拳擊類VR 游戲的設計與實現

常馨元

（廣東技術師范大學文學與傳媒學院網絡與新媒體系，廣州510000）

0 引言

VR 的出現顛覆了傳統游戲模式，給游戲行業帶來新的發展契機。加之小說和動漫作品中對VR 游戲的描述和媒體的大肆渲染讓玩家對于VR 游戲的沉浸感體驗有了更高的期待。隨著計算機技術和動作捕捉技術以及圖形渲染技術的快速發展，VR 設備即將成熟并逐漸普及，其商業前景巨大，成為資本追逐的對象。但現在VR 游戲的發展存在內容不足、創意不足以及沉浸感欠佳等問題，游戲的體驗感逐漸成為玩家的迫切要求，簡單的操作和低清的畫面已經不能滿足玩家的需求。本文的目的在于研究VR 的交互技術以及通過藝術設計與技術結合的優化，降低VR 游戲中的不適，提升虛擬現實的感受與樂趣。

圖1 游戲邏輯圖

1 VR游戲流程設計

本文所述作品目的在于建立在一個3 維虛擬空間中的拳擊VR 游戲。根據玩家與虛擬角色的距離和虛擬角色的當前狀態，來判斷虛擬角色的受傷害情況，并且在多種狀況下虛擬角色會采取不同的反擊動作，來模擬真人的反映。整個游戲分為試打和決賽兩級模式供玩家選擇。

游戲邏輯圖如圖1 所示。

游戲流程設計包括：

（1）開始界面：3D 場景中選擇教程演示、選擇拳擊對手；

（2）教程設計：用動畫演示拳法以及格擋技巧，包括直拳、擺拳、勾拳，以及躲閃；

（3）選擇對手界面：在3D 場景中觀察三個鎖在籠子里的待選角色并進行選擇。

初始玩家手里有一把鑰匙，在VR 虛擬世界中按下手柄扳手顯示鑰匙，選擇并解鎖第一個角色。每次決賽模式除了每一局的評定分數之外都會獲得金幣，用于解鎖新角色。

2 角色設計與場景設計

曾經有一位名人說過人之所以成為人是因為其存在于腦海里的回憶，而我們的角色就是要擬人化，讓玩家感受到它是真實存在的角色，他們有自己的故事，有自己的回憶，所以形成了現在不同的性格，直觀體現在他們在待選和參與拳擊競賽的過程中的不同表現。

基于Unity3D 游戲引擎中的預設體的概念，此VR游戲的場景將由多個不同單體的重復排列組合來實現，這種設計主要出于對于游戲資源重復利用，提高程序的運行效率和節省內存空間的目的。這個原理類似于以前大家所熟知的游戲“泡泡堂”，它所有場景就是由一個個帶有不同貼圖的方塊重復排列組合形成的。在此VR 拳擊游戲中的每一個單體將被設置為一個預設體，使它成為一種可以重復使用的資源，可以創建大量的實例來達到資源重用的目的。我們也可以對單個實例物體進行修改而不影響此實例所繼承的預設體和其他實例物體，這被稱為預設體的重載，利用這一點可以讓游戲環境產生更加豐富的變化。

3 拳擊VR游戲的實現與評估

3.1 拳擊VR游戲系統的技術框架設計

拳擊VR 游戲系統是一個使用VR 技術并可以在多平臺應用的虛擬世界拳擊游戲。構架此系統主要使用了3Dmax 進行建模、Unity3D 組織游戲資源、C#程序語言實現游戲邏輯。

（1）技術介紹和設計要點

在此VR 游戲設計過程中，有以下要點：

空間規格的設計：虛擬空間規格的設計對于體驗者來說非常重要。本游戲的格局為一個拳擊臺，但是空間規格較大，周圍遠處環境為拳擊館看臺群眾。

互動模式：體驗者在游戲中如何與游戲中的角色進行互動直接影響用戶視覺和體感。游戲中使用VR游戲手柄充當拳擊手套與游戲角色進行互動。

運動模式：允許體驗者在劃定的區間內自由活動。這個需要去考慮體驗者的運動軌跡、瞬間移動等動作。其中有一句話很關鍵：“運動方式可以不真實，但不可不連貫。”

音效：音效對VR 游戲沉浸感的提升有重要作用。例如被攻擊后，體驗者的呼吸加重、心跳加速或者模擬周圍觀眾的歡呼，等等。

健康與安全：這個是最基本的游戲原則。VR 頭戴式設備長時間的佩戴，會對體驗者的脖頸帶來很重的壓力，而且容易出現眼睛疲勞、頭暈等癥狀。在游戲開始前提醒體驗者稍微擴大游戲空間，同時劃定游戲范圍，游戲設計為回合制，限制每一回合時間，為體驗者的健康與安全考慮。

（2）系統結構與游戲設定

圖2

此游戲主要是體現圖形及用戶體驗交互，系統采用了定位技術、約束、拖拽、菜單、定值等。游戲程序與用戶之間的數據傳輸主要通過VR 可穿戴設備進行，并通過程序算法進行計算，最終實現游戲邏輯，關鍵點如下：

（1）界面一致性：在體驗者開始掌握了使用方法后，相對應的操作可應用到其他相似游戲場景中，避免了體驗者的重新學習，也可降低體驗者的記憶負擔；

（2）簡單而高效：這是所有用戶體驗設計的黃金法則，設計的游戲應該是操作簡單、效果逼真；

（3）示能可見性：在游戲中界面的設計不應與現實社會有太大的反差感，從而降低體驗者需要重新適應的時間，并用對應的物理狀態暗示使用功能，讓體驗者感覺到可進行的操作；

（4）反饋：提醒游戲中存在的線索，同時針對體驗者的一些動作做出對應的響應。

此游戲系統將游戲角色設定為以下狀態中的一種：攻擊狀態、閃避狀態、被擊中狀態、移動狀態、被擊倒狀態。不同狀態有不同視覺和音效效果，比如角色處于被擊中狀態，會發出痛苦聲音或者流血，同時根據算法規則計算角色血量，當角色血量低于某一數值時，角色會切換到被擊倒狀態從而倒地，玩家勝利。

在此游戲系統中涉及到計算攻擊傷害值的問題，擊打部位不同，傷害值也不一樣，對應算法計算中會扣除傷害值相對應的血量值。拳頭位置并向對手位置進行移動的一方為攻擊方，拳頭沒有向對手出擊的一方稱之為防守方。

在擊打過程中，計算攻擊方的拳頭位置與防守方的身體部位位置來確定是否被擊中，如攻擊方的拳頭與防守方的頭部距離小于等于0，則表示擊中頭部，傷害會高于擊中胸部與腰部等位置；當攻擊方拳頭與防守方的拳頭距離小于等于0 時，則表示該回合攻擊被防守方防御，傷害值降到最低。在游戲過程中，一個回合內，如果攻擊方連續性的對防守方進行攻擊，即在一段時間內攻擊方不更換角色，則表示此次攻擊為連續攻擊，持續攻擊時間越長，對防守方造成的傷害值越大。按住VR 游戲手柄中的扳手，則下一次的攻擊為暴擊，傷害值在原有基礎上增加，暴擊有冷卻時間。

為了將體驗者帶入虛擬世界使其沉浸其中，系統也做了以下的效果：

（1）體驗者在握住游戲手柄時，3D 場景中手柄顯示為拳擊手套；

（2）在擊打過程中，使用光效和聲效模擬真實打擊效果；

（3）體驗者超過一定時間不進行攻擊，虛擬角色血量則會逐步增加，模擬拳擊比賽中對手的體力恢復現象；

（4）當出現暴擊效果時，模擬觀眾歡呼聲。暴擊頭部效果，畫面晃動模糊；

（5）當體驗者被擊中時，手柄震動，提醒體驗者采取防守措施或者閃避移動等操作；

（6）玩家血量值過低時，出現急促的心跳聲和強烈的喘息聲的音效；

（7）當體驗者被游戲模擬角色所擊倒，則屏幕短暫變為黑色，游戲結束。

3.2 拳擊類VR游戲展覽效果評價

此VR 拳擊類游戲作為廣州美術學院畢業作品中第一個VR 游戲作品，獲得優秀畢業設計，并在廣州美術學院昌崗校區美術館展出，可以現場體驗游戲，具有極強互動性，受到不同階段年齡層的參觀者歡迎，可以說展覽效果非常成功。

4 結語

VR 設備可為玩家營造“沉浸感”，也就是身臨其境的代入感。沉浸感的營造可以通過音效、實時光影、逼真的材質等諸多方式來進行，但由于資金成本和時間成本相對有限的情況之下，根據二八原則，為了達到最佳投入與產出比，實現效率最大化，要把有限的資源用在能最大程度實現提升沉浸感這一目的之上，所以本文的研究重點放在流程設計和游戲程序代碼的優化之上。

由于時間和成本局限，目前的版本雖然盡可能實現了效率的最大化，但是仍然存在諸多不足有待改善，希望之后在交互性、音效和程序優化等方面進一步完善。