張海程，李效偉，郭瑋瑋，張萌，莊緒姣,車統(tǒng)統(tǒng)

　?。ㄉ綎|女子學(xué)院 信息技術(shù)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250300）

    摘要：Unity3D引擎能夠加速網(wǎng)頁三維游戲的開發(fā)?；赨nity 3D引擎，使用3Ds Max對(duì)三維迷宮、賽車、輪胎等模型建模，利用JavaScript進(jìn)行腳本編程，通過添加碰撞體實(shí)現(xiàn)碰撞檢測，添加剛體實(shí)現(xiàn)重力等物理屬性。最后設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)能夠滿足基本交互的網(wǎng)頁三維迷宮游戲，為系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)計(jì)分、計(jì)時(shí)系統(tǒng)，記錄玩家的得分情況，增強(qiáng)尋寶樂趣。

　　關(guān)鍵詞：Unity3D引擎；三維模型；網(wǎng)頁游戲

0引言

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，網(wǎng)頁游戲越來越受到人們的青睞。與其他游戲相比，網(wǎng)頁游戲具有跨平臺(tái)、免安裝等優(yōu)勢，但是一般的網(wǎng)頁游戲具有游戲畫面質(zhì)量低、用戶體驗(yàn)差等缺點(diǎn)，像三維游戲［1］那樣達(dá)到立體與真實(shí)的畫面效果是網(wǎng)頁游戲設(shè)計(jì)師一直以來的追求。王峰［2］為了解決這一問題，與二維軟件Flash結(jié)合，制作出仿三維效果，雖然有很強(qiáng)的立體感，但是，制作精美游戲需要大量圖像文件，開發(fā)復(fù)雜。利用Unity3D引擎開發(fā)的網(wǎng)頁三維游戲能夠有效解決這些問題，并且其具有強(qiáng)大的3D渲染功能，能高度優(yōu)化圖形渲染，大大提高游戲畫面效果，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。

　　Unity3D是近年來興起的三維游戲開發(fā)引擎，具有優(yōu)秀的可視化設(shè)計(jì)界面和易用的腳本編輯功能，能跨平臺(tái)發(fā)布，對(duì)移動(dòng)設(shè)備支持良好，是十分優(yōu)秀的專業(yè)游戲引擎［3］。陳小嵐等［4］針對(duì)打字游戲存在的競爭性不強(qiáng)、用戶體驗(yàn)性差的缺點(diǎn)，基于Unity3D設(shè)計(jì)了一款多平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)打字3D游戲，實(shí)現(xiàn)了3D效果和跨平臺(tái)競爭實(shí)戰(zhàn)。而文獻(xiàn)［57］有明顯的跨平臺(tái)困難、交互性差問題，這充分體現(xiàn)了Unity3D作為開發(fā)工具的優(yōu)越性。伍傳敏［8］等基于Unity3D進(jìn)行了FPS游戲的設(shè)計(jì)與開發(fā)，建立逼真的三維實(shí)體模型，增加了玩家瀏覽場景的真實(shí)感。鄭磊等［9］基于Unity3D進(jìn)行了網(wǎng)頁三維游戲開發(fā)，對(duì)教育管理系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，開發(fā)方便。由此可見，Unity3D引擎是一款極有發(fā)展前景的三維網(wǎng)頁游戲開發(fā)工具。

1系統(tǒng)內(nèi)容及架構(gòu)

　　該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)三維迷宮的漫游，并通過控制賽車的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)寶藏（輪胎）的收集。使用鍵盤中的W、S、A、D鍵控制賽車上、下、左、右移動(dòng)；使用鼠標(biāo)控制鏡頭視角的轉(zhuǎn)換；采用碰撞檢測技術(shù)，防止賽車穿墻而過，并且通過賽車和輪胎相撞實(shí)現(xiàn)收集寶藏的功能；對(duì)賽車添加剛體，實(shí)現(xiàn)重力等物理屬性；利用音頻組件，添加背景音樂和音樂特效，渲染游戲氣氛；利用粒子系統(tǒng)，設(shè)計(jì)寶藏收集瞬間的特效，增加玩家尋寶的沉浸感；利用計(jì)分、計(jì)時(shí)系統(tǒng)，記錄玩家的得分情況，增強(qiáng)尋寶樂趣。

　　系統(tǒng)通過游戲場景展示游戲功能，游戲場景中主要有賽車、地面、迷宮、輪胎等，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

　　通過對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)的分析，可將系統(tǒng)分為控制、碰撞檢測、數(shù)據(jù)、特效、聲音等模塊。

　?。?）控制：對(duì)賽車的控制，使其在場景中漫游尋找寶藏；對(duì)相機(jī)角度的控制，使其以賽車為中心任意改變視角。

　　（2）碰撞檢測［10］：場景中各個(gè)物體之間都會(huì)有碰撞檢測，如賽車和迷宮之間、賽車和地面之間、賽車和輪胎之間等。

　?。?）數(shù)據(jù)：記錄收集寶藏的數(shù)量和闖關(guān)所用的時(shí)間，以及最后的總得分。

　?。?）特效：加入粒子特效，增強(qiáng)游戲的視覺效果。

　?。?）聲音：系統(tǒng)的背景音樂和收集寶藏時(shí)碰撞產(chǎn)生的音效。

2游戲在引擎中的實(shí)現(xiàn)

　　2.1場景的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　Unity3D主要支持fbx格式的三維模型，系統(tǒng)通過3DsMax三維建模軟件進(jìn)行建模，用PhotoShop進(jìn)行貼圖等平面設(shè)計(jì)。

　　2.1.1模型建立與導(dǎo)入

　　本系統(tǒng)共設(shè)有2個(gè)關(guān)卡，場景中有三維迷宮、賽車、寶藏、紅旗等模型。用3DsMax對(duì)模型建模后，利用其導(dǎo)出fbx格式，注意將貼圖一同導(dǎo)出。將導(dǎo)出的fbx文件放入U(xiǎn)nity3D中的Assets目錄下，找到資源文件后將其設(shè)置為Prefabs（預(yù)置體），預(yù)置體是可以重復(fù)使用的游戲?qū)ο?，所有的預(yù)置實(shí)例都指向原始預(yù)置，修改預(yù)置后改動(dòng)的內(nèi)容可應(yīng)用到相關(guān)實(shí)例上。最后，在Unity3D中搭建迷宮，并將其他模型放到游戲場景中的合適位置。

　　2.1.2場景的顯示

　　Unity3D內(nèi)置渲染引擎，在場景中設(shè)置照相機(jī)和燈光（平行光、點(diǎn)光源等），能將游戲中的場景顯示出來。場景設(shè)計(jì)圖如圖2所示。　

　　2.1.3場景的漫游

　　Unity3D引擎內(nèi)置MonoDevelop編輯器，本系統(tǒng)所用語言是JavaScript和C#。為了實(shí)現(xiàn)控制賽車在場景中漫游的功能，需為賽車添加控制移動(dòng)的JS腳本，并讓照相機(jī)隨賽車一起移動(dòng)?？刂埔苿?dòng)的關(guān)鍵代碼如下：

　　if(Input.GetKey(KeyCode.W))

　　{

　　this.transform.Translate(Vector3.forward*Time.

　　deltaTime*-MoveSpeed);

　　}

　　if(Input.GetKey(KeyCode.A))

　　{

　　this.transform.Translate(Vector3.left*Time.

　　deltaTime*-MoveSpeed);

　　}

　　2.1.4場景視角的轉(zhuǎn)換

　　對(duì)視角移動(dòng)起主要影響作用的是鼠標(biāo)移動(dòng)的快慢與相機(jī)上下左右旋轉(zhuǎn)的匹配程度、相機(jī)視角的角度控制以及相機(jī)的起始角度、方向靈敏度、上下最大視角與鼠標(biāo)移動(dòng)快慢（增量）。控制視角移動(dòng)的關(guān)鍵代碼如下：

　　void Update ()

　　{

　　//根據(jù)鼠標(biāo)移動(dòng)的快慢(增量), 獲得相機(jī)左右上下旋轉(zhuǎn)的角度(處理X)

　　float rotationX = transform.localEulerAngles.y + Input.GetAxis("Mouse X") * sensitivityX;

　　rotationY += Input.GetAxis("Mouse Y") * sensitivityY;

　　rotationY = Mathf.Clamp (rotationY, minimumY, maximumY);

　　transform.localEulerAngles=new Vector3(-rotationY, rotationX, 0);

　　}

　　將代碼綁定到攝像機(jī)上，即可控制相機(jī)視角轉(zhuǎn)換，由于迷宮場景與相機(jī)一同移動(dòng)，所以通過控制鼠標(biāo)移動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)迷宮場景的視角轉(zhuǎn)換。

　　2.1.5碰撞檢測

　　場景漫游過程中，為防止“穿墻而過”，需給每一個(gè)物體添加碰撞檢測組件。碰撞體分為不同類型，迷宮場景添加Mesh Collider，賽車、輪胎添加Box Collider。例如圖2（b），為防止賽車從地板掉落，需給地面和賽車添加碰撞體。

　　圖形界面事關(guān)系統(tǒng)的友好度，在Unity3D中，用GUI類進(jìn)行圖形界面的設(shè)計(jì)，其提供了許多界面的高級(jí)控件，如Label，Button等。界面所用的圖片由美工用PhotoShop制作完成。游戲界面如圖3所示。

　　圖3(a)是開始界面，設(shè)有開始和幫助按鈕，點(diǎn)擊開始按鈕進(jìn)入游戲場景，點(diǎn)擊幫助按鈕會(huì)展示游戲規(guī)則和過關(guān)秘訣。圖3(b)是恭喜過關(guān)界面，會(huì)顯示獲得寶藏?cái)?shù)、所用時(shí)間和獲得總分情況，并設(shè)有結(jié)束按鈕和下一關(guān)按鈕。系統(tǒng)還設(shè)有過關(guān)失敗界面，只包括結(jié)束按鈕，并顯示獲得寶藏?cái)?shù)。界面的實(shí)現(xiàn)利用JS腳本進(jìn)行編寫，變量放在Update中，開始界面關(guān)鍵代碼如下：

　　GUI.DrawTexture(Rect(0,0,Screen.width,Screen.height),startTexture);

　　GUI.skin.label.font = customFont;

　　if(GUI.Button(Rect(0.5*Screen.width-90,0.5*Screen.height+200,130,50),""))

　　{

　　Application.LoadLevel("scene");//進(jìn)入游戲場景

　　}

　　2.3寶藏收集功能的實(shí)現(xiàn)

　　本模塊實(shí)現(xiàn)寶藏的收集功能，其功能都是通過賽車和輪胎的碰撞產(chǎn)生的，碰撞后會(huì)使輪胎消失、產(chǎn)生輪胎型號(hào)等信息，而且發(fā)出粒子特效和聲音特效。最后，添加計(jì)分和計(jì)時(shí)功能，碰撞一次分?jǐn)?shù)加一，增強(qiáng)了玩家在游戲中的成就感和真實(shí)感。

　　粒子系統(tǒng)是由形狀簡單的眾多粒子形成的一個(gè)不規(guī)則的物體，這些粒子具有位置、大小、顏色、透明度、生命周期等屬性［11-13］。首先新建一個(gè)粒子發(fā)射器，設(shè)置好粒子的屬性，為了編程的方便，將其變?yōu)镚ameObject類型，即先將粒子發(fā)射器拖到Hierarchy面板，再拖放到Project面板中。用相同的思路，聲音特效的添加也是將音頻轉(zhuǎn)化成GameObject類型。關(guān)鍵代碼如下所示：

　　var explosionEnemy_bl:GameObject;//定義音頻

　　var effect : GameObject;//定義粒子特效

　　function OnCollisionStay(collisionInfo : Collision)

　　{

　　Destroy (gameObject);//碰撞后輪胎消失

　　Instantiate(explosionEnemy_bl,transform.position,transform.rotation);//生成聲音

　　Instantiate(effect,transform.position,transform.

　　rotation);//生成粒子特效

　　}

　　將生成的GameObject類型的粒子發(fā)射器和音頻分別賦給對(duì)應(yīng)變量，即完成特效的添加。

　　2.4網(wǎng)頁版本的發(fā)布

　　Unity3D引擎支持多平臺(tái)發(fā)布，可發(fā)布為Windows單機(jī)版、WindowsWeb版、Android、IOS等多個(gè)版本。系統(tǒng)通過Unity3D發(fā)布為網(wǎng)頁版，打開File →Build Settings，添加游戲場景，選中發(fā)布的版本。最后，點(diǎn)擊Build會(huì)生成一個(gè)包含html和unity3d格式的可執(zhí)行文件的文件夾。點(diǎn)擊html格式的可執(zhí)行文件，游戲可以在聯(lián)網(wǎng)的條件下用Unity Web Player插件在各種瀏覽器中打開。

　　網(wǎng)頁版發(fā)布后，發(fā)現(xiàn)UI界面與美工制作的圖片相比顯示不清晰，解決方法是將圖片類型改成Advance，然后去掉generate mip maps，并將Filter Mode改為Point。

3結(jié)束語

　　本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了三維頁游的開發(fā)。對(duì)游戲關(guān)卡、粒子系統(tǒng)、聲音系統(tǒng)、碰撞檢測、計(jì)分計(jì)時(shí)等功能進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，三維游戲場景真實(shí)立體，帶給玩家一種美好的視覺體驗(yàn)，系統(tǒng)運(yùn)行流暢，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。游戲的交互性方面還比較簡單，還需要在交互上做深入的研究。

參考文獻(xiàn)

　　［1］ 馮科融,王和興,連加美，等.基于HTML5的3D多人網(wǎng)頁游戲?qū)崿F(xiàn)方案［J］.微型機(jī)與應(yīng)用,2013,32(1):46.

　　［2］ 王峰.基于二維網(wǎng)頁游戲的仿三維畫面研究［J］.藝術(shù)教育,2013（4）:132133.

　?。?］ 吳少軍.網(wǎng)頁游戲開發(fā)新趨勢與新技術(shù)漫談［J］.當(dāng)代教具理論與實(shí)踐,2012,4(6):175176.

　　［4］ 陳小嵐,宋刊.基于Unity3D的多平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)打字游戲的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.教育信息技術(shù),2015(1):111113.

　?。?］ 溫建華,高海峰.一種基于P2P的大規(guī)模在線游戲結(jié)構(gòu)［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件,2008,25(4):118119.

　　［6］ 張賜,吳健平.基于AE的校園房產(chǎn)三維GIS系統(tǒng)開發(fā)與研究［J］.計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展,2011,21(2):215218.

　?。?］ 李建微,陳新,黃週祥.可擴(kuò)展的MMORPC游戲框架的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展,2012,22(2):15.

　?。?］ 伍傳敏,張帥,邱錦明.基于Unity3D的FPS游戲與開發(fā)［J］.三明學(xué)院學(xué)報(bào),2012,29(2):3540.

　　［9］ 鄭磊,楊旭波,包子建.基于三維網(wǎng)頁技術(shù)的Unity3D教學(xué)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.上海:上海交通大學(xué),2013.

　　［10］ 范昭煒,萬華根,高曙明.基于流的實(shí)時(shí)碰撞檢測算法［J］.軟件學(xué)報(bào),2004,15(10):15051514.

　　［11］ 陳顯軍,李心穎,湛永松.GPU支持下基于粒子系統(tǒng)編輯器的特效技術(shù)研究［J］.工程圖學(xué)學(xué)報(bào),2011(6):7781.

　　［12］ 汪繼文,胡文平,金余峰.基于粒子系統(tǒng)的8字動(dòng)態(tài)煙花仿真［J］.計(jì)算機(jī)仿真,2010,27(10):211214.

　?。?3］ 李海,汪繼文.基于粒子系統(tǒng)的位置可控有聲煙花模擬［J］.微型機(jī)與應(yīng)用,2013,32(9):3234.