基于unity3d的FPS訓練游戲設計與開發

李浩

【摘要】? 隨著游戲設計和開發的發展，第一類射擊游戲發展迅速，國內外都有其開發的理論和技術。第一人稱射擊游戲的設計和來發面臨新的挑戰，從游戲場景設計、角色設計到色彩關卡的設計都影響玩家對游戲的吸引力。因此，如何更好地設計和開發第一類射擊游戲是FPS游戲設計和開發面臨的首要問題。隨著計算機網絡技術的不斷發展，移動平臺成為目前最火的游戲開發平臺，移動設備的提升也讓游戲的研發朝著3D游戲的方向發展，所以本文基于unity3D引擎開發設計第一人稱射擊游戲?；趗nity3D引擎完成游戲設計中的關卡模型和全部的游戲場景造型設計，包括繪圖、光影效果以及網絡尋路系統等。

Abstract：With the development of game design and development， the first type of shooting games has developed rapidly， and there are theories and technologies developed at home and abroad. The design and launching of first-person shooters faces new challenges， ranging from game scene design to character design to color level design. Therefore， how to better design and develop the first type of shooting game is the primary problem facing FPS game design and development. With the continuous development of computer network technology， the mobile platform has become the hottest game development platform. The promotion of mobile devices has also led to the development of games in the direction of 3D games. Therefore， this article develops first-person shooters based on the unity3D engine. Based on the unity3D engine， the level model in the game design and all the game scene design， including drawing， lighting effects and network path finding system.

【關鍵詞】? unity3D 第一類射擊游戲 場景設計

Keywords： unity3D; FPS; scene design

【中圖分類號】? G642? ?? ? ? ? ? ?【文獻標識碼】? A ? ? 【文章編號】? 1992-7711（2019）04-101-04

1. 引言

FPS游戲是隨著計算機產業的發展同步發展的，目前FPS不僅在游戲的創作還是在游戲的受眾方面都和其他類型的游戲有著明顯的不同。隨著全球游戲產業的發展，FPS游戲系統的開發已成為大家關注的話題。

此外，隨著互聯網技術的發展，移動平臺成為目前最為火熱的游戲開發平臺，具2015年數據統計，我國手機網民的規模已經達到了6.2億人，其中手機網絡游戲的用戶人數已經達到了2.79億人，手機游戲的使用率已經達到了45.1%。由此可見手機游戲是未來游戲行業發展的主要方向。目前的手機操作系統主要為Android和IOS。隨著手機硬件和網絡傳輸技術的不斷發展，為手機游戲的擴展創造了更多的發展空間，目前手機游戲已經成為增長最為迅速的碎片時間娛樂方式，此外也吸引了很多國內外的游戲研發企業投入到手機游戲的設計和開發中。

手機游戲主要分為2D和3D效果，隨著游戲場景和玩家體驗的需求，3D游戲發展迅速。為了提升玩家對游戲的喜愛感，訓練游戲的設計是非常必要的，通過訓練游戲可以讓玩家提前適應游戲的場景和游戲規則，進入正式游戲后可游刃有余的進入狀態。而射擊訓練游戲的設計不僅僅要注重場景的設計還有注重音效、色彩以及射擊效果的設計。因此，在FPS訓練游戲的設計和開發中應用unity3D平臺設計完成具有較大的優勢。本文在FPS游戲發展現狀上，基于unity3D設計開發FPS訓練游戲。從場景設計、畫面效果、燈光造型、音效效果以及道具造型等方面為第一人稱射擊訓練游戲的設計提出了可行性的建議。

2. 基于unity3D引擎訓練游戲場景設計

unity3D是一個綜合的游戲設計和開發平臺，為游戲的開發者提供了多套游戲設計的解決方案。尤其是針對美術開發人員，不需要程序代碼，就可以利用unity3D引擎設計實現具有高品質的FPS訓練游戲畫面，因此，提高了美術開發人員的設計效率，大大的縮短了游戲設計和開發的周期。

2.1 unity3D引擎FPS訓練游戲場景設計流程概述

unity3D引擎提供了一種可視化的圖形操作界面，因此游戲開發者可以根據unity3D引擎提供的設計方案設計和實現FPS訓練游戲所需要的畫面效果。首先，第一步是創建一個項目文件夾。第二步：將FPS訓練游戲場景的資源導入到unity3D引擎中。第三步：在unity3D中，創建FPS訓練游戲場景模型的材質。第四步：在unity3D引擎中，設計游戲場景的燈光照明系統。第五步：設計烘焙光照貼圖。第六步：在unity3D引擎中，為FPS訓練游戲場景設計實現導航網絡的尋路系統。

通過上述流程設計完成FPS訓練游戲場景的設計，下面分別介紹各個流程的功能和設計過程。

2.2 unity3D引擎FPS訓練游戲場景設計流程

（1） 項目文件夾

每個游戲的設計都需要創建一個獨特的項目文件管理方式，在項目開發的初期就要針對FPS訓練游戲的特點制定符合特點，高效的項目管理之星方案。在本項目中創建FPS訓練游戲的工程文件夾，并且針對美術、策劃以及程序進行項目分類和分支管理方案。其中，分類管理可以讓游戲設計團隊的leader得到有效的測評、驗收以及本團隊開發人員資源的管理。分值開發的制作，上傳和共享能夠提高資源的利用效率以及開發人員的工作效率。

（2） FPS訓練游戲場景資源導入

導入的場景資源主要包括游戲的模型以及貼圖。游戲場景的設計所展示的是游戲的畫面、游戲的風格以及游戲開發人員制作的水平。同時這些也是這款FPS訓練游戲的游戲賣點。所以在FPS訓練游戲場景資源導入該游戲項目工程文件夾之前，必須要嚴格的按照游戲項目制作以及游戲驗收標準來后執行游戲場景資源的驗收。并且該游戲項目的驗收標準要針對專門的游戲運行平臺以及性能而制定。在FPS訓練游戲中其場景資源主要包括模型和貼圖兩部分。

其中場景模型可以分為靜態和動態物體兩種。靜態物體指的是不包含動畫數據的物體，比如游戲場景中涉及到的建筑、地面生活用具等。而動態物體通常適用于活動元素的設計，如建筑物中的機關，主要的角色人物，動物以及載具等等。除此之外，游戲場景模型還包括用在特殊模型設計中的物理引擎計算的碰撞體，主要應用在部分的模型碰撞體的設計中，將其定義為網格碰撞體。其主要應用的場景是復雜的室內建筑物或者是破壞掩體中，也可以用在多邊形模型的設計和開發中。

訓練游戲場景的貼圖主要包括通用貼圖、地面貼圖、透明貼圖、發光貼圖和天空貼圖等。在場景中如果有水面的設計那還要增加相應的水面貼圖以此類推。

（3） 創建場景模型材質

在unity3D引擎中建立模型對材質有一些特殊的要求，unity3D引擎支持Max、Maya這些主流的三維軟件材質，此外，在FPS訓練游戲的開發和設計過程中為了確保版本的質量和游戲開發的穩定性，要在模型資源導入后對材質進行重建或者重寫。在unity3D引擎中的材質會直接關系到FPS訓練游戲場景的渲染以及游戲的性能。

unity3D引擎在場景材質的而選擇和使用中對其數量有嚴格的規范和限制。對于unity3D引擎的渲染特性來講，通過降低材質的使用數量來降低渲染調用的次數。所以在FPS訓練游戲的場景材質制作中，要根據貼圖的數量創建材質的個數，然后在通過特殊物件的特點創建專業的材質。通過這種方式可以減少材質的使用數量，還可以提升材質的使用效率。

（4） 燈光及照明系統的設計

unity3D引擎在燈光的設計中和目前主流的三維游戲軟件的燈光類似。在游戲場景的設計中，燈光是非常重要的一部分，定義了游戲場景的顏色和氛圍，因此可以影響FPS訓練游戲整體的視覺效果。在unity3D引擎中主要分為四種不同類型的燈光分別是方向光源、點光源、聚光燈和面光源。第一種方向光源被放置在無窮遠處，對整個場景中所有物體都有影響，因此類似一種日光燈的照明效果。點光源指的是從一個位置向多有方向發射光纖，因此這種點光源的影響的是范圍內所包含的對象類似于燈泡的照明效果。在點光源中陰影部分是最耗費圖像處理資源的，所以在游戲場景的燈光設計中很少使用點光源。聚光燈指的是從一個點想一個方向發射的光纖，其照射范圍是錐形的，在錐形范圍內的對象會受到光線的照射，這種光源類似于射燈照射的效果。面光源的光源則無法應用在實時的照明中，因此只適用于光照貼圖烘焙的場景設計中。因此，游戲場景的設計中各種光影的效果是通過上述幾種光源的理解和運用實現場景燈光照明的設計效果的。

（5） 烘焙光照貼圖

在unity3D引擎中，對游戲場景燈光照明系統設計完成后，要完成游戲烘焙光照貼圖，這個過程也被稱之為是創建光照貼圖。也就是將FPS訓練游戲場景中所有的燈光照明信息都烘焙成為一張或者多張貼圖并且是針對靜態場景設計的一種光照效果技術。通過這種方式可以增強訓練游戲場景的光影效果的質量，并且能夠有效地減少訓練場景對燈光系統內存資源的消耗，提升游戲的運行性能。

（6） 導航網格尋路系統設計

在FPS訓練游戲中，非玩家控制角色能去那些游戲場景和導航網格尋路系統的設計緊密相連。

2.3 unity3D引擎FPS訓練游戲場景色彩設計

（1） 游戲場景設計中色彩應用的原則

色彩節奏及細節。游戲場景的設計非常注重節奏感，不單單是一章畫面的節奏，更多的是整個游戲場景體驗的節奏。色彩元素排列的疏密，顏色的轉變等都能改善游戲場景設計的節奏。如在《風之旅人》寫實類的游戲中運用了法線貼膜的效果，讓環境的色彩更加真實，讓水面物體的反光效果更好，營造出氣氛更是和玩家。

游戲場景中的色彩節奏主要指的就是畫面調度。我們把色彩靠近亮部的部分稱之為是高調，而靠近暗部的部分稱之為是低調。介于兩者之間的部分稱之為中調。配色的明度反差較大稱之為長調，反差較小稱之為短調，兩者之間的稱之為中調。

在游戲場景的設計中，由上到下使用了長調—中調—短調，再有短調—中調過度到長調的節奏設計過程。色彩與游戲畫面的節奏，恰當的配合，讓玩家在玩的過程中有愉悅的審美感受。色彩在游戲場景中會給人直觀的聯想和象征。淺色會跟人一種密度小、質量輕的感受，而深色會給人一種密度大、質量大的感受。對于體積大的物體，涂上深色（黑色）和淺色（白色）后，黑色所產生的心理重量比白色多2倍左右。因此，在色彩重量的運用中，可以根據游戲場景的重量感來突出游戲場景以及游戲道具的特點。

在這個游戲場景的設計中，深色使用的比例大于淺色使用的比例。通過這種顏色的比重來增加游戲場景的陰暗緊張氛圍，給玩家帶來壓力，表明進入挑戰模式，讓玩家集中注意闖關以此來烘托游戲的氛圍和游戲環節的特點。

簡潔統一明快的色調。游戲場景色彩的應用中有很多不同的風格，可以是幻想色彩，寫實色彩，卡通動漫，也可以是多種風格的融合。任何一種色彩風格只要實現了風格的統一，都能夠吸引玩家。此外，任何一個游戲場景色彩的成功都需要對色調進行精簡。干凈明快，對比強烈的色調關系會讓玩家對游戲的場景和故事情節一目了然。

冷暖色系合理搭配。在游戲場景的設計中，創作者對場景色彩的使用會受到現實條件的限制，而游戲場景色彩的設計中卻能夠構造出一個完全服務于玩家的虛擬場景。一個優秀的游戲場景設計不僅僅有統一的風格，還能帶動游戲情結的發展，增加游戲的趣味性，通過象征的意義來烘托游戲的主體，渲染游戲的氛圍，表達覺得的情感，吸引更多的玩家。游戲場景設計中，色彩能給人最直觀的心理暗示，因此，合理的使用色彩能夠讓游戲的故事情節和主題在有效的時間內傳遞給玩家。一般情況，紅橙黃這些暖色系的游戲場景會跟人一種非常溫馨、活潑和悸動的視覺效果。

在上述游戲場景之中，暖色為主的游戲場景中，點綴了一些冷色的藍色?？梢云鸬叫涯客怀鲋攸c的作用，提醒注意。藍色的部分為人物跳躍的落點，只有落在該區域才不會調到藍色的水中，游戲才可以繼續。暖色會給人一種非常溫暖的熱血沸騰的感覺，游戲中的打斗技巧還有動作等等，色彩較為適合。和暖色相反的是冷色游戲場景的設計。

冷色的主要色彩是藍色，藍色的游戲場景給人的是一種寧靜和冷酷的感覺，這樣的場景最主要的就是不能運用比較亮的色彩進行曝光，冷色本身就會給人一種非常刺眼的感受因此冷色和暖色之間搭配協調才可以突出效果喲，否則單一的冷色太單調，可以在游戲中先處理部分色彩的純度之后再去協調整個畫面的場景。

（2） 游戲場景設計中色彩的表現手法

在前期游戲場景設計的草圖中，應將重點放在色彩的表現上。色彩的表現特性主要包括：烘托主題的整體色彩，色彩的層次和色彩節奏。其中整體色彩值得是游戲場景中所占比例較大的色彩也就是場景的基調。要具有明確的場景基調才能塑造出風格統一的游戲風格。游戲場景色彩基調的不同，會帶給玩家不同的畫面感。

色彩的層次感主要指的是游戲場景中顏色的對比關系，冷暖的對比，虛實的對皮，明暗的對比，面積對比，色相對比等。產生色彩對比的方式有很多，隨著角色空間的變化，在一個場景中可能存在不同的冷暖對比，明暗調節以及純度的對比變化。

色彩的節奏感對游戲場景的設計也很重要，色彩的對比由弱到強能夠調動玩家的積極性，讓游戲情節升華。色彩可以表達情感，在游戲場景的設計中要根據色彩在玩家心理所產生的聯想合理的安排色彩所產生的沖突。比如黃色是色彩中最為明亮的會發光的色彩，所以黃色會給人一種勇猛，光明正義的人物形象。在黑暗的環境中用黃色可以表示燈光，帶來希望。而紅色是一個較為純正的色彩，會給人一種不可抗拒的力量，并且紅色和血的顏色相同，會帶來一種恐懼感。此外，同一種顏色也有正反相反的含義，所以要正確的掌握色彩沖突以及色彩對比帶來的情感變化，讓游戲場景的氛圍更具有視覺的沖擊力，吸引更多的玩家。

3 . 基于unity3D引擎訓練游戲場景實現

3.1 關卡及原畫設計與實現

（1） 關卡白盒

FPS游戲關卡設計的第一步就是關卡白盒的制作。關卡白盒指的是將關卡所發生的故事以及場所用三維的模式呈現，也就是關卡白盒是對美術的一種三維立體化變現。

在FPS訓練游戲場景白盒設計中采用兩種方式分貝是借鑒和原創。借鑒通過類似款優秀的游戲場景為基礎，制作在游戲過程中白盒的設計。此外，通過原創關卡白盒設計能夠讓設計的游戲場景根據特點。白盒三維視覺效果的實現要通過unity3D引擎完成面積和建模。首先要熟練使用關卡編輯軟件制作關卡白盒的過程。在設計實現過程中使用關卡編輯器中簡單的多邊形創建游戲的白盒。用白盒創建游戲所有關卡便于在所有區域內完成系統游戲關卡的測試，此外也能夠確保所有關卡的比例分配和位置關系更加準確。時候起游戲場景細化和制作的主要參考依據，此外也是關卡的基本結構。

（2） 原畫2D

在關卡白盒設計實現完成后就開始設計實現2D原畫。在此過程中和動畫制作有很大的不同，在動畫中并沒有白盒到2D的轉換設計，而是從概念直接到場景的具體設計，會存在較大的風險。而通過白盒的設計再到2D原畫的設計能夠通過制作人的制作，策劃人的策劃以及架構師的構架不斷的討論驗證的確定的方案。在白盒確定后，2D原畫可在原畫師的操作下通過編輯器設計關卡場景的視覺效果。通過合理的布局讓整個游戲的場景布局更容易理解。

3.2 場景模型及貼圖制作

（1） 游戲場景細分

確定關卡白盒和原畫設計后，可以開展游戲場景的細分制作。在細分的過程中要梳理游戲場景的規模、復雜程度、室內和室外的數量以及需要制作的物件。按照從小大大，從整體到局部的順序對場景細分，然后開始游戲的設計。在設計過程中，要確保場景設計的完整性。

1）體現關卡的通用性。在游戲中很多模型在各個場景中可以通用，尤其是一些建筑標志和植物等。游戲中通用性較強的模型使用的非常頻繁，因此在制作中要優先考慮這些模型。

2）關卡設計要有較高的自由度。游戲有很多大小規模的場景，此外室外和室內的物件也有所不同，按照從大到小，局部到整體的方法將其分類，便于游戲場景設計素材資源的管理，可以提升游戲關卡設計的效率和設計的自由度。

3）便于游戲的后期宣傳。在游戲場景設計中采取分類的制作管理方式，可以讓設計任務水平完成在同一時間開展設計。并且在每個時間段內設計的進度都是透明的，降低游戲設計風險的同時也提高了游戲著作的效率和品質。

在白盒設計的基礎上，按照原畫的設定要求針對游戲場景的各個模型的結構開始游戲場景模型的制作。針對模型的布線要合理，并且可以增添設計的細節部分，對原畫的還原比例要準確，然后進行游戲的貼圖以及繪制工作。

（2） 游戲場景貼圖制作

FPS訓練游戲的貼圖分為三張。第一章貼圖的大小是1024像素的場景物件貼圖，其中包括了訓練游戲場景所需的建筑物以及各類物件的通用貼圖。第二張貼圖的大小是512像素的地形貼圖。第三張貼圖的大小是512像素的天空貼圖。此外，還包括一些特殊的貼圖，如在訓練游戲中用到的裝飾織物，燈光等特殊物件。這些物件要根據設計的需求單獨的完成貼圖的制作。

游戲貼圖制作完成后，要將游戲模型和貼圖導入到游戲的編輯器中。根據游戲策劃設計的需求調整場景中物件和布局以及燈光效果，實現游戲的最佳設計效果。

3.3 材質及燈光設計和實現

FPS訓練游戲的模型材質及貼圖設計完成后，將模型和貼圖導入到unity3D引擎編輯器中。通過平臺完成游戲材質和燈光系統的設計。

（1） 材質制作及實現

FPS訓練游戲中用到的材質主要包括水面、遠山、天空盒和船并且使用的都是球。設計中材質和紋理的真實性尤為重要。在一些特殊的場景需要特殊的物體那么就需要單獨的完成材質的制作。比如用到透明玻璃、發光燈和電纜等就需要根據給定的場景增加材質球。

（2） 燈光系統設計及實現

游戲設計中燈光是最重要的一項設計內容。網絡的模型和材質紋理決定了場景所設計的質感和形狀。光決定場景的明暗程度，色彩以及游戲所產生的氛圍。在FPS訓練游戲中使用的光源只有一個主光源其他都是一些輔助的光源和個別的補充光源營造游戲的分為。unity3D里面燈光采用的是靜態物件烘焙的方式，為了讓游戲場景的燈光效果達到最佳，在燈光設計時 要考慮到光源所耗費的圖形處理器資源的大小，然后對燈光系統進行合理有效的設計。

FPS訓練游戲燈光主要分為三種方式分別是自然光、人工光和兩者結合的方式。游戲玩家活動主要為戶外活動。所以在燈光設計中模擬真實的自然光。此外，場景燈光的變化較為復雜，因此，在燈光的設計中要分析場景照明的環境是怎樣的，然后根據先主后輔的原則設計FPS訓練游戲的燈光照明系統。

3.4 尋路系統的設計和實現

游戲尋路系統的設計通過navmesh導航網格技術實現，在3D游戲場景中是一種動態物體自動尋路的一種實現技術?？梢詫⒂螒蛑械膹碗s結構簡化為一種具有一定信息的簡單網格形式。然后在這些網格信息的基礎上通過計算機算法實現游戲的自動尋路功能。在unity3D引擎中，需要給定導航的物體的導航組，然后根據設定的目標點尋求最佳的游戲路徑，并且會沿著這個給定的路徑找到游戲的目標點位置。下面，給出導航網格在FPS訓練游戲中實現的步驟。

（1） 要生成導航網格。在此過程中，只需要生成主角以及NPC要走的導航網格即可，這樣可減小Nav文件的大小，節約處理器資源。此外，要分層生成導航網格，并不需要設置不能走的游戲層。

（2） 并不是游戲的任何地方都需要生成導航網格，如果我們不需要用到該物件那么就不必要生成導航網格。當行網格不需要的地方設定為not Walkable即可，這樣不會對游戲的導航產生任何影響。

（2） 針對透明的物件如燈光和花草植物。游戲角色可以直接穿過，此時要將導航網格中的navigation Static選項勾掉，此時，這個物件對導航不會產生任何影響。

4 .FPS訓練游戲的虛擬體驗

4.1 身體介入

FPS游戲可以讓我們改頭換面扛起機關槍體驗現實生活中不可能發生的戰斗?，F實社會中人的肉體在道德和法律的層面上是不可觸及的界限，是人類至高無上的生活法則。但是在虛擬空間里身體變得毫無意義。虛擬環境中，計算機替代人類的身體，人類的物理身體變成了游戲的主角可以體驗全新的游戲體驗，讓人們可以重新審視自己的身體，在游戲世界中展現自己。

在FPS游戲中，人類是推廣游戲的最佳選擇。FPS游戲屋里身體退場意味著傳統的道德和法律已經失去了原本的意義，游戲玩家具有一個隱性的斗篷可以在虛擬和現實世界中穿梭，但是他們并沒有完全的進入真正的自由世界。而FPS游戲能夠將游戲和身體練習在一起，讓身體沒有退路真正的融入到游戲中。

4.2 沉浸游戲

FPS游戲中基本沒有設定好的角色，主角就是玩家本身，實現了你的游戲你做主。但是隨著技術的發展，出現了很多FPS中設定好的主角，通過玩家不斷的戰斗得到更好地裝備，吸引更強大的你得到更強大的武器裝備。

此外，游戲的燈光，場景設計效果等也會吸引玩家展開更激烈的搏斗。通過關卡白盒的設計，讓故事的情節更加吸引玩家挑戰自己挑戰極限，得到更好的戰果，贏得更好地武器裝備。

結? 論

至此，完成了基于unity3D的FPS訓練游戲設計和開發。在未來FPS訓練游戲朝著視覺化的發展趨勢線，給出了unity3DFPS訓練游戲場景的設計流程以及場景色彩設計的方法?；谠O計流程，給出了游戲場景的實現過程，包括關卡白盒和2D原畫的設計實現、場景模型及貼圖的制作實現、材質及燈光設計和實現以及最后的游戲尋路系統設計和實現。最后，從身體接入和沉浸游戲兩方面闡述了FPS訓練游戲的虛擬體驗。

[ 參? 考? 文? 獻 ]

[1]王龍，任步春， 趙宸立.基于Unity3D的FPS教育游戲研究與設計[J].軟件導刊， 2016， 15（11）：79-81.

[2]胡磊. 基于Unity3D FPS游戲開發[J]. 電腦迷， 2018， No.100（07）：112.

[3]徐嘉偉. 淺議單機類FPS游戲的細分[J]. 科技尚品， 2016（9）.

[4]楊奎河， 郭東方， 李一. 信息不對等條件下人工智能在FPS游戲中的應用[J].信息通信， 2017（4）.

[5]賀康.鳳凰系統《鍵盤映射》v2.0， 打造最強安卓FPS游戲操作體驗[J].計算機與網絡， 2017（12）：41.

[6]徐嘉偉， 傅佳. 淺析3A 級 FPS 游戲的美術設計師的開發分工及配比[J]. 科技創新與應用， 2013（1）：49-49.