基于Unity平臺(tái)的三維坦克游戲設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李慎亮　司占軍

摘要：為了解Unity與三維建模軟件的兼容問題，以及游戲的基本制作流程，以90坦克為原型，在3D Max中進(jìn)行了建模、UV分展。在PS 中進(jìn)行貼圖制作，在Gold Wave中進(jìn)行音樂切分制作；在Unity中綜合運(yùn)用各種資源，結(jié)合AI、剛體檢測(cè)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了碰撞檢測(cè)、鍵盤檢測(cè)、爆炸等效果，最終制作出了一款操作性好、畫面精良、具有一定趣味性的3維TPS游戲。

關(guān)鍵詞：TPS；Unity；三維游戲；坦克游戲

DOIDOI：10.11907/rjdk.151403

中圖分類號(hào)：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)文章編號(hào)：16727800（2015）008015203

0 引言

計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展水平越來越高，畫面簡(jiǎn)單、立體感差的二維平面游戲正在淡出人們的視野。立體感強(qiáng)、操作性好、畫面精美的三維游戲越來越受到玩家和游戲廠商的喜愛。虛擬現(xiàn)實(shí)、體感檢測(cè)等技術(shù)的發(fā)展更是為游戲產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了良好的技術(shù)支持。

本文以三維坦克游戲的開發(fā)過程為例，介紹了Unity平臺(tái)與其它軟件之間的關(guān)聯(lián)以及注意事項(xiàng)。

1 游戲設(shè)計(jì)

為了讓游戲情節(jié)更好地展開，增加游戲的趣味性，本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了山區(qū)狙擊戰(zhàn)、城鎮(zhèn)街道戰(zhàn)及工廠會(huì)戰(zhàn)3種游戲場(chǎng)景，游戲設(shè)計(jì)如圖1所示。

2 預(yù)期效果

（1）鍵盤監(jiān)聽。能夠監(jiān)聽鍵盤上的按鍵，根據(jù)玩家按下的不同按鍵作出相應(yīng)反應(yīng)。例如按下A、S、W、D鍵會(huì)讓坦克向左、右、前、后行駛。

（2）攝像頭跟隨。攝像機(jī)跟隨游戲中的角色移動(dòng)。攝像機(jī)要有廣闊的視野，以便玩家能夠及時(shí)了解游戲的變化。

（3）坦克AI（人工智能）。標(biāo)識(shí)為敵人的坦克能夠在地圖范圍內(nèi)隨意走動(dòng)，且能夠自主判斷在其范圍內(nèi)的其它坦克是否為敵人。

（4）爆炸效果。坦克的炮彈射出后擊中目標(biāo)產(chǎn)生爆炸效果，同時(shí)播放爆炸音效，模擬真實(shí)的爆炸情景。

（5）炮臺(tái)轉(zhuǎn)向。坦克靜止后，坦克炮臺(tái)隨著鼠標(biāo)的移動(dòng)在一定角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)向。

圖1 游戲的基本元素與設(shè)計(jì)流程

3 實(shí)驗(yàn)流程

3.1 模型創(chuàng)建與優(yōu)化

模型是游戲的基礎(chǔ)，精致的三維模型能夠提高游戲的真實(shí)性。Unity平臺(tái)支持多個(gè)三維軟件創(chuàng)建的模型，本實(shí)驗(yàn)選用上手相對(duì)較快的3D Max軟件，在3D Max中利用多邊形建模和Box模型拼接結(jié)合的方式對(duì)坦克建模。需要注意的是3D Max與Unity中單位之比為0.01：1，即在3D Max中的1cm就是Unity中的1m。為保證單位的統(tǒng)一，實(shí)驗(yàn)中將3D Max的系統(tǒng)單位設(shè)置為cm。一般來說，游戲中模型的面數(shù)越多，游戲所消耗的資源就越多，游戲的流暢度就會(huì)降低。因此需要在3D Max中使用線的分隔、點(diǎn)的焊接等命令將模型的面設(shè)置成三邊面。

3.2 UV分展

如果說模型是三維游戲的骨架，那貼圖就是游戲的衣服。精美的貼圖使游戲畫面更加絢麗、真實(shí)。畫面的精美程度與游戲消耗的資源數(shù)是成正比的。因此，要減少游戲消耗的資源，不僅要減少游戲模型的畫面數(shù)，還要利用高精度貼圖的方法來制作游戲。高精度貼圖的制作需要對(duì)高精度模型進(jìn)行UV分展、烘培，然后導(dǎo)出到PS中進(jìn)行貼圖繪制。精細(xì)的UV劃分能夠讓模型有著豐富的細(xì)節(jié)和變化，增加模型的真實(shí)感。在分展UV時(shí)，結(jié)合使用棋盤格材質(zhì)以及松弛等方法，對(duì)UV進(jìn)行分展、整合，最后渲染出UV模板，如圖2所示。

圖2 模型UV的分展、整合

將繪制完畢的貼圖重新導(dǎo)入到3D Max中，并對(duì)創(chuàng)建完畢的低精度模型進(jìn)行貼圖。此時(shí)低精度模型與高精度模型的比例應(yīng)為1：1。

3.3 模型導(dǎo)出導(dǎo)入

實(shí)驗(yàn)中直接導(dǎo)出fbx格式模型。在導(dǎo)出之前需要將每塊模型的坐標(biāo)歸零。在3D Max中利用坐標(biāo)調(diào)整工具調(diào)整坐標(biāo)的方向及位置并保存。導(dǎo)出模型時(shí)，選擇導(dǎo)出為fbx格式，并勾選嵌入媒體選項(xiàng)。

導(dǎo)出的模型直接拖入U(xiǎn)nity中的資源面板就可以實(shí)現(xiàn)資源的導(dǎo)入，而且模型的貼圖等數(shù)據(jù)也會(huì)一并導(dǎo)入到Unity中（Untiy的面板命令也可導(dǎo)入資源）。

3.4 地形與環(huán)境制作

選擇菜單 terrain→create terrain，在工作區(qū)域中出現(xiàn)一個(gè)地形圖（長(zhǎng)方形），調(diào)整地形大小。選擇菜單terrain→flatten heightmap，設(shè)置地形高度[1]。

Unity自帶的地形編輯器具有上凸、下凹等命令，利用這些命令可以模擬出山川、丘陵、小島等環(huán)境。

Unity中有兩種添加花草樹木的方法，一種是利用預(yù)制物體，將樹木挨個(gè)向場(chǎng)景中添加；另一種是利用地形編輯菜單欄中的筆刷工具向場(chǎng)景中添加樹木。

添加預(yù)制物體需要將樹木變?yōu)轭A(yù)制物體，再拖拽到場(chǎng)景中進(jìn)行布置。預(yù)制物體是指Unity中為了更有效地使用資源，在Unity內(nèi)部創(chuàng)建的一個(gè)模板，該模板的所有副本都是它的一個(gè)實(shí)例。預(yù)制物體使用時(shí)需要將物體挨個(gè)拖入到場(chǎng)景中，對(duì)于場(chǎng)景較大的地方來說比較麻煩，而且不同的環(huán)境還要編寫不同的代碼來實(shí)現(xiàn)不同的效果，例如風(fēng)吹的效果。由于預(yù)制是真實(shí)的三維模型，因而真實(shí)性更高。預(yù)制物體比較適合場(chǎng)景中樹木的制作。

圖3 Untiy的地形編輯命令面板

圖4 游戲中的樹木

筆刷工具添加的花草樹木是利用二維貼圖來模擬現(xiàn)實(shí)三維效果，與使用預(yù)制制作的樹木相比更加適合大規(guī)模的樹木制作，例如森林、草地等。

石塊和房屋等資源需要在三維軟件中創(chuàng)建模型，貼圖制作后導(dǎo)入到Unity中使用，也可以去Unity Store中尋找需要的資源購(gòu)買使用。

3.5 腳本編寫

Unity是一個(gè)面向?qū)ο蟮挠螒蛞?，腳本是三維游戲開發(fā)的重要組成部分，是游戲引擎與游戲素材資源之間的紐帶[2]，游戲物體實(shí)現(xiàn)的各種效果都需要腳本來控制，例如坦克的移動(dòng)：

function Update （） {

if （Input.GetKey（KeyCode.Escape））{

move=false；

}

if （controlled&&move）{

var x=Input.GetAxis（"Horizontal"）*Time.deltaTime*speed；

var z=Input.GetAxis（"Vertical"）*Time.deltaTime*speed；

transform.Translate（x，0，z）；

if（Input.GetKey（KeyCode.A））{

transform.RotateAround（rotate_point.position，Vector3.up，-rotate_speed）；

}

if（Input.GetKey（KeyCode.D））{

transform.RotateAround（rotate_point.position，Vector3.up，rotate_speed）；

}

}

}

AI偽碼設(shè)計(jì)：①為坦克設(shè)置敵我標(biāo)識(shí)Flag；②定義最遠(yuǎn)攻擊距離D2，以及攻擊角度；③定義與其它剛體最小的接近距離D3；4④射射線實(shí)時(shí)檢測(cè)一定范圍內(nèi)的剛體；⑤能否攻擊敵人B；⑥If（剛體Flag==敵人）{

計(jì)算距離D1

If （D1

攻擊

B=false

調(diào)用計(jì)時(shí)函數(shù)；

B=true；

}

} else {

計(jì)算距離D1

If（D1

調(diào)用轉(zhuǎn)向函數(shù)

}

}

爆炸效果

function OnCollisionStay（collision：Collision）{

Instantiate（boomFire，this.transform.position，this.transform.rotation）；

gameObject.renderer.enabled=false；

gameObject.collider.enabled=false；

play=true；

playmusic（）；

}

3.6 炮塔轉(zhuǎn)向

坦克建模時(shí)需要將坦克分為炮臺(tái)和身體兩個(gè)部分。因?yàn)榕谂_(tái)前后左右的移動(dòng)要受到身體的限制，但是旋轉(zhuǎn)只會(huì)受到鼠標(biāo)的影響，因此需要在Unity中將其設(shè)置為父子關(guān)系，并分別設(shè)置腳本，炮臺(tái)的腳本代碼如下：

function update（）{

if（tank_controll.move）{

checkMouseMove（）；

if（FirePoint==null）{

return；

}

if（Input.GetMouseButtonDown（0））{

if（CurrBullet>0）{

var clone：Transform；

clone = Instantiate（BULLET.FirePoint.transform.position，

FirtePoint.transform.ratation）；

Var fwd：Vector3=

transform.TransformDirection（Vector3.right）；

}

}

}

}

function checkMouseMove（）{

if（Input.GetMouseButton（1））{

var h：： float=2*Input.GetAxis（"Mouse X"）；

transform.Rotate（0，h0）；

}

}

4 完善和測(cè)試發(fā)布

游戲制作完成后，為了檢查游戲是否完整，能否達(dá)到預(yù)期效果，需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)試和運(yùn)行[3]。進(jìn)入游戲后，首先測(cè)試游戲的基本操作，以及炮彈的發(fā)射、爆炸等功能，還要測(cè)試AI系統(tǒng)是否正常。

經(jīng)過測(cè)試，游戲基本達(dá)到預(yù)期效果，各界面切換流暢，運(yùn)行正常。

5 結(jié)語

使用3D Max軟件建模，結(jié)合使用圖像處理、聲音處理等軟件以及游戲引擎Unity，為該款游戲的實(shí)現(xiàn)搭建基本環(huán)境。通過模型創(chuàng)建、貼圖制作、場(chǎng)景創(chuàng)建、規(guī)則制定并結(jié)合鼠標(biāo)鍵盤檢測(cè)、爆炸效果、碰撞檢測(cè)等技術(shù)，制作了一款TPS游戲，經(jīng)測(cè)試，運(yùn)行效果良好。不足的是游戲的趣味性、可操作性較差，交互設(shè)計(jì)也較少，仍需作進(jìn)一步的改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王亞萍. 淺析Unity 3D 創(chuàng)建環(huán)境地形[J] .計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2012 ，19（2）：175178.

[2] 伍傳敏，張帥，邱錦明.基于 Unity3D 的 FPS 游戲設(shè)計(jì)與開發(fā)伍[J]. 三明學(xué)院學(xué)報(bào)， 2012，29（2）：3540.

[3] 董健. 一款基于Unity3D的移動(dòng)平臺(tái)游戲的設(shè)計(jì)[J]. 軟件工程師，2014，17（12）：3435.

（責(zé)任編輯：杜能鋼）