周曉成

(安徽文達(dá)信息工程學(xué)院計算機(jī)工程學(xué)院,安徽 合肥 230201)

0 引 言

三維特效的虛擬交互設(shè)計是現(xiàn)代游戲中非常重要的一部分,它可以為游戲增加更多的實時反饋,提高玩家體驗和游戲樂趣。在游戲場景設(shè)計過程中,粒子特效可以模擬各種視覺效果和虛擬影像,光影和環(huán)境特效可以渲染場景的層次與氛圍,物理特效可以帶來更加真實的游戲體驗,炫彩特效可以增強(qiáng)玩家感知,使圖像更加出彩。虛擬交互設(shè)計是多方面的綜合,它需要準(zhǔn)確地將三維特效,用戶交互和物理效果等因素融合在一起,從而創(chuàng)造出令人印象深刻的游戲場景和更加豐富的游戲體驗[1]。

1 三維特效在游戲場景中的虛擬交互設(shè)計

虛擬交互設(shè)計是指在虛擬環(huán)境中設(shè)計和構(gòu)建用戶與虛擬現(xiàn)實環(huán)境的交互界面和互動方式。虛擬交互設(shè)計的關(guān)鍵是要了解用戶需求和場景,根據(jù)此設(shè)計合適的交互方式和交互元素。同時,場景、動作、模型、光效等方面的設(shè)計也至關(guān)重要,這些因素不僅決定了用戶的虛擬體驗,也會影響交互設(shè)備的逼真程度和交互響應(yīng)的平滑度。三維特效的應(yīng)用和虛擬交互設(shè)計的技術(shù)方法有很多,具體內(nèi)容和說明如表1所示。

表1 三維特效的應(yīng)用和虛擬交互設(shè)計中常用的技術(shù)方法和說明

游戲場景設(shè)計是游戲制作中非常重要的一環(huán),它不僅僅是游戲視覺效果的呈現(xiàn),更是給玩家?guī)沓两泻颓楦畜w驗的重要元素。在Unity中進(jìn)行游戲場景設(shè)計過程中,第一,要確保視覺效果協(xié)調(diào)統(tǒng)一;第二,要注意區(qū)域分明、互相銜接自然;第三,要注重設(shè)計元素的多樣化;第四,要注意空間布局的合理性;第五,具有良好的光照效果設(shè)計[2]。

Unity是一款適用于2D和3D游戲的跨平臺游戲引擎,它為游戲開發(fā)者提供了豐富的工具和資源來創(chuàng)建各種各樣的游戲場景。在設(shè)計游戲場景時,還需要考慮游戲玩法、目標(biāo)、故事情節(jié)等方面,以確保游戲場景符合游戲的主題和玩家期望。Unity游戲場景設(shè)計的基本流程和步驟如表2所示[3]。

表2 Unity游戲場景設(shè)計流程和功能

Unity中特效是游戲場景重要的一部分,能夠增加游戲的觀賞性,為游戲帶來更好的視覺效果。Unity中特效的常見分類和類型主要有粒子特效、燈光特效、霧和天氣特效、動態(tài)物理特效、炫彩特效、GUI界面特效等效果,不同類型的特效設(shè)計在游戲場景設(shè)計過程中有重要的畫面表現(xiàn)作用和場景渲染效果。

2 粒子特效——基于鼠標(biāo)點(diǎn)擊事件的火焰特效

使用粒子系統(tǒng)創(chuàng)建的效果,如火焰、煙霧、爆炸等,虛擬世界中常見的物理現(xiàn)象都能通過粒子特效來模擬實現(xiàn)?；?Unity 的 C# 代碼示例,用于在鼠標(biāo)單擊時在屏幕上實例化一個包含ParticleSystem組件的GameObject,并播放其粒子特效,具體實現(xiàn)的主要代碼如下所示(省略命名空間)。

public GameObjectparticlePrefab; // 粒子特效預(yù)制體

public Camera mainCamera; // 主攝像機(jī)

void Start(){if (!mainCamera)

{mainCamera = Camera.main; // 如果mainCamera為空,則使用場景中的主攝像機(jī)}}

void Update(){ if (Input.GetMouseButtonDown(0)) // 如果檢測到鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊事件

{Vector3 mousePos = Input.mousePosition; // 獲取鼠標(biāo)坐標(biāo)

mousePos.z = 10; // 調(diào)整 z 坐標(biāo)(相機(jī)與屏幕的距離)

Vector3 objectPos = mainCamera.ScreenToWorldPoint(mousePos); // 將屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)

Instantiate(particlePrefab, objectPos, Quaternion.identity); // 實例化一個新的粒子特效GameObject,播放其動畫}}

其中,particlePrefab是一個包含ParticleSystem組件的預(yù)制體,可在 Unity 編輯器中創(chuàng)建。mainCamera是場景中用于渲染的攝像機(jī)對象(默認(rèn)為主攝像機(jī))。在 Update() 函數(shù)中,可以檢測到鼠標(biāo)左鍵的點(diǎn)擊事件,然后將其轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo),并在該位置實例化一個新的粒子特效對象,運(yùn)行場景在視圖中依次點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵,可以實例化生產(chǎn)火焰特效。特效的生成和播放效果,還可以根據(jù)具體場景進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整,例如可以通過播放時間的設(shè)定,在火焰特效播放一段時間后自動銷毀,以優(yōu)化程序的運(yùn)行速度和效率。

3 燈光特效——不同條件狀態(tài)下的燈光色彩變化

Unity中的貼圖、光效等配合燈光組成,能夠創(chuàng)造不同尋常的氛圍和效果。這可以為不同場景增添一份特殊的情感色彩,能夠吸引玩家的目光?；赨nity 的 C# 代碼示例,用于在不同的條件下改變燈光顏色,具體實現(xiàn)的主要代碼如下所示。

public Light targetLight; // 目標(biāo)燈光對象

public Color normalColor = Color.white; // 正常狀態(tài)下的顏色

public Color dangerColor = Color.red; // 危險狀態(tài)下的顏色

void Update(){bool inDanger = CheckDangerCondition();// 檢測觸發(fā)條件

if (inDanger) {targetLight.color = dangerColor; }// 根據(jù)觸發(fā)條件,改變燈光顏色

else{ targetLight.color = normalColor; }}

boolCheckDangerCondition(){return targetLight .transform .position .y<= 1; }

以上代碼中,創(chuàng)建了一個名為“LightColorChanger”的腳本。該腳本中包含一個引用要改變顏色的燈光對象“targetLight”,以及正常狀態(tài)下的顏色“normalColor”和危險狀態(tài)下的顏色“dangerColor”。在“Update”函數(shù)中,使用一個名為“CheckDangerCondition”的函數(shù)來檢測是否滿足危險條件。如果滿足危險條件,將“targetLight”的顏色設(shè)置為“dangerColor”,否則將其設(shè)置為“normalColor”。為場景中的燈光做一個在Y軸往復(fù)運(yùn)動的循環(huán)動畫,Y軸動畫的取值范圍為0.5-1.5之間,運(yùn)行場景效果可以觀察,當(dāng)燈光Y軸坐標(biāo)大于1的時候,場景燈光照明效果顯示為白色;當(dāng)燈光Y軸坐標(biāo)小于或者等于1的時候,場景燈光照明效果顯示為紅色。

4 霧和天氣特效——雨雪與晝夜交替動畫設(shè)計

霧和天氣特效主要是營造氛圍和氣氛的特效,如雨、雪、夜、白天、陽光等,為游戲提升了更加真實的感覺。這里使用了兩個公共方法:”SwitchToRain”和”SwitchToSnow”,分別用于切換到雨天和雪天,基于 Unity 的 C# 代碼示例,用于在晝夜交替和切換雨雪特效,具體實現(xiàn)的主要代碼如下所示。

public ParticleSystemrainParticle, snowParticle; // 雨粒子系統(tǒng)和雪粒子系統(tǒng)

public Light daylight, nightLight; // 白天燈光和夜晚燈光

public float duration = 10f; // 晝夜交替時間

private bool isDay = true; // 是否是白天

void Start(){StartCoroutine(SwitchDayAndNight());}

IEnumeratorSwitchDayAndNight()

{ while (true) { yield return new WaitForSeconds(duration);

isDay = !isDay;

dayLight.enabled = isDay;

nightLight.enabled= !isDay; }}

public void SwitchToRain(){if (rainParticle != null){rainParticle.Play();}

if (snowParticle != null) {snowParticle.Stop();}}//下雨特效的播放與實現(xiàn)

public void SwitchToSnow(){if (snowParticle != null) {snowParticle.Play();}

if (rainParticle != null) {rainParticle.Stop();}}//下雪特效的播放與實現(xiàn)

在這段代碼中,首先定義了兩個Light類型的變量,分別表示白天和夜晚的燈光。然后定義了一個duration變量,表示晝夜交替的時間間隔。接著定義了一個isDay變量,用于記錄當(dāng)前是否是白天。在Start方法中,啟動一個協(xié)程,用于控制白天和夜晚的切換。在協(xié)程中,使用yield return new WaitForSeconds(duration)來等待一段時間,然后切換白天和夜晚的燈光。通過dayLight.enabled和nightLight.enabled來控制燈光的開啟和關(guān)閉。SwitchToRain()和SwitchToSnow()兩個方法,需要在UI界面中,跟兩個按鈕的點(diǎn)擊事件建立關(guān)聯(lián),這樣點(diǎn)擊運(yùn)行場景中的按鈕,就可以實現(xiàn)下雨特效和下雪特效的切換播放效果。

5 動態(tài)物理特效——基于物理按鍵的炮彈射擊特效

動態(tài)物理特效包括彈射、位移、旋轉(zhuǎn)等物理行為,可以制作出飛碟、坦克、武器重?fù)舻葎討B(tài)特效?；?Unity 的 C# 代碼示例,用于通過按下鍵盤發(fā)射炮彈并播放發(fā)射特效,具體實現(xiàn)的主要代碼如下所示。

public ParticleSystemlaunchEffect; // 發(fā)射特效

public GameObjectbulletPrefab; // 炮彈預(yù)制體

public Transform firePoint; // 發(fā)射位置

public float launchForce = 500f; // 發(fā)射力度

void Update(){ if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space)){launchEffect.Play();// 播放發(fā)射特效

GameObject bullet = Instantiate(bulletPrefab, firePoint.position, firePoint.rotation);

Vector3 launchDirection = firePoint.forward; // 計算發(fā)射方向并給炮彈施加力量

bullet.GetComponent().AddForce(launchDirection * launchForce, ForceMode.Impulse); }}

在代碼中,首先創(chuàng)建了一個“PlayerController”腳本,用于控制玩家發(fā)射炮彈。在“Update”函數(shù)中,通過檢測玩家是否按下了空格鍵,如果是,則播放發(fā)射特效并實例化炮彈對象。接著,進(jìn)行計算發(fā)射方向,并在該方向施加力量,從而發(fā)射炮彈。在播放特效和實例化炮彈之前,需要先在代碼中設(shè)置好相關(guān)預(yù)制體和發(fā)射位置,具體可以在 Inspector 窗口中進(jìn)行設(shè)置。在代碼示例中,使用了一個名為“l(fā)aunchEffect”的ParticleSystem對象來播放發(fā)射特效,使用了一個名為“bulletPrefab”的GameObject對象作為炮彈預(yù)制體,可以根據(jù)需要添加銷毀腳本以優(yōu)化內(nèi)存顯示,并使用了一個名為“firePoint”的 Transform 對象作為發(fā)射位置。

6 炫彩特效——魔法攻擊與防御特效設(shè)計

炫彩特效通常是無法用現(xiàn)實中的物理過程來解釋的效果,它們可以增加游戲場景的華麗程度,如魔法的光芒、閃光彈等。基于 Unity 的 C# 代碼示例,用于實現(xiàn)魔法攻擊特效與防御特效的腳本,具體實現(xiàn)的主要代碼如下所示。

publicGameObjectmagicAttack;

publicGameObject defense;

public void SwitchToMagicAttack(){magicAttack.SetActive(true);

defense.SetActive(false);} // 切換到魔法攻擊特效

public void SwitchToDefense(){magicAttack.SetActive(false);

defense.SetActive(true);}// 切換到防御特效

將此腳本附加到具有魔法攻擊效果和防御效果的游戲?qū)ο笊?。然?將魔法攻擊和防御效果附加到對應(yīng)的GameObject中,并在腳本的公共字段中分配到相應(yīng)的GameObject。接下來,需要在UI界面上創(chuàng)建兩個按鈕來觸發(fā)這兩個方法?？梢栽赨I上放置兩個按鈕,并在按鈕的點(diǎn)擊事件中調(diào)用上面的兩個方法,將腳本附加到UI游戲?qū)ο笊?并在每個按鈕上附加相應(yīng)的OnClick事件。將MagicAttackDefenseSwitch組件分配到magicAttackDefenseSwitch變量中,以確保在按鈕單擊時可以調(diào)用正確的方法。

7 結(jié) 語

Unity三維特效虛擬交互設(shè)計是一種融合了三維特效和交互設(shè)計的技術(shù)組合,這種交互方式可以為用戶帶來更加生動、逼真的虛擬世界體驗,并提高虛擬世界的藝術(shù)和創(chuàng)意性,Unity游戲特效設(shè)計在游戲中起著非常重要的作用。首先,游戲特效能夠增加游戲的可玩性和樂趣。特效可以讓游戲中的動作更具視覺和聽覺沖擊力,讓玩家更加沉浸在游戲中,增強(qiáng)游戲的娛樂性和體驗感。其次,游戲特效設(shè)計可以提高游戲視覺效果和品質(zhì)。根據(jù)游戲發(fā)行商的需求,特效可以用來制造高清晰度的畫面和精細(xì)的影像效果,同時,對于一些需要模擬現(xiàn)實場景的游戲,利用特效技術(shù)可以更好地呈現(xiàn)出游戲的世界觀。最后,游戲特效設(shè)計對于游戲的推廣也非常重要。特效能夠產(chǎn)生強(qiáng)烈的視覺沖擊,吸引玩家的注意力,增強(qiáng)游戲的曝光度,從而幫助游戲更加成功的推出市場。另外,Unity游戲特效設(shè)計也可以為游戲開發(fā)者提供更好的創(chuàng)作自由度和創(chuàng)作獨(dú)立性。