基于虛幻引擎的垃圾分類游戲設計與制作

王娜

（衡水學院物理與電子信息系 河北省衡水市 053000）

伴隨國內經濟的高速發展，環境污染逐漸成為阻礙經濟可持續發展的問題。從2005年“綠水青山就是金山銀山”的環保頂層設計理念，到2019年 “開展廣泛的教育引導工作，讓廣大人民群眾認識到實行垃圾分類的重要性和必要性，通過有效的督促引導，培養垃圾分類的好習慣，為綠色發展、可持續發展作貢獻”的號召人人從自我做起的實際行動。人們意識到垃圾分類的重要性。面對網頁的圖文宣傳、短視頻播放、小區張貼的宣傳畫等宣傳形式，很多人表示容易接受，但不容易記憶。究其內在原因是在被動的接受信息傳輸式教育的同時，人們并未進行主動的知識建構與輸出，所形成的短時記憶并未轉化為長時記憶。如何更好的幫助人們進行垃圾分類知識的重構，實現垃圾分類知識的輸入和主動有效輸出的進行，是當前科普宣傳需要解決的重要問題。如何讓人們在學習垃圾分類知識的同時，又能短時間內輸出呢？美國教育家杜威提出的“做中學”，將認知和行為統一的教育理念，即邊學習邊實踐的教學效果最佳。然而如何實現既能緩解人們面對垃圾實物的各種不適感，又能盡可能全面的進行練習呢？垃圾是不被需要的固體或流體，存在或對人體有害、或氣味不佳等問題，創設一個令人愉悅的學習垃圾分類的環境在真實世界中很難實現，且在真實世界中不正確的垃圾分類操作，會帶來更多的問題，因此基于虛擬現實的教育游戲是一個不錯的解決方案。

虛擬現實技術可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統。該系統利用計算機生成模擬環境，是多源信息融合、交互式的三維動態視景和實體行為的系統仿真，使用戶沉浸在虛擬環境中[1]。基于虛擬現實技術能夠產生現實感、實現人機交互的特點，能夠讓人們沉浸于構建的虛擬環境中：在調動玩家視覺、聽覺、觸覺等感官基礎上，讓玩家能夠在游戲的過程中，逐步了解垃圾的分類知識，減少了傳統宣傳方式的單一信息輸入，增加了信息輸出，并規避了面對垃圾的嗅覺、觸覺不適感和可能存在的潛在危險——劃傷、中毒等，提高了垃圾分類知識的學習效果。故項目采用虛擬現實技術設計并制作了一款垃圾分類的教育游戲。

1 游戲分析

教育游戲需要具備科學性、教育性和娛樂性的特征，故在保證垃圾分類知識的科學性前提下，需要根據玩家本身的特征，在學習理論和教育理論的支撐下，設計符合其認知規律的關卡設定。因很難實現全體年齡段的覆蓋，因此本款游戲主要將兒童、青少年作為主要的潛在玩家，根據其認知特征，進行游戲風格、關卡設定、環境搭建、UI 界面設計、圖像素材處理、交互設計等方面的思考。虛擬現實類游戲的沉浸感是基于設備與環境的，需要借助三維軟件3Dsmax 制作垃圾模型、部分場景環境模型的搭建，借助虛幻引擎提供的部分場景完善整個游戲環境和交互的實現。

2 游戲設計與制作

2.1 界面設計

游戲界面指游戲軟件的用戶界面，包括游戲畫面中的按鈕、動畫、文字、聲音、窗口等與游戲用戶直接或間接接觸的游戲設計元素。[2]對于兒童及青少年而言，對于目標的關注更為發散，專注力需要引導（圖1）。

初始界面，游戲的初始界面設計比較簡潔，腳下是空曠的陸地、身旁是隨風拂動的松樹、一盞閃爍的球燈，廣袤的星空中一輪圓月，除此之外就是一個傳送輪和一個黑色的屏幕，因此玩家可選的項目很少，要么點開屏幕看看，要么點擊傳送輪。

第一關的界面，設計中采用了卡通積木風，進入界面后映入視線的是生命值、卡通風的場景，寫實風格的垃圾桶分外的顯眼，這樣軟性的引導玩家進入游戲，了解大致規則。對于垃圾的設計主要偏向扁平風格設計，模型主要以純色的三維模型形式，打破玩家對環境感知模式的框架，實現游戲的目標引導。

傳送輪，作為不同關卡的傳送界面，包含兩部分，一部分是轉送輪的形體，與游戲初始界面保持了一致，幫助玩家學習并建立游戲認知；另一部分是得分顯示，得分用分值表示，進度條表現的生命值，紅色部分表示的現存生命值，白色部分表示因操作失誤失去的生命。

第二關的界面，風格設計偏向寫實風格，借助部分虛幻引擎的場景模型進行構建，使玩家從卡通世界轉移到偽真實世界。設計潛在意圖是讓玩家對垃圾分類的認知，從虛擬卡通世界中垃圾分類轉到真實世界，意圖讓玩家思想意識上產生轉變，垃圾分類不止存于夢幻卡通世界，是真是存于現實中，需要實際行動起來。垃圾、傳送輪、垃圾箱延續第一關的形態，保持對垃圾視覺認知的一致性（圖2）。

第三關的界面設計走的是油畫寫意風，采用了虛幻引擎免費提供的場景，用油畫寫意的風格，給玩家不同的視覺刺激，且整體色調采用偏土黃色，使之產生思想上的升華感，即垃圾無論是在卡通世界、寫實世界還是寫意理想世界都是不協調，應該及時處理，投放到合適的垃圾桶內，以維護環境的美感（圖3）。

圖1：界面設計1

圖2：界面設計2

圖3：界面設計3

2.2 交互設計

交互設計就是創建一系列人與產品，服務或者系統之間的對話，來達到順暢溝通的目的。[3]玩家通過游戲的交互式設計，與游戲進行交流對話。本款游戲是以正確區分生活類垃圾的種類為目的的教育游戲，旨在通過玩家與虛擬環境進行交互，習得生活垃圾屬性的知識。

第一人稱視角的選擇，結合虛擬現實游戲本身沉浸性的特點，本款游戲選擇了第一人稱視角，一方面便于玩家產生沉浸感，需要對攝像機的高度、坐標進行調整，利用攝像機模擬玩家的眼睛，因玩家定位于兒童及青少年，在攝像機高度和環境模型比例方面設定時，考慮到玩家現實生活中，常常采用仰視的方式觀察世界的現狀，游戲設置高度相對較低以復現玩家真實世界的視角，促使其更快的融入游戲世界；另一方面減輕游戲的體量，如果采用第三人稱，游戲整體需要增加故事線和人物，增加了研發的時間和游戲本身體量，改變了最初簡潔的設計理念。

關卡內的交互設計，熟知垃圾的分類屬性是本次游戲設計的最終目的，如何幫助玩家建立正確的認知，又不會像市面上部分垃圾分類游戲那樣，因機械投擲而產生疲憊感和厭煩感呢？本游戲的三個關卡內的功能交互設計上保持了一致性，即在關卡內尋找垃圾，投放置垃圾桶內，放置正確分數值加1 分，否則垃圾彈出垃圾桶的同時生命值減1 分。通過分值逐關增加，生命值保持不變，在生命值不為0 且分數達到最高分時通關，未達到分數最高值時生命值為0 則通關失敗，通過失敗會強制玩家觀看垃圾分類知識短視頻，然后回到關卡起始點重新開始。為增加游戲的趣味感，每個關卡的短視頻的內容和風格均不同，從視覺上重新刺激玩家。觀看垃圾分類知識視頻時，主要調動玩家的視覺和聽覺，緩解游戲過程的肢體的疲憊和心理上的挫敗感，激發其再次嘗試的意愿。玩家在關卡內不止可以看到垃圾、垃圾桶這些通關必需品，還能在環境中漫游，感受環境的優美，體驗垃圾的不和諧感，產生主動拾取垃圾的想法，培養玩家拾取的垃圾習慣

關卡間的交互設計，本款游戲建立了6 個游戲場景，分別是游戲主界面1 個、二級界面5 個，采用場景界面跳轉的方式，實現游戲場景的切換。這樣在一定程度上減少玩家跳轉的時間成本，增加游戲的可玩度。在關卡跳轉設計上，采用聲音加模型的形式引導玩家：主界面上，噴射著粒子的藍色傳送輪在暗色的環境中很突兀，玩家可以很快發現，繼而注意到旁邊的文字“Firstlevel”，使用游戲手柄點擊后，跳轉到第一關，習得關卡的跳轉方式。環境中發現傳送輪比較難，如何提示玩家呢？每一關達到通關分值后，在聲音的提示的同時傳送輪出現，傳送輪與開始界面保持一致，且色彩、造型上與環境有較大區別，便于玩家發現。玩家在尋找傳送輪的時候能夠漫游場景環境，從而激發玩家內心對環境保護的強烈愿望。

2.3 反饋機制設計

虛擬現實游戲之所以較網頁圖文視覺信息、視頻視聽覺信息更能吸引受眾，是因為一方面，游戲過程中玩家需要帶著頭顯，在視聽信息的傳輸過程中，需要調動觸覺與游戲內容互動從而獲得通關，這從多個維度調動玩家的感覺器官，提升信息的輸入效度；另一方面，以玩家為中心，設計反饋機制，既包含獎勵又包含懲罰。在設計的過程中論證了集中不同的方案，結合虛擬現實游戲需要使用手柄的特點，舍棄通過在線答題獲取生命值獎勵等方案們，實現以玩家體驗為中心，提升游戲的易玩度和趣味性。游戲中玩家正確投入垃圾后，垃圾消失，紅色的分值增加，玩家可以看到與通關要求的距離，增強通關的迫切性心理。如果錯誤投擲后，系統發出警報聲，同時垃圾如同被人從垃圾桶中擲出一般射向玩家，給予玩家較強的視覺刺激，激活玩家斗志和大腦皮層，強化玩家的好勝心。

3 效果評價

項目完成后，在大學校內測評時，大學生給出了一些修改意見，進行修改后。隨后分邀請6～15 歲的小玩家進行體驗，對于游戲中強制觀看學習視頻部分、關卡設置給予很高的評價，他們很喜歡這種不同于教室上課傳輸知識，類似于個人在獨立世界中探險的游戲形式，分別在游戲前后對玩家進行垃圾分類知識測評，游戲后正確率有所提高。

4 小結

孔子曰“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”，采用虛擬現實技術制作的這款教育游戲，能夠讓學習者在一個寓教于樂的環境中更快的接受垃圾分類信息，進行垃圾分類知識的建構和重構，是解決垃圾分類信息科普中被動信息輸入的有效解決方案。