王 洋 王元鴻 胡志慧*

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院 電氣與信息工程學(xué)院，湖北 十堰 442000）

中國游戲市場持續(xù)增長，用戶體量進(jìn)入存量博弈。中國游戲市場規(guī)模在過去的幾年保持高速增長，行業(yè)銷售規(guī)模逐年有明顯突破。與此同時，游戲在不同平臺中發(fā)行的頻率越來越高，從客戶端到網(wǎng)頁端，從網(wǎng)頁端到移動端，越來越多的平臺對游戲行業(yè)的支持變得友好。高速高頻的移動處理器，速度快、延遲低的5G 網(wǎng)絡(luò)，這些先進(jìn)的科技催生出越來越多的游戲，在此其中，網(wǎng)絡(luò)游戲也得以有更好的游玩體驗。因此游戲行業(yè)在中國會成為互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的重頭，將會帶來持久的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和良好的就業(yè)前景。

游戲開發(fā)在各國都有很大的技術(shù)和游戲交流圈，每當(dāng)有游戲發(fā)布或預(yù)熱宣傳，都會引起一次不小的討論，這會涉及到游戲開發(fā)技術(shù)的運(yùn)用和硬件技術(shù)突破。游戲開發(fā)不僅有計算機(jī)專業(yè)人才研究，也需要藝術(shù)、文學(xué)、哲學(xué)以及數(shù)學(xué)工作者的參與，游戲美術(shù)描繪了游戲表現(xiàn)、游戲音樂烘托游戲氛圍、心理學(xué)哲學(xué)洞悉玩家內(nèi)心、游戲文學(xué)闡述玩家游戲情節(jié)，數(shù)學(xué)模型用以提升游玩反饋。諸多行業(yè)參與進(jìn)游戲開發(fā)，所以這個行業(yè)作為IT 行業(yè)是一個融合技術(shù)與藝術(shù)的熱門行業(yè)。

1 游戲插件

本文開發(fā)研究的網(wǎng)絡(luò)游戲基于Unity 引擎實現(xiàn)，它具有強(qiáng)大的圖形接口和資源優(yōu)化方案，豐富的游戲資源和功能性插件。Unity 采用組件模式開發(fā)，一般開發(fā)模式完全基于代碼實現(xiàn)，與虛幻4 的藍(lán)圖比較上手容易、進(jìn)階難，要實現(xiàn)復(fù)雜效果耗時較長[1]。雖然自身也有一些集成開發(fā)功能，但也得依賴于現(xiàn)有的插件。其中為了解決高級效果的開發(fā)時長問題，一般會采用發(fā)布版的插件。

1.1 卡通著色器

“unity-chan! ”和“RealToon”這兩款資源包中包含了二次元次時代卡通渲染，當(dāng)前游戲中的主要角色模型都使用其中的著色器進(jìn)行渲染的。上述的MMD4Mecanim 插件基礎(chǔ)著色器也是基于“unity-chan!”插件實現(xiàn)的[2]。圖1 將模型的顏色進(jìn)行梯度區(qū)分，去掉高光和投影色，通過渲染最主要的關(guān)鍵特征，包括不同于真實感渲染的藝術(shù)化光影效果以及輪廓描邊，并將物體受光照的顏色從多色階降到低色階，減少顏色的豐富程度。

圖1 卡通著色器效果圖

1.2 毛發(fā)物理

在“unity-chan!”插件中，實現(xiàn)了頭發(fā)隨運(yùn)動者的物理狀態(tài)進(jìn)行自由擬真擺動，同時實現(xiàn)了毛發(fā)體積碰撞，在理想情況下可以防止頭發(fā)和身體的碰撞器穿模。該插件組件參數(shù)調(diào)整起來難度很大，完全模擬毛發(fā)物理效果還是比較難的。

1.3 動態(tài)天氣系統(tǒng)

系統(tǒng)的一些較為開放的場景采用了“TENKOKU Dynamic Sky”插件，該插件通過豐富的參數(shù)設(shè)置非常方便的實現(xiàn)了動態(tài)天氣系統(tǒng)，會根據(jù)時間和時間縮放來隨意控制天氣變化。插件同時實現(xiàn)了天氣變化帶來的環(huán)境變化，包括了光照變化、太陽光運(yùn)動陰影變化、環(huán)境音效、隨機(jī)天氣效果等技術(shù)。其中使用了動態(tài)的天空盒來計算光照角度和云霧變化，同時雨水、雪花、風(fēng)速效果并非是粒子特效，而是真實的物理效果，可以和游戲物體進(jìn)行交互，圖2 為兩張同時間流逝下的天氣變化圖。

圖2 動態(tài)天氣效果對比圖

1.4 角色扮演攝像機(jī)系統(tǒng)

“Simple RPG Camera”這個插件是專門為RPG 游戲的攝像機(jī)設(shè)計的，3D 游戲的角色攝像機(jī)需要與角色操作進(jìn)行綁定，使用基礎(chǔ)的攝像機(jī)和代碼控制會顯著增加系統(tǒng)耦合，因為攝像機(jī)系統(tǒng)受多個模塊操作影響，如技能釋放無法運(yùn)動，打開UI 鎖定旋轉(zhuǎn)和鼠標(biāo)等。該插件將這些操作分離出來，攝像機(jī)并非綁定在玩家身上，而是作為一個物品單獨(dú)存在，這樣在角色控制器上不必花太多的時間去寫攝像機(jī)邏輯，同時減少了控制層級邏輯代碼量和可控參數(shù)。

1.5 粒子特效集合

游戲中使用了大量的特效插件，包括卡通特效、魔法特效（帶動作集合）、武器拖尾特效等，增加游戲玩法和畫面表現(xiàn)。特效部分屬于美術(shù)模塊，這一塊的執(zhí)行流程是先獲取大量的特效資源，之后根據(jù)需求篩選和調(diào)整特效。

2 游戲引擎技術(shù)

2.1 動畫控制器和融合樹

Unity 引擎中的動畫狀態(tài)機(jī)，使用“狀態(tài)模式”的設(shè)計模式來完整各個動作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，將代碼圖形化、更方便操作。

此外在一定情況下，玩家會同時處于多個狀態(tài)的融合，比如玩家會同時向后和左運(yùn)動，或者向前跳起來，若使用代碼實現(xiàn)融合情況下的狀態(tài)模式，是非常復(fù)雜的，動畫控制器提供和狀態(tài)融合樹，如圖3。融合樹一般會有多個維度，一般提供1、2、3維度，每個維度需要提供相對于個數(shù)的參數(shù)，這些參數(shù)來控制當(dāng)前狀態(tài)在哪些狀態(tài)之間。

2.2 反射組件和底層抽象

技能系統(tǒng)作為動作游戲中最為復(fù)雜的一部分，由于狀態(tài)很復(fù)雜，包含了技能動作、技能數(shù)值、技能釋放、特效跟隨、攻擊判定等多個流程，結(jié)合反射和抽象實現(xiàn)了多個職業(yè)的不同技能釋放和判定，并具有一定的拓展性和維護(hù)性，核心是反射添加組件和底層抽象。

圖3 狀態(tài)融合樹

結(jié)合輸入系統(tǒng)和技能快捷欄，系統(tǒng)可以很輕易地知道當(dāng)前玩家釋放了哪種技能，結(jié)合之前的數(shù)據(jù)表配置，只需要知道玩家釋放的技能ID，就可以知道當(dāng)前技能的全部信息，包括自定義的類名，通過名字組合（職業(yè)+技能類型名）得到當(dāng)前技能類的名字，通過反射并讓技能類繼承祖MonoBehavior 就可以將技能作為組件添加到玩家預(yù)設(shè)上。

抽象出來的技能不分職業(yè)和數(shù)值，針對抽象進(jìn)行設(shè)計，無非就是釋放和銷毀，而在釋放的過程中會有特效，所以將特效也抽象出來，每一個技能釋放時都會包含一個抽象的特效類，其都有派生類實現(xiàn)，在增加新的技能時，只需要繼承技能父類即可，并實現(xiàn)虛函數(shù)和抽象方法。

2.3 光子服務(wù)引擎

光子服務(wù)引擎采用配置形式啟動，將動態(tài)鏈接庫代碼寫入Windows 服務(wù)中，開發(fā)的服務(wù)端代碼在服務(wù)中運(yùn)行的好處就是，避免狀態(tài)切換被系統(tǒng)進(jìn)程關(guān)閉，運(yùn)行更安全，可自由分配系統(tǒng)資源[4]。光子服務(wù)器自帶了日志系統(tǒng)，可以對不同的服務(wù)器進(jìn)行分離式記錄，并按天對日志文件進(jìn)行拆分管理，使用特有的日志軟件進(jìn)行讀取。

3 結(jié)論

游戲開發(fā)技術(shù)不僅需要計算機(jī)相關(guān)研究人員，也需要藝術(shù)、文學(xué)、哲學(xué)以及數(shù)學(xué)工作者的參與，游戲美術(shù)描繪了游戲表現(xiàn)，游戲音樂烘托了游戲氛圍，心理學(xué)、哲學(xué)洞悉了玩家內(nèi)心，游戲文學(xué)闡述了玩家游戲情節(jié)，數(shù)學(xué)模型用以提升游玩反饋。諸多行業(yè)參與進(jìn)游戲開發(fā)，所以這個行業(yè)作為IT 行業(yè)是一個融合技術(shù)與藝術(shù)的熱門行業(yè)。