21]. Seit dem 23. Juni 2020 stellt Unity Technologies auch das Premiumangebot allen Nutzern kostenlos zur Verfügung.[21] Zudem bietet Unity im Rahmen der alljährlichen „Unity Unite“ verschiedene Vorträge in englischer Sprache,[22] welche vor Ort oder online einsehbar sind.[23][24]

Zielplattformen

Unity erlaubt die Entwicklung von Spielen und Anwendungen für die folgenden Plattformen:

Anwendungen jenseits von Computerspielen

Spiel-Engines werden auch für Anwendungen jenseits des Computerspielemarktes eingesetzt, welche von deren leistungsfähiger 3D-Grafik profitieren. Beispielhaft zu nennen sind Anwendungen der virtuellen und erweiterten Realität, audiovisuelle Simulationen und experimentelle Medienanwendungen. Typischerweise handelt es sich hierbei aber um individuelle Entwicklungen von Forschern oder Künstlern, die der Öffentlichkeit kaum (höchstens über Internet-Videos) zugänglich sind. Ist die Software dennoch im Netz verfügbar, ist sie meist experimenteller Natur, dafür aber kostenlos für eigene Experimente nutzbar.

Da Unity eine offene Softwarearchitektur besitzt (Socket-Kommunikation, .Net-Framework-Kompatibilität über Mono, Erweiterungen in C++) und relativ kostengünstig verfügbar ist, wurden in den letzten Jahren eine Reihe von Erweiterungen und Anbindungen für Unity entwickelt:

Verbreitung

Im Jahr 2011 hatten sich weltweit rund 500.000 Entwickler beim Hersteller registriert.[36] Im Mai 2012 berichtete die Website Gamasutra, dass 53,1 % aller an der Umfrage teilnehmenden Entwickler angaben, Unity für mobile Geräte zu nutzen.[37]

2014 investierte Ourpalm in Unity.[38]

Lizenzmodelle und Kosten

Der Hersteller bietet vier verschiedene Bezahlmodelle. Alle Versionen enthalten die Entwicklungsumgebung, Zugriff auf die Dokumentation, Tutorials, Beispiele und Unterstützung über Forum und Wiki. Allerdings gibt es Unterschiede im Support und den Zugriff auf zusätzliche Funktionen.

Entscheidend für das zu wählende Modell ist allein die jährliche Ertragskapazität des Unternehmens:

  • Personal: Gratis, Einkünfte oder Zuwendungen dürfen 100.000 $ in den letzten zwölf Monaten nicht übersteigen.
  • Plus: 37 €/Monat pro Person, Einkünfte oder Zuwendungen dürfen 200.000 $ in den letzten zwölf Monaten nicht übersteigen.
  • Pro: 138 €/Monat pro Person, keine Einschränkungen.
  • Enterprise: Keine Angaben, abhängig von Größe und Umsatz des Studios.

Literatur

  • Carsten Seifert: Spiele entwickeln mit Unity – 3D-Games mit Unity und C# für Desktop, Web & Mobile. 1. Auflage. Carl Hanser Verlag, 2014, ISBN 978-3-446-44129-3.
  • Carsten Seifert: Spiele entwickeln mit Unity 5 – 2D- und 3D-Games mit Unity und C# für Desktop, Web & Mobile. 3. Auflage. Carl Hanser Verlag, 2017, ISBN 978-3-446-45197-1.

Weblinks

Commons: Unity (game engine) – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. ↑ Unity 2022.1.17. Abgerufen am 22. September 2022.
  2. ↑ Unity Software Additional Terms. Unity Technologies. Abgerufen am 1. November 2020.
  3. ↑ Unity Technologies: Unity – Manual: Rendering paths in the Built-in Render Pipeline. Abgerufen am 3. Februar 2022 (englisch).
  4. ↑ Unity Mecanim. Unity Technologies. Abgerufen am 8. Dezember 2012.
  5. ↑ Unity Sound. Unity Technologies. Archiviert vom Original am 28. Juli 2011. Abgerufen am 30. Juli 2011.
  6. ↑ Unity 5 – Änderungen im Überblick. CreateGames. Archiviert vom Original am 29. März 2014. Abgerufen am 29. März 2014.
  7. ↑ Unity 5. Unity Technologies. Abgerufen am 29. März 2014.
  8. ↑ Unity Mono Compatibility. Unity Technologies. Archiviert vom Original am 16. Januar 2013. Abgerufen am 9. Dezember 2012.
  9. ↑ UnityScript’s long ride off into the sunset – Unity Blog. In: Unity Technologies Blog. (unity3d.com [abgerufen am 11. September 2018]).
  10. ↑ Replacing MonoDevelop-Unity with Visual Studio Community starting in Unity 2018.1 – Unity Blog. In: Unity Technologies Blog. (unity3d.com [abgerufen am 11. September 2018]).
  11. ↑ Unity ShaderLab. Unity Technologies. Abgerufen am 29. August 2011.
  12. ↑ Unity Networking Concepts. Unity Technologies. Abgerufen am 31. August 2011.
  13. ↑ UNet deprecation FAQ. Abgerufen am 1. März 2020.
  14. ↑ Unity Tree Editor. Unity Technologies. Abgerufen am 30. Juli 2011.
  15. ↑ Unity Extensions. Unity Technologies. Abgerufen am 30. Juli 2011.
  16. ↑ Unity: 3D-Werkzeug „EditorVR“ wird quelloffen und erweiterbar. Abgerufen am 20. Januar 2019.
  17. ↑ Unity AssetServer. Unity Technologies. Archiviert vom Original am 6. September 2011. Abgerufen am 30. August 2011.
  18. ↑ Unity AssetStore. Unity Technologies. Archiviert vom Original am 3. September 2011. Abgerufen am 30. August 2011.
  19. ↑ unity3d.com Wiki. Unity3d. Abgerufen am 11. November 2014.
  20. ↑ Unity Learn. Abgerufen am 14. Juli 2020.
  21. ↑ a b Learn Premium is now available to everyone at no cost - Unity Technologies Blog. 23. Juni 2020, abgerufen am 14. Juli 2020 (amerikanisches Englisch).
  22. ↑ Andrew Jevsevar: How to profile and optimize a game | Unite Now 2020. Unity, 13. Juli 2020, abgerufen am 14. Juli 2020 (englisch).
  23. ↑ Unity - YouTube. Abgerufen am 14. Juli 2020.
  24. ↑ Unity Technologies: Unity Unite. Abgerufen am 14. Juli 2020 (englisch).
  25. ↑ http://unity3d.com/unity/multiplatform/desktop, abgerufen am 23. August 2014.
  26. ↑ http://unity3d.com/unity/multiplatform/consoles, abgerufen am 23. August 2014.
  27. ↑ http://unity3d.com/unity/multiplatform/mobile, abgerufen am 23. August 2014.
  28. ↑ Web Player. Unity Technologies. Abgerufen am 8. Dezember 2012.
  29. ↑ Middle VR. i'm in VR. Abgerufen am 8. Dezember 2012.
  30. ↑ Oculus Rift. Oculus VR, Inc.. Abgerufen am 8. Dezember 2012.
  31. ↑ Hartmut Gielselmann, Jan-Keno Janssen: Endlich mittendrin! Erster Test der VR-Brille Oculus Rift, c’t – magazin für computertechnik. S. 102–109, Ausgabe 10, 22. April 2013.
  32. ↑ Valve Brings SteamVR to the Unity Platform – Unity Blog. In: Unity Technologies Blog. Abgerufen am 23. März 2016.
  33. ↑ Qualcomm Vuforia. Qualcomm Technologies, Inc.. Abgerufen am 8. Dezember 2012.
  34. ↑ Metaio. Metaio. Archiviert vom Original am 12. September 2014. Abgerufen am 11. September 2014.
  35. ↑ Announcing Support for Microsoft HoloLens – Unity Blog. In: Unity Technologies Blog. Abgerufen am 23. März 2016.
  36. ↑ Christian Geiger und Maic Masuch: Triebwerke, iX – Magazin für professionelle Informationstechnik, Ausgabe September 2011.
  37. ↑ Mobile game developer survey leans heavily toward iOS, Unity. Gamasutra. Abgerufen am 9. Dezember 2012.
  38. ↑ https://technode.com/2014/09/11/chinese-gaming-company-ourplam-buy-stake-game-engine-unity
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