基于3Dmax和Unity3D的科普类游戏设计与实现.docx
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1、摘要一直以来,游戏似乎和学习都是对立关系,在许多人的认知中,游戏只是娱乐工具,是用来消遣的事物,从中不会学习到任何知识,没有内涵。而上个世纪八十年代诞生的一种游戏类型严肃游戏却打破了人们的这一观点,严肃游戏是用来教学的多功能游戏。科普类游戏就是属于严肃游戏的一种,以用游戏的内容向普罗大众科普知识为主,让一些厌烦常规获取知识手段的人群用另外一种方式获取到知识,因此科普类游戏也可以称之为教育类游戏。这种游戏具有普通游戏的趣味性和特定的知识,是用游戏作为教学的方式,因此,设计游戏的时候需要具有成熟的教育理论,以此来获得趣味性和知识性的平衡,科普类游戏的根本目的就是为了向大众传授知识。网络让人们的生活
2、和各种游戏连接了起来,但是目前市面上的游戏大都以竞技类为主,游戏开发商短时间聚敛了大笔财富,玩家却在游戏短暂的兴奋之后空虚不已,并没有获得任何的知识。本次研究将开发一款基于Unity3D的文物科普游戏,这款游戏把对我国重要文物的科普和文物的观赏性相结合,游戏致力于提高玩家对我国传统文物的认知,提升民族骄傲,让玩家足不出户也能体验博物馆的厚重历史感。综上所述,本次研究的文物科普游戏新颖且完整,喜欢文物的人不在少数,可以延伸发展,希望本文能为后续想在科普类游戏上更进一步的开发者提供参考。关键词:3Dmax Unity3D 科普 教育AbstractFor a long time, games an
3、d learning seem to be the opposite relationship, in many peoples cognition, games are only entertainment tools, is used to amuse things, will not learn any knowledge, no connotation. The 1980s saw the emergence of a genre called serious games, which are multi-purpose games used for teaching, that ch
4、allenged this view. Science games are a kind of serious games, which mainly use the content of games to disseminate popular science knowledge to the general public, and let some people who are tired of conventional means of acquiring knowledge acquire knowledge in another way. Therefore, science gam
5、es can also be called educational games.This kind of game has the interest of ordinary games and specific knowledge, and USES games as a way of teaching. Therefore, mature educational theories are needed when designing games to achieve the balance between interest and knowledge. The fundamental purp
6、ose of science and technology games is to impart knowledge to the public.The Internet makes peoples life and all kinds of games connected, but most of the games on the market are mainly competitive, game developers have accumulated a lot of wealth in a short time, but the players are in the game aft
7、er a short period of excitement empty, and do not get any knowledge.This research will develop a cultural relic popular science game based on Unity3D, which combines the popular science of Chinas important cultural relics with the appreciation of cultural relics. The game is dedicated to improving t
8、he cognition of Chinese traditional cultural relics, enhancing national pride, and enabling players to experience the profound sense of history of museums without leaving home.To sum up, the cultural relics popular science games in this study are novel and complete, and there are many people who lik
9、e cultural relics, so they can be extended and developed. I hope this paper can provide references for developers who want to make further progress in scientific games.Key words:3Dmax Unity3D The popular science Education目录第一章 绪论11.1 本次选题的意义11.2 游戏开发工具和功能的简要介绍11.2.1 Unity3D游戏引擎11.2.2 3D Studio Max软件
10、21.2.3 Adobe Photoshop软件21.2.4 Adobe After Effects软件21.2.5 Adobe Premiere软件2第二章 游戏的主要需求分析及整体方案设计32.1 文物科普类游戏的需求分析32.1.1 玩家需求分析32.1.2 功能需求分析32.1.3 性能需求分析32.2 游戏的整体方案设计42.2.1 游戏的主体结构方案设计42.2.2 游戏的整体功能方案设计42.3 本章小结6第三章 游戏的设计详情及实现73.1 游戏模型的搭建及贴图73.1.1 模型搭建73.1.2 材质贴图83.2 人机交互模块93.2.1 开始界面93.2.2视频介绍界面103
11、.2.3 游戏界面133.2.4 游戏交互133.3 游戏具体功能分析143.3.1 场景的设计143.3.2 键盘操控移动的设计143.3.3 摄像机的设计153.3.4 音乐控件的设计153.4 本章小结16第四章 游戏测试174.1 游戏的打包和导出174.2 游戏试运行测试及调整174.3 游戏测试结果18第五章 设计总结与想法19参考文献20致谢21广东东软学院本科毕业设计(论文)第一章 绪论1.1 本次选题的意义这些年来,国家不断发展,人们的生活也好了起来,单调乏味的日复一日对人们来说不再是一种安逸,旅游行业正是在这一情形下渐渐发展,而其中最火的,就是各地区的名胜古迹和博物馆,可以
12、说,典藏了众多古老瑰宝的博物馆绝对不能错过。即便如此,也有很多人因为种种原因不能亲临博物馆感受文物的熏陶,由此便衍生出了各种博物馆周边,由亲临的亲朋好友带回,借着这些小物件与历史神交。不过关于博物馆文物的一些游戏,市面上却是少之又少的,大多只是借着博物馆之名,制作一些惊悚恐怖的游戏,而本次制作的游戏,会带给玩家身临其境的感觉,仿佛置身于各种文物的海洋,中间还会穿插着各种文物的介绍。这款游戏会将趣味性与知识性相结合,游戏致力于丰富玩家的内涵,令喜欢文物却又不能亲身去到现场感受的玩家能感受一把足不出户也能参观博物馆的感觉。为了营造博物馆的环境和氛围,此游戏将采用3Dmax建模搭建博物馆,并还原文物
13、的真实面貌,辅以肃穆的背景音乐,让玩家在游戏过程中能够真实感受到古朴的感觉,仿佛置身于时空长廊。1.2 游戏开发工具和功能的简要介绍1.2.1 Unity3D游戏引擎此次毕业设计用到的开发工具为市面上比较火热的游戏引擎Unity3D,Unity3D是一款多平台的游戏制作软件,是一个非常全面的专业游戏引擎,这款游戏引擎具有轻量化、学习成本低、容易上手等优点,安装、调试、打包都非常方便,而且UI系统十分完善,可以省去许多原本需要用代码制作内容的时间。此外,还可以将其它建模软件制作的模型导入,例如Autodesk公司的3D Studio Max、Maxon Computer公司的CINEMA 4D等
14、。Unity3D引擎支持C#和JavaScript语言的开发,本次毕业设计所用到的编程语言为C#开发语言1。1.2.2 3D Studio Max软件此次毕业设计的模型制作所用到的工具为3D Studio Max,简称3Dmax。3dsMAX是一款三维动画软件,建模方式主要采用多边形建模、面片建模、网格建模、NURBS建模。2其被广泛应用于影视制作、广告设计、建筑设计和游戏设计等行业,对于游戏工作者来说是最常接触到的建模软件之一。本次模型制作参考了大量网络上的图片和素材,并学习了一些网络上的建模教程,相对来说模型制作的时间会比游戏制作的时间更多,另有一部分模型的材质是在Unity 3D中制作完
15、成的。1.2.3 Adobe Photoshop软件此次设计中出现的界面切换、返回、退出等按钮是利用Adobe公司开发的图形处理软件Photoshop(简称“PS”)制作的,PS是目前最好用的图形处理软件之一,拥有界面简洁、高效等优点,可以有效地进行图片编辑工作。1.2.4 Adobe After Effects软件此次设计中出现的视频动画,其中大部分内容是根据网络素材和自己拍摄的照片在After Effects中进行制作完成的,After Effects(简称“AE”)是Adobe公司旗下的一款特效处理软件,适用于动画设计和特效制作,是目前市面上最主流的特效后期软件之一。1.2.5 Adob
16、e Premiere软件此次毕业设计的视频剪辑是在Adobe公司开发的视频编辑软件Premiere(简称“Pr”)中编辑完成的,主要是将AE中制作的视频部分串起来,再添加音乐。市面上电影、电视的制作都离不开这款软件,是目前最主流的视频编辑软件之一。第二章 游戏的主要需求分析及整体方案设计2.1 文物科普类游戏的需求分析2.1.1 玩家需求分析一直以来,玩游戏都会被视作不务正业,在一般人的观点中游戏除了浪费时间,令玩家沉迷,没有任何价值,但此次开发的这款游戏旨在为用户提供知识,渴望全方位感知文物却又没有时间去博物馆的玩家是本次设计针对的用户,这款游戏会打破人们对游戏的偏见,甚至可以运用到某些历史
17、课程的讲解中,直观地感受比起被动地接受更加让人记忆深刻。此游戏操作简单,玩家不需要花费太长时间即可上手,对时间不够充裕的玩家来说十分友好。2.1.2 功能需求分析首先,针对想要了解文物的玩家,需要实现的功能主要在与建模,将模型按照一定的比例制作出来。此次设计中,可以用键盘控制玩家移动,走到不同的文物前观赏。其次,会在开始页面上展示博物馆的外观图,这样的交互场景会勾起玩家的好奇心,使玩家急不可待地想要进入其中一窥到底。第三,游戏中插入的游戏宣传视频令玩家不用去读文字简介,直接将画面烙入到玩家的脑海,记忆更加深刻,更加容易接受。本次设计中,从初始界面会设置两个跳转按钮,点击其中一个会进入视频界面,
18、可以控制观看和暂停视频;点击初始界面的另一个按钮则进入游戏,此时出现在博物馆外,需要玩家控制角色寻到入口。第四,通过入口可以跳转到室内场景,因为此次设计的室内空间有限,主要介绍的文物不可太多,否则互相穿插会造成介绍界面拥挤,因此这次挑选出几件具有代表性的文物做介绍,其余文物放在合适的位置观赏为主。上述功能则为此次设计的主要功能。2.1.3 性能需求分析玩家玩游戏时,画面的精美和道具的完整度是最先呈现的,但游戏的运行速度也相当重要。此游戏为3D游戏,其中的模型大部分在3Dmax中制作完成,而中国的文物又以精美著称,这就造成了建模难度的增加,并且一件看似简单的模型也需要有许多复杂的点线面构成,模型
19、制作完成后,精美的贴图必不可少,这些都会影响游戏的运行流畅度。其次,室内场景的设定是碰撞后显示文物介绍,这就需要添加大量的碰撞器,但碰撞器组件的增加也会影响到游戏的运行速度,针对这些问题,我认为可以用以下方法解决:(1)导入的模型点线面过多造成游戏卡顿的解决方案:在3Dmax模型制作时,将内部看不见的点线面适当删减,适当减少室内布置,去掉多余的装饰,力求古朴简洁。(2)模型的材质贴图过于复杂导致游戏卡顿的解决方案:将模型所需贴图合并利用PS合并成一张,再在3Dmax中编辑UVW,根据对应的模型部位展开。(3)碰撞器组件过多导致游戏卡顿的解决方案:选取特定的文物添加碰撞器组件,其余文物仅作装饰观
20、赏。综上,文物科普类游戏的需求已分析完毕,并且性能需求所衍生的问题也提出了可行的解决方案,如有其它问题,待到日后慢慢发现解决。2.2 游戏的整体方案设计2.2.1 游戏的主体结构方案设计本次设计研究的为文物科普类游戏,最主要的部分在于模型的搭建,因此,游戏运用了第一人称的方式,整体以教育科普为主,不会有太多难以操作方式,整体界面偏简洁,容易上手,力求做到简约而不简单。结构详情如图1-1所示。图1-1游戏大体结构2.2.2 游戏的整体功能方案设计上述为本次游戏设计的主要功能,此次设计的模型搭建部分和游戏运行的细节分析还需详细展示。总体功能方案设计框架如图1-2所示。图1-2游戏总体功能设计框架图
21、根据以上内容进行具体分析。(1)首先是在3Dmax中搭建模型,主要运用到了一些简单几何体和点线,以及挤出和车削功能,创建完成后,添加材质贴图,主要运用UVW贴图和UVW贴图展开,制作完成后,将模型导出为FBX格式;然后将模型导进Unity文件夹,导进Unity之后模型的材质会遗失,此时需要将3Dmax中模型原本的材质贴图一并添加到Unity文件夹,在Unity中重新将材质赋予模型。(2)在Unity中分为UI场景和游戏场景,Unity中的UI界面部分:UI界面分为三部分,首页、视频页和游戏界面。首页的控件主要是负责场景的转换、游戏的退出和游戏音乐的播放以及音量的大小,鼠标点击对应功能的按钮即可
22、实现该功能,而音量的大小则需要依靠鼠标拖动音量控件的滑动条来实现;视频页的按钮主要负责视频的播放暂停以及场景的转换,点击播放按钮即可播放视频,点击后,播放按钮变成暂停按钮,此时点击暂停按钮可以让播放中的视频暂停,点击后的暂停按钮会再次变回播放按钮,只需再次鼠标点击播放按钮,即可继续播放刚才暂停的视频,视频播放完毕后,可以点击返回按钮返回到游戏首页的UI界面,这时点击进入游戏便可正式进入游戏场景。(3)Unity中的游戏操作界面:本次游戏共有两个游戏操作界面,室外和室内,室外是博物馆的外观,室内则是游戏主要部分,从首页鼠标点击进入游戏便可跳转到游戏的室外场景,增添室外场景可以让玩家欣赏博物馆的外
23、貌,增加可玩性。本次使用键盘的方向键控制角色移动,并且在室外场景的前门添加了碰撞器,并且适当增加了碰撞器的体积,让玩家不必走到特定的狭小区域才会触发,而是当玩家接近门的附近时,就会触发场景跳转,这样一来,避免了玩家因为迟迟找不到跳转口而气馁,增加玩家的自信。搭建博物馆时,为了美观,出了正门大门之外还增加了两个侧门和后门,但是添加碰撞器时只在大门上添加,因此增大碰撞器的体积还能覆盖到旁边两个侧门上,避免了重复添加碰撞器。同样的原因,后门也不必添加碰撞器,这样一来,可以避免玩家随意就找到跳转口,令游戏太过于简单,失去寻找的趣味,因此,只有博物馆的前门可以触发场景的跳转,并且保证了游戏的运行流畅度。
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