基于Unity3D引擎的吃豆人游戲設計

郭子豪，李燦蘋

（廣東海洋大學電子與信息工程學院，湛江 524008）

0 引言

Unity3D是由丹麥Unity公司開發(fā)的游戲開發(fā)工具，作為一款跨平臺的游戲開發(fā)工具，從一開始就被設計成易于使用的產品[1]。Unity3D引擎[2]十分強大，可以開發(fā)2D、2.5D、3D游戲，同時在市場經濟應用上也十分廣泛，例如應用于VR（虛擬現(xiàn)實）、3D設計、建筑業(yè)、醫(yī)療成像等方面[3]。在這種大勢所趨之下，市場越來越完善，Unity功能也越來越強大。

電子游戲自上世紀60年代誕生以來，短短的幾十年得到迅速的發(fā)展，極大地推動了軟硬件行業(yè)發(fā)展[4]。與此同時，互聯(lián)網迅速發(fā)展的今天，電子游戲具有很大的市場潛力，而5G時代的到來，更多互聯(lián)網企業(yè)開始涉及游戲制作、VR制作方面的業(yè)務，更是促進了電子游戲行業(yè)的發(fā)展。

利用Unity3D引擎制作的這款復古版2D像素游戲，很多90后可能都玩過，這款游戲每局操作時間短，按鍵簡單方便，工作學習之余能給人們帶來消遣，另外該款游戲最大的改進是可以在PC端、移動設備端及PCE端等上運行，可以滿足各類人群的使用。

1 游戲功能設計

1.1 游戲規(guī)則

首先玩家進入游戲后需要用鼠標點擊畫面上的Start按鈕進入游戲，然后有4秒的游戲倒計時畫面，倒計時結束后正式進入游戲，如果玩家在游戲中被淘汰，畫面跳出Game Over定格3秒后將回到游戲開始界面；如果玩家勝利，將會彈出Win的慶祝畫面，按任意鍵回到開始界面；如果玩家要退出界面，可以直接點擊開始界面的Exit按鈕。

玩家通過W、A、S、D（或者對應的方向鍵）控制吃豆人按照方向移動，吃掉關卡里的全部豆子即闖關成功，期間也要躲避敵人的攻擊，若是Pacman與敵人的路徑重合，玩家就會被淘汰。另外每隔10秒將從剩下的豆子中刷新一個超級豆子，Pacman吃到該豆子在3秒內將會變成超級吃豆人，可以吃到敵人，敵人就會回到老巢。

《Pacman吃豆人》的計分面板由Remain、Eaten、Score組成，分別代表著剩余豆子，吃掉的豆子以及分數(shù)，其中吃掉一個普通豆子+100分，吃掉一個超級豆子+300分，吃掉一個敵人+500分。游戲也加入了音樂以及隨機刷新的超級豆子獎勵，增加和保證了游戲的趣味性以及平衡性，不至于玩家控制的Pacman在游戲迷宮里一直被敵人“追殺”，并且計分面板記錄了玩家的分數(shù)，可以增加玩家與其他玩家的互動性。

1.2 游戲功能

（1）玩家可以控制Pacman在迷宮內按上下左右方向自由移動。

（2）敵人四個小鬼會隨機選擇預設路徑自動巡邏，可以吃掉Pacman。

（3）每隔10秒在剩下豆子中隨機刷新出一顆超級豆子，Pacman吃了超級豆子后在3秒內變成超級Pac?man，可以吃掉敵人。

（4）游戲擁有計分面板，實時計算玩家得分。

（5）點擊Start后有倒計時以及倒計時音效，點擊Exit可直接退出游戲。

2游戲功能實現(xiàn)

2.1 游戲的場景

（1）游戲地圖的初始化

在Maze中添加Box Collider 2D組件，將迷宮的墻都包圍出來，如圖1所示，該組件用于檢測物體之間的碰撞情況，讓游戲里面的人物都無法穿過墻。

圖2 是Box Collider 2D組件的配置，其中is Trig?ger屬性默認不打勾，它表示是否啟用觸發(fā)器。是否啟用觸發(fā)器主要與腳本有關系，啟動觸發(fā)器之后碰撞檢測會觸發(fā)腳本的相關方法，地圖不需要添加腳本也不需要做碰撞檢測，故不需要勾上is Trigger屬性。

（2）游戲人物的初始化

首先是Pacman，如圖3，先對Pacman的素材進分割，然后制作成動畫，每個動畫對應擁有一個動畫特效以及一個動畫狀態(tài)機，并且利用動畫狀態(tài)機設置動畫的Entry（初始狀態(tài)）、AnyState（任意時刻）的狀態(tài)。在狀態(tài)機內定義兩個Float類型的數(shù)值DirX和DirY，賦初值分別為1.0與0.0，表示Pacman向右的初始狀態(tài)。

同理，將Ghost按照Pacman的方法進行設置，再向地圖里面添加Pacdot，把豆子的素材一顆一顆按照單位像素填進地圖里，最后得到的游戲場景效果如圖4所示。

2.2 游戲的人物

第一個游戲人物是玩家控制的主角：吃豆人Pac?man。

首先對Pacman的prefab預制體增加幾項組件：Circle Collider 2D、Rigidbody 2D。其中 Circle Collider 2D為圓碰撞器，如圖5所示，并將其半徑設為0.95，是為了避免其他誤差。Rigidbody 2D為剛體類型，如圖6所示，這種類型是為了物理仿真運動而設計的（讓物體看起來更像現(xiàn)實世界行為），它的運動受重力、質量、其他因素的影響。因為此款游戲為2D像素游戲，故將Gravity Scale設置為0，并且凍結Z軸。

圖6 Rigidbody 2D剛體組件

然后編寫控制Pacman移動的C#腳本，將腳本放在Scr文件夾下，在Visual Studio 2017下編寫運行。腳本代碼中涉及到一些腳本生命周期的方法，即掛載到的游戲物體“從出生到死亡”所經歷的一些事件。這些生命周期事件，是一些特定的方法，而且是由Unity引擎事先定義好，在游戲的運行過程中，由引擎自動調用。Start（）方法是開始事件，只執(zhí)行一次；FixedUpdate（）方法是固定更新事件，執(zhí)行N次，0.02秒執(zhí)行一次，所有物理組件相關的更新都在這個事件中處理，通過差值方法實現(xiàn)Pacman的移動。

下面是控制Pacman移動的核心代碼。

//使用差值移動的方法獲取到達目的地

Vector2 temp=Vector2.MoveTowords（transform.position,dest,speed）;

//將剛體移動到目標位置

GetComponent＜Ridgidbody2D＞（）.MovePosition（temp）;

第二個游戲人物是游戲里的敵人：Blinky、Clyde、Inky、Pinky。

首先給 Blinky、Clyde、Inky、Pinky 四個人物均加上Circle Collider 2D以及Rigidbody 2D組件，并設置is Trigger以及將Gravity Scale設置為0和凍結Z軸。

然后在這些敵人對象中添加Ghost腳本組件。在對Ghost設置巡邏路徑時，應將路徑做成預制件素材，這是為了更加方便地導入腳本方法和導入存儲著路徑坐標的數(shù)組。其中GameObject類型的wayPointsGos[]數(shù)組存儲的是一組路線（waypoints1,2,3,4），ways集合存儲的是一組路線的具體某一位置。

下面的代碼主要是一種偽AI算法，實現(xiàn)的是Ghost按照固定的四組路線隨機地進行巡邏。四組巡邏路徑區(qū)域分布在以Ghost老家為原點坐標，建立二維坐標系的四個象限上，每一組路線就是一個位置的集合，選擇其中一組路徑，遍歷該組路徑。

if（transform.position!=ways[curr]）

{

//ways[]數(shù)組存儲的是某一確定坐標

Vector2 temp=Vector2.MoveTowards（transform.position,ways[curr],speed）;

GetComponent＜Rigidbody2D＞（）.MovePosition（temp）;

}else

{

curr++;

if（curr＞=ways.Count）

{

curr=0;

//wayPointsGos[]數(shù)組存儲的是任意一組路線（waypoints1,2,3,4）

LoadPath（wayPointsGos[Random.Rage（0,wayPointsGos.length）]）;

}

第三個游戲人物是游戲里的豆子Pacdot。

給780顆Pacdot prefab預制體都增加Box Collid?er 2D組件，勾上is Trigger以啟動觸發(fā)器，以便在腳本中通過調用OnTriggerEnter2D（）方法來做碰撞檢測，此款游戲主要是對Pacman和Pacdot進行碰撞檢測。

if（collider.gameObct.name=="Pacman"）

{

//如果碰撞檢測為超級豆子

if（isSuperPacdot）

{

GameManager.Instance.OnEatPacdot（gameObject）;

//調用OnEatSuperPacdot（）函數(shù)實現(xiàn)對應功能

GameManager.Instance.OnEatSuperPacdot（）;

//銷毀游戲對象

Destory（gameObject）;

}

else

{

GameManager.Instance.OnEatPacdot（gameObject）;

Destory（gameObject）;

}

}

2.3 游戲的交互

（1）游戲的UI交互（包括開始畫面、實時計分畫面、游戲輸贏效果提示）

StartPanel界面中Start和Exit按鈕分別代表進入游戲和退出游戲。在GamePanel界面中添加Remain、Eaten、Score文本，分別用以顯示剩余的豆子、吃掉的豆子以及獲得的分數(shù)。界面效果如圖7和圖8所示。

圖7 StartPanel界面

圖8 GamePanel界面

當吃完所有的豆子后，取得勝利，實現(xiàn)的是隱藏GamePanel畫面，實例化winPrefab畫面，取消所有協(xié)程并將游戲狀態(tài)設置為false，效果如圖9所示。

當 Pacman被 Ghost吃掉后，游戲結束，隱藏GamePanel畫面，實例化gameOverPrefab畫面，并且畫面停留3秒后，回到游戲初始畫面，效果如圖10所示。

圖9 Win效果

圖10 GameOver效果

（2）游戲的音效交互（包括游戲背景音樂、游戲開始音效等）

音效在整個游戲過程中占有極其重要的地位，直接關系到玩家的感觀享受與游戲體驗。有特色的音效交互能夠非常生動地描繪出游戲所在場景的環(huán)境氛圍和背景氛圍，增強游戲的場景感，令人身臨其境[5]。

在該游戲里，主要有兩個音效：一個是背景音樂，另一個是游戲開始倒計時音效。其中背景音樂是給GameManager預制體中添加組件Audio Source，并且將素材里的bgm文件導入到該組件中，當開啟GamePan?el游戲畫面時播放該bgm；倒計時音效是在游戲開始時點擊Start按鈕時，開始播放startClip音樂。

3 游戲測試

游戲開始界面測試：游戲開始界面以及倒計時界面播放背景音樂的畫面，點擊Start按鈕之后播放倒計時動畫。倒計時功能畫面，如圖11所示。

圖11 倒計時功能測試

游戲計分界面測試：游戲中計分板畫面，計分面板由Remain、Eaten、Score組成，分別代表剩余的豆子，吃掉的豆子以及分數(shù)，其中吃掉一個普通豆子+100分，吃掉一個超級豆子+300分，吃掉一個敵人+500分。計分UI系統(tǒng)測試界面如圖12所示。

圖12 計分UI系統(tǒng)測試

游戲主要功能測試：每隔10秒從剩下的豆子中刷新一個超級豆，Pacman吃到該豆子在3秒內將會變成超級吃豆人，吃掉Superdot之后，Ghost會變虛，靜止在地圖的畫面上，在SuperPacman狀態(tài)下可以吃掉Ghost，Ghost就會回到初始位置上。吃到Pacdot效果和Ghost回到老家功能測試界面如圖13所示。

圖13 吃掉Superdot后的效果

游戲結束測試：游戲勝利以及游戲失敗畫面。如果玩家在游戲中被Ghost碰到，Pacman被淘汰，畫面將跳出Game Over畫面，定格3秒后將回到游戲開始界面，如果玩家將地圖上所有的Pacdot吃完，將會彈出Win的慶祝畫面，按任意鍵回到開始界面。游戲勝利畫面和游戲失敗畫面如圖9和圖10所示。

4 結語

借助Unity3D引擎開發(fā)的2D復古游戲——《Pac?man吃豆人》，這款游戲從最初的游戲規(guī)則、場景及人物的設計，到場景、人物以及功能的實現(xiàn)，再到UI以及音效的優(yōu)化，整個制作流程按照游戲開發(fā)規(guī)范進行開發(fā)，并且測試效果達到了功能設計的要求。

雖然這款游戲基本復原了童年的像素游戲，但是也存在很多不足，尤其是在對Ghost的移動控制，現(xiàn)階段只做到偽AI的巡邏路徑，可以優(yōu)化為更加智能的自動規(guī)劃路線。因此，此款游戲還有很大的優(yōu)化空間。