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 mini|Gone Home – Unity|257x257px
Grafik Unity bietet eine grafische Darstellung gemäß dem Stand der Technik. Die Grafik-Engine unterstützt sowohl klassisches Forward Rendering als auch Deferred Shading 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. 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. 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.
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 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. 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.
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.
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. Seit 2018 wird an einem neuen Multiplayer-Framework gearbeitet, welches das veraltete UNet-System ab 2020 ersetzen soll.
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 Werkzeuge für Partikeleffekte Bewegungssteuerung für Charaktere EditorVR
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.
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. Im Wiki „unifycommunity“ tragen Unity-Benutzer Knowhow allgemein zugänglich zusammen. Dort finden sich auch viele fertige Problemlösungen in Form von Skripten, Prefabs und Packages. 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, 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. Seit dem 23. Juni 2020 stellt Unity Technologies auch das Premiumangebot allen Nutzern kostenlos zur Verfügung. Zudem bietet Unity im Rahmen der alljährlichen „Unity Unite“ verschiedene Vorträge in englischer Sprache, welche vor Ort oder online einsehbar sind.
Liste der kostenlosen Lernpfade, die Unity Learn anbietet:
Unity Essentials. Abschlusszeit: 2 Wochen. Der Lernpfad für Anfänger, der die Grundlagen für den Einstieg in Unity vermittelt. Junior Entwickler. Abschlusszeit: 12 Wochen. Der Lernpfad für Einsteiger mit Grundkenntnissen. Er umfasst Programmiertheorie, Code-Schreiben, App-Scripting, Debugging, Versionskontrolle, Code-Optimierung usw. Creative Core. Abschlusszeit: 10 Wochen. Der Lernpfad zur Erweiterung des Wissens, der Fähigkeiten und des Verständnisses von Unity. VR-Entwicklung. Abschlusszeit: 6 Wochen. Der Lernpfad beinhaltet die Grundlagen für Entwicklung von den VR-Apps. Mobile AR-Entwicklung. Abschlusszeit: 8 Wochen. Der Lernpfad zur Entwicklung der AR-Apps für iOS und Android. Das Programm beinhaltet den Einsatz von Visual Scripting und AR-Tools von Unity zur Entwicklung der AR-Erlebnisse. Spielentwicklung. Abschlusszeit: 12 Wochen. Der Lernpfad zur 2D- und 3D-Spielentwicklung und zur Vorbereitung auf die Unity Certified Associate-Prüfung.
Bildungsangebot in Deutschland Unity wird aufgrund der relativ flachen Lernkurve und der weiten Verbreitung in diversen Berufsausbildungen und Studiengängen verwendet und gelehrt.
Ein Beispiel hierfür ist die duale Berufsausbildung zum Gestalter für immersive Medien, in der Unity hauptsächlich für die Gestaltung und Entwicklung von XR Anwendungen und Games verwendet wird.
Zielplattformen Unity erlaubt die Entwicklung von Spielen und Anwendungen für die folgenden Plattformen: PC-Betriebssysteme Windows, Windows Store Apps, macOS, Linuxhttp://unity3d.com/unity/multiplatform/desktop, abgerufen am 23. August 2014. Spielkonsolen Nintendo Switch, Wii U, PlayStation 4, PlayStation 3, Xbox One, Xbox 360, PS Vita, Nintendo New 3DShttp://unity3d.com/unity/multiplatform/consoles, abgerufen am 23. August 2014. Mobile Betriebssysteme iOS, Android, Blackberry 10, Windows Phone 8, PlayStation Mobilehttp://unity3d.com/unity/multiplatform/mobile, abgerufen am 23. August 2014. Webbrowser WebGL (ab Unity 5) Unity Webplayer Plugin (Ab 5.4x nicht mehr unterstützt) macOS und Windows: Firefox, Safari, Chrome Ausschließlich Windows: Internet Explorer, Opera Google Native Client
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:
Virtuelle Realität: Middle VR Oculus RiftHartmut 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. Oculus Go HTC Vive Erweiterte Realität: Qualcomm Vuforia Metaio Microsoft HoloLens Experimentelle Medien: Microsoft Kinect Arduino-Plattform Pure Data Max/MSP vvvv
Verbreitung Im Jahr 2011 hatten sich weltweit rund 500.000 Entwickler beim Hersteller registriert.Christian Geiger und Maic Masuch: Triebwerke, iX – Magazin für professionelle Informationstechnik, Ausgabe September 2011. Im Mai 2012 berichtete die Website Gamasutra, dass 53,1 % aller an der Umfrage teilnehmenden Entwickler angaben, Unity für mobile Geräte zu nutzen.