基于VR技術(shù)的星際大戰(zhàn)游戲設(shè)計與實現(xiàn)

張玉芹，龍元明，張洋

摘 要：VR技術(shù)，又稱虛擬現(xiàn)實技術(shù)，其特征與數(shù)字媒體設(shè)計學(xué)科有著非常緊密的聯(lián)系。文章基于引導(dǎo)學(xué)生從游戲的策劃、腳本創(chuàng)作、美工制作、程序制作、特效制作等跨美工、程序?qū)I(yè)合作一款完整的VR游戲，主要從程序編輯角度在VR游戲制作過程之中對其沉浸性、逼真性等方面進行探索與嘗試。

關(guān)鍵詞：次世代;虛擬現(xiàn)實;體感游戲

近年來，VR技術(shù)在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用越來越多，尤其是在游戲行業(yè)，VR技術(shù)完美地契合了電子游戲的設(shè)計與體驗需求，因此，其在游戲領(lǐng)域有著極大的發(fā)展空間與良好的前景。VR技術(shù)的仿真性、代入感吸引了越來越多人的注意，尤其對于游戲玩家而言，VR游戲的體驗是傳統(tǒng)屏幕游戲無法提供的，各大游戲廠商也紛紛將目光投向了VR游戲領(lǐng)域，從而促進VR游戲的不斷發(fā)展[1]。

本項目旨在引導(dǎo)學(xué)生從游戲的策劃、腳本創(chuàng)作、美工制作、程序制作、特效制作等跨美工、程序?qū)I(yè)合作一款完整的VR游戲，讓學(xué)生在VR游戲制作過程之中能夠?qū)ζ涑两浴⒈普嫘缘确矫孢M行探索與嘗試。文章將從程序角度重點分析基于Unity平臺游戲的設(shè)計與實現(xiàn)。

1 游戲?qū)ο筇卣鞣治?/p>

人們對未來世界總是充滿好奇和幻想，尤其是對無法觸及的宇宙和星際。構(gòu)思階段時，小組對游戲市場做了一定的調(diào)研，在目前已知的VR游戲中，最受歡迎的還是射擊類游戲。射擊游戲（Shooter Game，STG）是用槍械、載具等工具進行并完成“射擊動作”的游戲，統(tǒng)稱在動作游戲的大范疇中，為了和一般動作游戲進行區(qū)分，強調(diào)只有利用“射擊”途徑完成目標(biāo)的游戲才會被稱為射擊游戲。游戲的核心是“射擊”，如何迅速擊中、擊殺目標(biāo)是游戲最核心的點。通常來說，劇情出色、沉浸感強、內(nèi)容豐富、對抗性強是射擊類游戲的主要特點。

項目組對市場中的射擊類游戲進行了分析和總結(jié)。目前射擊游戲可按視覺分為兩類，分別為第一人稱（First Person，F(xiàn)PS）以及第三人稱（Third Person，TPS）。FPS的主要特點是臨場感強，視覺沖擊力增強了游戲主動性和真實性。TPS的主要特點是角色人物可見，主要強調(diào)游戲中的動作感。在第三人稱中，玩家可以在游戲畫面中看見自己的身體，并突出射擊動作的體現(xiàn)。

那么射擊游戲吸引力來源究竟在哪？這一點對于設(shè)計的這款射擊類游戲能否引人入勝起著至關(guān)重要的作用。項目團隊從設(shè)計理念出發(fā)分析了市場較火的幾十款射擊游戲，總結(jié)出以下幾點。

1.1 簡單的暴力

優(yōu)秀的工具具有的特點：通俗易懂，易上手，操作不繁瑣，槍械只需要裝彈、上膛、解除保險、瞄準(zhǔn)目標(biāo)、擊發(fā)，可以在短時間內(nèi)進行并且極易上手。

1.2 出色的沉浸感與高效的情緒釋放

（1）出色的沉浸感。第一人稱帶來的沉浸感與第三人稱不同，可以讓用戶完全融入角色中。

（2）高效的情緒釋放。虛擬世界中的戰(zhàn)斗不同于現(xiàn)實世界，通過虛擬的行為可以對現(xiàn)實世界的情緒進行釋放，通過釋放壓力及腎上腺素達到心理滿足。

2 游戲整體框架設(shè)計

本款游戲是使用Unity3D引擎開發(fā)的，接收美術(shù)提供的資源后，在Unity中先將游戲場景搭建起來，然后導(dǎo)入SteamVR插件，準(zhǔn)備工作完成后，開始游戲邏輯玩法的實現(xiàn)。此款游戲運用HTC VIVE作為游戲的控制設(shè)備，玩家通過肢體運動來控制游戲中角色的動作，用手柄控制器完成射擊、觸碰、拾取等動作，使玩家能夠全身心地沉浸到游戲中。根據(jù)游戲的內(nèi)容和關(guān)卡的設(shè)定，主要設(shè)計出以下幾大交互模塊：射線發(fā)射以及碰撞檢測模塊、語音模塊、特效模塊、鏡頭移動模塊（瞬移）、實例化模塊（敵人以及玩家發(fā)射的子彈等）、物理屬性及碰撞檢測、記錄數(shù)據(jù)模塊、文字提示模塊、玩家的控制模塊（移動）、關(guān)卡場景的切換、銷毀模塊。整體框架主要分為：美術(shù)開發(fā)、程序開發(fā)、游戲場景與UI搭建、角色程序設(shè)計、VR系統(tǒng)配置[2]。

3 游戲的設(shè)計實現(xiàn)方法

3.1 游戲場景搭建

Unity3D引擎提供了多種便于搭建場景的功能[3]。利用好prefab預(yù)設(shè)，將會使開發(fā)人員更快速地搭建游戲場景。另外，在搭建場景之前，規(guī)劃好游戲場景也是一個必要的步驟。因為場景搭建的元素及步驟較多，這里僅列舉1～2項元素進行闡述。

3.1.1 學(xué)會用合理的目錄結(jié)構(gòu)

首先，在Unity目錄中要保持良好的目錄結(jié)構(gòu)，在上面的目錄結(jié)構(gòu)中，Material是模型的材質(zhì)，Mesh（網(wǎng)格）是從3D建模軟件中導(dǎo)入的模型。因為其沒有碰撞體和Untiy中的PBR材質(zhì)，所以需要對其進行碰撞體的添加和貼上材質(zhì)。添加完材質(zhì)之后，將這些做好的物體拖動到Prefabs中保存為預(yù)設(shè)，以便下次使用。在Scene中主要保存的是游戲中的場景文件，而Texture中則是材質(zhì)的貼圖，如PNG，JPG等貼圖文件，是構(gòu)成PBR材質(zhì)的主要部分[4]。

3.1.2 合理增加碰撞體的策略

在Unity引擎中，可以使用自帶的Box Collider碰撞體、Sphere Collider碰撞體等模擬簡單物體的碰撞。但遇到一些特殊物體的時候，需要使用碰撞體來組合，用來模擬其表面。在一些復(fù)雜的物體中，使用Mesh Collider碰撞體往往會偏離預(yù)想。

3.2 SteamVR的整理和運用

SteamVR是Unity中的一個插件，其主要功能是配合使用HTC VR設(shè)備。制作時運用兩個示例場景中的功能進行自主搭配，合成自己想要的功能。了解兩個示例場景的代碼，分析其中的事件監(jiān)聽機制后進行整理，代碼生成可視射線，然后進行射線檢測，再觸發(fā)各種事件[5]。

3.3 游戲邏輯實現(xiàn)部分代碼展示

整個游戲的主體是邏輯層的體現(xiàn)，游戲的結(jié)構(gòu)主要分為幾大塊。

3.3.1 UI交互

交互所使用的方法是射線檢測，在手柄上設(shè)置了一條射線，射線檢測的路線就是其路線，每次扣動扳機，射線檢測就會檢測到射線的落點，落點是什么物體就會傳進物體名稱作為參數(shù)，并且對物體進行判斷，作出相應(yīng)的反應(yīng)。

3.3.2 物體交互

因為UI交互、物體交互、移動系統(tǒng)都涉及射線檢測，所以是要判斷其區(qū)別的。UI交互和物體交互只需要判斷名字就可以采取相應(yīng)的行為，而移動系統(tǒng)除了需要判斷落點名字之外還需要記錄落點位置信息，從而使相機移動到相應(yīng)的位置，完成位置移動的效果。

3.3.3 計時系統(tǒng)

計時系統(tǒng)是用來記錄射擊時間的，但是它是暗中計時，并沒有具體的視覺表現(xiàn)，定義一個數(shù)值，讓其在開始射擊時累加每一幀的時間，即累加Time.deltatime，結(jié)束時停止累加并保存數(shù)值，這樣就可以記錄下射擊的時間。

3.3.4 評分系統(tǒng)

評分系統(tǒng)代碼如圖1所示。

圖1 玩家移動得分代碼

評分系統(tǒng)就是把射擊時間與標(biāo)準(zhǔn)時間拿來比較，然后根據(jù)所設(shè)定的規(guī)則打分，標(biāo)準(zhǔn)時間是30 s，射擊時間在10 s內(nèi)的話，每多一秒就加一分。超過10 s的話，按50%的速率從10分開始減分。玩家的移動是通過按壓觸摸板發(fā)射射線與地面碰撞，檢測到碰撞點，然后將玩家瞬移到該位置點實現(xiàn)，該部分是插件自帶的功能，只需要在需要移動的地面上添加碰撞盒。

4 實踐反思和展望

在這個實踐過程中，美工和程序跨專業(yè)的合作讓學(xué)生們體驗到了一個完整的項目流程，整個游戲最終能夠?qū)崿F(xiàn)，但是通過后續(xù)的不斷試玩，也總結(jié)出了一些問題：

（1）武器的轉(zhuǎn)換延遲。在試玩過程中發(fā)現(xiàn)武器變換的時候有明顯的卡頓。（2）鐳射炮的蓄力時間過長。鐳射炮的蓄力時間過長也有一個好處，因為鐳射炮攻擊性強，所以如果一直使用，這個游戲也就缺少成就感。（3）趣味性有待加強。由于時間的問題，游戲最后只呈現(xiàn)了一個大關(guān)卡，把全部侵入者消滅完游戲就結(jié)束了，所以，趣味性上有些折扣。

5 結(jié)語

未來隨著科技的進步，VR技術(shù)及設(shè)備都會越來越強大，給我們帶來更好的感官和體驗，也給行業(yè)和從業(yè)人員提出更多的要求。應(yīng)該不斷學(xué)習(xí)、不斷更新探索當(dāng)前先進技術(shù)，并將這些應(yīng)用在教學(xué)過程當(dāng)中，這樣才能更好地提升教學(xué)過程中學(xué)生的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力，提升學(xué)習(xí)者的團隊精神。

基金項目：江蘇省高職院校青年教師企業(yè)實踐培訓(xùn)資助項目;項目編號：2019QYSJ138。

作者簡介：張玉芹（1982— ），女，江蘇南京人，講師，碩士;研究方向：游戲設(shè)計，虛擬現(xiàn)實，交互設(shè)計等。

[參考文獻]

[1]劉向群，郭雪峰，鐘威，等.VR/AR/MR開發(fā)實戰(zhàn)：基于Unity與UE4引擎[M].北京：機械工業(yè)出版社，2017.

[2]盧博.VR虛擬現(xiàn)實研究：商業(yè)模式+行業(yè)應(yīng)用+案例分析[M].北京：人民郵電出版社，2016.

[3]王寒，曾坤，張義紅.Unity AR/VR開發(fā)：從新手到專家[M].北京：機械工業(yè)出版社，2017.

[4]向春宇.VR、AR與MR項目開發(fā)實戰(zhàn)[M].北京：清華大業(yè)出版社，2018.

[5]保羅·米利.虛擬現(xiàn)實VR和增強現(xiàn)實AR從內(nèi)容應(yīng)用到設(shè)計[M].北京：人民郵電出版社，2019.

Design and implementation of Star Wars Game based on VR technology

Zhang Yuqin， Long Yuanming， Zhang Yang

（Nanjing Vocational College of Information Technology， Nanjing 210046， China）

Abstract：VR technology， also known as virtual reality technology， its characteristics are closely related to the subject of digital media design. This paper is based on guiding students from the planning of games， script creation， art production， programming， special effects production and other cross-art， program professional cooperation of a complete VR game， mainly from the point of view of program editing in the process of VR game production immersion， fidelity and other aspects of exploration and attempt.

Key words：next generation; virtual reality; somatosensory game