基于C#的音樂節(jié)拍類3D游戲《功夫》的設計與實現(xiàn)

萬發(fā)林　李悅喬

摘要：介紹了基于C#游戲引擎實現(xiàn)的一款名為《功夫》的音樂節(jié)拍類3D游戲的開發(fā)過程。在介紹C#語言特點的基礎(chǔ)上，簡要介紹了《功夫》游戲的總體設計與游戲規(guī)則，然后進一步從角色及場景模型設計、UI交互界面設計、游戲數(shù)學模型建立、關(guān)卡設計、特效設計與制作等方面，完整介紹了音樂類游戲的開發(fā)流程。

關(guān)鍵詞：音樂節(jié)拍類 3D游戲 游戲開發(fā)

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2018）06-0139-03

引言

隨著計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，在世界范圍內(nèi)，游戲設計產(chǎn)業(yè)及教育都正進入嶄新的發(fā)展時期，在新的時代背景下，游戲設計已經(jīng)形成了融合多個行業(yè)的產(chǎn)業(yè)集群，并且成為不少國家和地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的一大助推力。音樂游戲是在音樂伴奏或歌曲伴唱下，受音樂的內(nèi)容、性質(zhì)、旋律、節(jié)奏、結(jié)構(gòu)等主導和制約下進行的活動，根據(jù)游戲規(guī)則和要求，音樂游戲不僅具有陶冶情操、培養(yǎng)玩家審美能力和促進玩家身心健康發(fā)展的重要作用，玩家在游戲中通過主動聽辨不同的旋律、節(jié)奏、速度、力度、音色的過程中，還能夠潛意識地調(diào)動和發(fā)展聽覺、視覺、觸覺和運動覺，培養(yǎng)注意力、記憶力、音樂思維能力和語言能力等，不僅從音樂游戲中獲得快樂，還能發(fā)展音樂智能。

一、C#程序設計

C#是由C和C++衍生出來的面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，它在繼承C和C++強大功能的同時去掉了一些它們的復雜特性，因此C#安全、穩(wěn)定并且簡單。C#綜合了VB簡單的可視化操作和C++的高運行效率，以其強大的操作能力、優(yōu)雅的語法風格、創(chuàng)新的語言特性和便捷的面向組件編程的支持成為.NET開發(fā)的首選語言。

二、音樂類游戲的設計策略

音樂游戲是指以音樂的旋律和節(jié)奏為主要設計元素的游戲，音樂游戲是電子游戲中一種獨特的游戲類別。玩家依靠自身對游戲中播放的音樂節(jié)奏、旋律的直觀感覺，通過外設輸入裝置使模擬器發(fā)出相應的音效，與游戲播放的部分音樂共譜新樂章。這類游戲主要考驗玩家對音樂節(jié)奏的把握能力以及身體的反應能力。音樂類游戲的設計策略有如下三點：

（一）以用戶為中心設計

隨著任天堂、微軟等世界頂級游戲公司開發(fā)的Wii、Kinect等體感游戲輔助設備，游戲的操作方式不再局限于按鍵、鍵盤等簡單的終端輸入設備，而是顯示出向著更符合人身體自然交互模式且有利于身心健康的方向發(fā)展，進入體感游戲時代。新興的體感音樂游戲為不同類型的游戲提供符合該游戲特點的操作方式，將玩家的身體運動與玩家的音樂體驗結(jié)合起來，使人的身體運動能夠反過來促使玩家對音樂的理解，從而使游戲的操作方式越來越簡單，給玩家以最佳的綠色休閑類游戲體驗，比如一些大型游戲樂場出現(xiàn)的以打鼓機為雛形模擬敲鼓的節(jié)奏類游戲就是以用戶為中心、符合交互模式的游戲設計。

（二）重視音樂旋律和節(jié)奏

對音樂類游戲而言，音樂的旋律和節(jié)奏是最主要的可玩性因素，而音樂的節(jié)奏又與游戲的難易度直接掛鉤。比如游戲的速度，一首音樂如果按照正常的4/4拍節(jié)奏運行，那么該游戲的難度也將會降低，但是如果游戲的節(jié)拍被放快，那么該游戲的難度將會大大提升。因此選擇曲目及設置游戲難度時要充分考慮旋律和節(jié)奏要素，將游戲和玩家技能平衡起來，使玩家能夠按照游戲音樂的提示把身體的節(jié)奏與音樂的節(jié)奏相互匹配，從而能夠用身體參與音樂沉浸性。

（三）營造聲畫統(tǒng)一效果

音樂游戲是以玩家對音樂本身的直覺為前提的，借助音樂的刺激，玩家由游戲的UI界面一步步被引導到游戲的整體情節(jié)中，伴隨著玩家與游戲的交互，逐漸實現(xiàn)沉浸的過程。注重將音樂的音色、音效與畫面特效匹配，能夠幫助玩家更快地進入沉浸狀態(tài)，獲得游戲沉浸感的體驗。

三、《功夫》游戲總體設計與規(guī)則

（一）《功夫》游戲總體設計

《功夫》定位是一款投放于綜合性大型游樂場的、由豎款顯示屏顯示虛擬木人樁及音樂效果，并同時搭配物理體驗終端“木人樁”的一款大型游藝游戲設備。曲目選擇、畫面效果及終端物理設備都體現(xiàn)出其“中國風”的定位特點。節(jié)拍類游戲是音樂類游戲的延伸，玩家在感受音樂節(jié)奏的同時，觀察屏幕節(jié)奏點的位置，并用手配合做出最合拍的擊打?！肮Ψ颉庇螒蛩O的物理體驗終端“木人樁”其外觀似中國功夫詠春拳代表性練習道具“木人樁”，一共有3個伸出的手柄，每個手柄設有“上”、“下”、“左”、“右”四個方向，當玩家根據(jù)畫面提示找到正確的擊打方向，并找準節(jié)拍點，對應擊打“木人樁”的相應方向時，玩家便能獲得與表現(xiàn)等次相應的優(yōu)良評價“激”、“優(yōu)”、“可”，并可繼續(xù)游戲；反之，當玩家對屏幕顯示節(jié)奏點沒有相應反饋時，屏幕畫面顯示“失”的負面評價，最終依據(jù)每個檔次的評分計算得到玩家的分數(shù)，并于游戲結(jié)束時顯示玩家總體評價情況，可玩性與趣味性強。目前市場上有多款節(jié)拍類音樂游戲，但大多以流行歌曲或動漫歌曲為主要音樂，以架子鼓、琴鍵、吉他等樂器為載體。而《功夫》中的音樂均以中國傳統(tǒng)武術(shù)拳法命名的純音樂組成，如“詠春拳”、“太極拳”、“螳螂拳”、“通臂拳”等。同時，游戲并未直接使用傳統(tǒng)理解范圍里的普通樂器為作為該游戲的終端載體設備，而是換成中國功夫中最具有代表性的練習道具“木人樁”為載體。玩家聽著音樂，找準節(jié)拍，便能舞出“詠春拳”、“太極拳“等經(jīng)典拳法，玩出中國味。

（二）《功夫》游戲規(guī)則

游戲規(guī)則及流程設計是一個繁瑣、復雜的工作，需要細心和耐心支持，方能設計出邏輯嚴謹?shù)牧鞒?，每一關(guān)的核心玩法都要慎重考慮，每一個障礙的設計都關(guān)系到玩家對游戲的評價。游戲運行流程（如圖1）所示。

《功夫》游戲分單人模式和對戰(zhàn)模式。單人模式主要是闖關(guān)卡，游戲共設有“入門弟子”、“武林高手”、“一代宗師”三個難度級別，玩家先選擇一個難度級別，再選擇該難度級別下對應的任一首音樂進行游戲，每一首音樂都有一個程序預設的達標分數(shù)，完成一首歌曲后，程序會根據(jù)玩家的表現(xiàn)給出一個分數(shù)與評價，同時判斷是否達到達標分數(shù)，如果沒有達到本次挑戰(zhàn)就失敗了，如果達到則繼續(xù)選擇下一首進行，以此類推，游戲設定最多5首音樂為一次挑戰(zhàn)成功。當完成5首音樂后程序會給一個綜合的評分和評價。對戰(zhàn)模式主要是玩家可以與好友對戰(zhàn)，對戰(zhàn)玩家同時完成一首音樂，程序在結(jié)束后根據(jù)玩家的表現(xiàn)給出分數(shù)和評價，分數(shù)高者獲勝。通過對戰(zhàn)模式可以提高游戲的競技性，吸引更多玩家。單人模式和聯(lián)機模式的流程圖（如圖2，圖3）所示。

四、《功夫》游殘實現(xiàn)流程

（一）角色及場景模型設計

游戲主場景選擇中國傳統(tǒng)武館和木人樁為主要元素，都通過三維軟件Autodesk 3ds max進行創(chuàng)建。首先設計出場景的基本布置和組成的原畫，然后三維制作人員根據(jù)原畫構(gòu)建場景的三維模型。在模型制作完成后進行拆分UV與制作貼圖的工作，在此過程中時刻注意如何拆分UV可以最大化的利用資源，嚴格控制貼圖的數(shù)量以節(jié)省程序運行空間，以便游戲程序能夠流暢地運行。最后進行燈光測試，當所有效果達到滿意后將場景中模型導出帶貼圖的.FBX格式文件，導入到C#中。

（二）UI界面設計

《功夫》游戲的UI界面被劃分為三個層次，第一層次是中國風的武館背景，襯于界面的最底層。第二層次是擺放于場景中央的中國武術(shù)練習道具“木人樁”，由于外設的同款“木人樁”是該游戲的主要操作載體，并且虛擬“木人樁”與實體“木人樁”均對于玩家的擊打操作有相同的反饋，因此屏幕中的虛擬“木人樁”也占據(jù)了主體的顯示地位。第三層次就是屏幕最表層的分數(shù)計算及評價顯示層，屬于游戲評價系統(tǒng)的外部顯示，畫面采用中國畫風格，采用大量水墨、印章效果等中國元素，并以優(yōu)化設計過的字體配合顯示濃濃的中國武俠風格，（如圖4）所示。

（三）游戲數(shù)學模型建立

游戲程序的本質(zhì)是一套數(shù)據(jù)和指令的集合，屬于計算科學，所以游戲數(shù)學模型的建立尤為重要。程序設計人員基于前期策劃的游戲玩法和流程建立了一套科學的數(shù)學模型，實現(xiàn)了同一首音樂可以根據(jù)難度的不同而改變節(jié)奏點出現(xiàn)數(shù)量多少的問題，同時根據(jù)玩家每一個節(jié)拍是否最契合給出每一個節(jié)拍的評價，體現(xiàn)玩家操作水平。想要得到更高的評價和分數(shù)就需要更多的練習，這是節(jié)拍類音樂游戲的本質(zhì)和精華，也是《功夫》最核心的技術(shù)。

（四）特效設計與制作

《功夫》游戲在玩家get到節(jié)奏時的正確反饋通過炫目的特效來表現(xiàn)，以激勵玩家。游戲設有多套不同的特效，配合綠色、黃色、紅色、紫色、金色分別在玩家擊中節(jié)拍并得到相應的評價之后，按照預設顯示出來。

游戲的特效以燃燒的煙火和發(fā)光的球體為主，與每一個節(jié)拍對應的特效顯示都有一個拖尾粒子的限時呈現(xiàn)。粒子特效主要采用Adobe After Effects進行設計與制作，設計完成后導出.png格式單張圖片或者.png格式序列幀動畫，導入到C#中調(diào)用。

五、測試發(fā)布

豐富多變的游戲模式、略高于玩家能力的難度及關(guān)卡設置以及合理的游戲流程是在保證游戲性能的基礎(chǔ)上提高游戲整體可玩性的有力保障。因此，游戲制作完成后，有必要對游戲的模式、難度、關(guān)卡以及流程設置這幾個方面進行全面測試。經(jīng)過測試，《功夫》游戲的各項數(shù)據(jù)表現(xiàn)良好，未出現(xiàn)異常，“木人樁”外設與虛擬界面中“木人樁”對于玩家的交互反饋正常且流暢，游戲在游藝設備上也能夠運行流暢。

結(jié)語

本文游戲已經(jīng)發(fā)布到游藝游戲設備，并投放到綜合性大型游樂場的商業(yè)運營，從游戲的玩法、音樂的選擇、木人樁的設計與玩法的實現(xiàn)都呈現(xiàn)出濃濃的中國風味，與市面上國外進口游戲相比呈現(xiàn)出個性與特色。尤其是將音樂節(jié)拍對應的“上”、“下”、“左”、“右”簡單操作轉(zhuǎn)化為典型的中國功夫，是一種具有民族特色的創(chuàng)新玩法，滿足了年輕一代的武俠情懷。當然游戲在選曲和動作設計上還有一些不足，社交功能也略顯薄弱，還需要繼續(xù)改進和進一步的優(yōu)化。