VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在三維游戲設(shè)計(jì)中的開發(fā)策略

范晶

（黑龍江外國語學(xué)院 黑龍江省哈爾濱市 150000）

在當(dāng)前社會(huì)背景下，人們對(duì)于休閑娛樂的需要日益增長，而游戲?qū)儆谝环N較為常見的休閑形式，可以給用戶提供更加放松、愉悅的休閑感受。隨著VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展和應(yīng)用，在這一發(fā)展歷程中，常規(guī)的游戲方式已經(jīng)不能再滿足玩家的需求。現(xiàn)如今玩家們?cè)絹碓疥P(guān)注的是對(duì)游戲的切身體驗(yàn)和娛樂感受，因此只有對(duì)游戲環(huán)境進(jìn)行真實(shí)模擬，同時(shí)使玩家對(duì)游戲進(jìn)行有效操控，才能夠?yàn)樗麄兲峁└嗟挠螒驑啡?。將VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于游戲中，可以為用戶創(chuàng)建良好的互動(dòng)情景，從而提高了玩家對(duì)游戲的體驗(yàn)和操作能力。通過這些優(yōu)點(diǎn)使這一技術(shù)受到了更多人的認(rèn)同和喜歡，目前已經(jīng)被大量地用于沉浸和交互的游戲設(shè)計(jì)之中。

1 VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

1.1 技術(shù)簡(jiǎn)介

Virtual reality 的簡(jiǎn)稱為VR，同時(shí)也可以稱為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。這一技術(shù)最早出現(xiàn)于二十世紀(jì)八十年代。最初是美國人在軍隊(duì)中使用的，但是隨著時(shí)間的推移和時(shí)代的發(fā)展，這一技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用廣泛應(yīng)用諸多行業(yè)當(dāng)中。這一技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中將計(jì)算機(jī)技術(shù)與本地技術(shù)進(jìn)行有效融合，形成一種較為真實(shí)的立體虛擬環(huán)境，用戶能夠按照自己的意志來完成空間移動(dòng)，屬于一種以全新的人機(jī)互動(dòng)模式[1]。當(dāng)前，在VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與多個(gè)技術(shù)和領(lǐng)域存在聯(lián)系，具體包括計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)、畫面?zhèn)鞲屑夹g(shù)和人工智能等，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行模型化，給用戶帶來身臨其境的感受，具有良好應(yīng)用效果和發(fā)展效果。由于這一技術(shù)具有十分顯著的優(yōu)勢(shì)，能夠在很大程度上減少人力勞動(dòng)力的投入，極大地減少了人們對(duì)某些危險(xiǎn)場(chǎng)所的操作風(fēng)險(xiǎn)，可以有效應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活的各個(gè)方面。

1.2 結(jié)構(gòu)分析

3D 建模虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)大致可以分成三個(gè)類別，其中一個(gè)類別是建筑虛擬空間情景技術(shù)，它適合于樓盤的展示、虛擬旅游等方面，例如在我國2008 奧運(yùn)會(huì)上就使用了虛擬真實(shí)技術(shù)。在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的今天，人類的審美水平和眼界也在不斷提高，房產(chǎn)行業(yè)能夠有效利用VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將真實(shí)的房產(chǎn)信息呈現(xiàn)給顧客。第二種是3D 的展示，包括 CuLt3D 和Viewpoint等技術(shù)，屬于較為常見的展示方式，通常被用于電子商務(wù)產(chǎn)品展示中，例如京東和淘寶等，它們都會(huì)向顧客展示自己的商品的三維效果[2]。第三種就是API 圖像接口或者底層引擎，這一技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛。例如OGRE和OpenGL 等。

2 三維游戲

2.1 概述

所謂三維游戲指的也就是3d游戲。在3維游戲當(dāng)中，每一個(gè)點(diǎn)都有明確的位置，應(yīng)用是x 軸、y 軸和z 軸坐標(biāo)對(duì)具體的定位進(jìn)行明確。相比于二維的游戲，三維的游戲更多的是引入立體空間概念，通過與現(xiàn)實(shí)的三維空間進(jìn)行對(duì)比，能夠讓游戲當(dāng)中的事物看起來更加的逼真，并且可以隨意的操控，對(duì)用戶有較強(qiáng)的吸引力。例如在《釣魚達(dá)人》游戲當(dāng)中，它的三維環(huán)境與真實(shí)場(chǎng)景極其相似，各種魚類在水中游弋較為逼真，每一顆子彈的打擊效果也技術(shù)華麗，而且威力較大。此外這款游戲當(dāng)中具有豐富的故事情節(jié)，讓用戶有更加良好的游戲體驗(yàn)[3]。

2.2 主要特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

相比于二維的游戲，三維的游戲有諸多的優(yōu)點(diǎn)，包括三維游戲效果更加的逼真，更加的立體，用戶可以從不同的角度觀察游戲世界，也可以根據(jù)自己的喜好來調(diào)節(jié)自己的動(dòng)作。其次就是在動(dòng)畫制作方面，三維游戲有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，就像是我們最熟悉的射擊游戲一樣。在三維動(dòng)畫的幫助下，角色可以輕易的越過一些障礙物。一般來說，要想生成3D 動(dòng)畫，首先要給3D 對(duì)象設(shè)定一條運(yùn)動(dòng)的軌跡。因此，在現(xiàn)實(shí)中，程序就會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的軌跡和規(guī)則，讓3D 對(duì)象去完成用戶所指定的動(dòng)作。最后，在三維游戲模式下，所有物體和人物的設(shè)置和修改都較為簡(jiǎn)單。變形體具有較強(qiáng)的隨意性，能夠充分滿足用戶對(duì)物體和人物進(jìn)行任意移動(dòng)的需求，從而達(dá)到良好的結(jié)果[4]。

3 VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在三維游戲設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)屬于一種新型技術(shù)，通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)建出一個(gè)立體的虛擬空間，讓用戶在虛擬空間中能夠獲得真實(shí)的感受和體驗(yàn)，就像是在現(xiàn)實(shí)中一樣，讓人們產(chǎn)生共鳴。簡(jiǎn)單來說，就是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，創(chuàng)造出一個(gè)類似于現(xiàn)實(shí)生活的虛擬空間。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成的虛擬場(chǎng)景，能夠構(gòu)造出一個(gè)立體的、互動(dòng)的、動(dòng)態(tài)的場(chǎng)景，當(dāng)佩戴上了設(shè)備之后，可以為用戶帶來一種具有親切感的真實(shí)體驗(yàn)[5]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最早應(yīng)用于是在軍隊(duì)當(dāng)中，因?yàn)檫@種技術(shù)具有更強(qiáng)的沉浸感和交互性，它也開始在產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用，特別是在視頻游戲產(chǎn)業(yè)，有效推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展。目前我國游戲產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度較快，無論是在游戲的類型還是應(yīng)用方法上，都產(chǎn)生了較大的改變。其中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)由于高度仿真性和逼真性，能夠極大地提高玩家的游戲真實(shí)參與感，因而受到廣大玩家的追捧。當(dāng)前基于此技術(shù)的游戲開發(fā)具有如下優(yōu)勢(shì)。

3.1 真實(shí)性

在游戲過程中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)玩家輸入和傳遞的信息進(jìn)行迅速的采集，并將其與玩家的游戲設(shè)定進(jìn)行有效結(jié)合，為玩家提供視覺、聽覺等沉浸式的感覺，使玩家在游戲中的場(chǎng)景和游戲過程變得更為真實(shí)。另外，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以提高游戲的可操控性，使玩家在游戲中有心理上的沉浸感，繼而全身心投入到游戲的場(chǎng)景中，進(jìn)行更多個(gè)性化的操作，以此來更好地滿足玩家的游戲需要，給他們更多的真實(shí)的身臨其境般的體驗(yàn)。如果在游戲中畫面發(fā)生震動(dòng)時(shí)，如果玩家佩戴了相應(yīng)設(shè)備，就會(huì)有震動(dòng)的感覺。對(duì)比于常規(guī)的游戲，使用了虛擬真實(shí)技術(shù)，加強(qiáng)了游戲操控的全面性，提升了游戲畫面的空間感，也能夠吸引更多的玩家，受眾越來越廣泛[6]。

3.2 交互性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有非常高的交互能力，在玩游戲的過程中，可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，當(dāng)然還可以進(jìn)行人人互動(dòng)，為用戶們提供一個(gè)良好的互動(dòng)環(huán)境，讓他們?cè)谟螒蛑锌梢韵硎艿礁鞣N樂趣，從而更好地發(fā)揮出游戲的娛樂價(jià)值。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用能夠使游戲設(shè)計(jì)變得更加多樣性和娛樂性，是吸引新的玩家最重要的原因，而由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠模擬創(chuàng)造出各種具有真實(shí)感的虛擬游戲環(huán)境，包括觸覺、聽覺、視覺環(huán)境，在啟動(dòng)游戲時(shí)，還可以利用多樣的游戲設(shè)備來體驗(yàn)到真實(shí)的游戲環(huán)境，這種交互性會(huì)讓游戲玩家獲得非常好的游戲體驗(yàn)。

3.3 公平性

為了保證一款游戲能夠正常穩(wěn)定的進(jìn)行，公正是一項(xiàng)非常重要的標(biāo)準(zhǔn)，在VR 技術(shù)應(yīng)用情況下，除了能獲得更高的戰(zhàn)斗體驗(yàn)之外，還能獲得更多的戰(zhàn)斗技巧和戰(zhàn)斗經(jīng)驗(yàn)，這就大大降低了戰(zhàn)斗中的各種限制，讓戰(zhàn)斗變得更加流暢。在這樣的游戲里，玩家可以按照設(shè)定來操作，也可以按照自己的想法進(jìn)行操作。這樣既能增強(qiáng)游戲的體驗(yàn)感，又能確保游戲的公平性，讓玩家有更大的自主權(quán)，從而增強(qiáng)了游戲的魅力。

3.4 沉浸性

在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的幫助下可以讓游戲者真正融入到虛擬環(huán)境中，從而產(chǎn)生一種心靈上的共鳴。在這一過程中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)之前的UI 設(shè)計(jì)進(jìn)行了徹底的改造，讓整個(gè)游戲的空間感降低，讓人能夠真正地進(jìn)入到游戲當(dāng)中，提高了游戲的沉浸性。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以提升玩家的心理滿足度，結(jié)合各式各樣VR 設(shè)備的使用，能夠給玩家?guī)砀诱鎸?shí)和完整的感覺，使他們能夠置身于一個(gè)虛擬的游戲空間，在這一游戲的背景下，他們能夠得到與真實(shí)的環(huán)境類似的游戲體驗(yàn)[7]。

4 VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在三維游戲設(shè)計(jì)中的開發(fā)策略

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用在感知、仿真處理、用戶接口及數(shù)據(jù)處理等領(lǐng)域，可以為用戶帶來更佳的游戲體驗(yàn)。玩家可以使用鼠標(biāo)、鍵盤、數(shù)據(jù)手套和顯示屏等多種游戲裝置，來扮演游戲中的角色，能身臨其境獲得和游戲中人物一樣的視覺和聽覺。那么當(dāng)應(yīng)用到VR 技術(shù)時(shí)，玩家能夠得到真正的游戲經(jīng)驗(yàn)，而不是以前使用的只有鍵盤和鼠標(biāo)的游戲，這種方式可以讓玩家在游戲時(shí)獲得更加豐富的游戲體驗(yàn)。并且具有更高的可操作性。目前應(yīng)用于游戲中的VR 技術(shù)主要包括如下內(nèi)容。

4.1 游戲基本程序設(shè)計(jì)

在游戲的開發(fā)中，對(duì)虛擬真實(shí)技術(shù)進(jìn)行合理的運(yùn)用，可以極大地提高了游戲的基本軟件的開發(fā)質(zhì)量，也可以對(duì)資源進(jìn)行高效的把控的管理，加強(qiáng)游戲設(shè)計(jì)與開發(fā)的關(guān)系，使得游戲的開發(fā)進(jìn)程更為順暢。例如，在一個(gè)基礎(chǔ)的程序設(shè)計(jì)過程中，其中不但包括了一個(gè)游戲模式的代碼，而且包括不同的資源配置。將虛擬真實(shí)技術(shù)與游戲基礎(chǔ)編程進(jìn)行有效結(jié)合，將原本的概念化游戲建構(gòu)情景轉(zhuǎn)移到實(shí)際游戲設(shè)計(jì)情景中，實(shí)現(xiàn)了游戲與編程的完美結(jié)合。例如，在游戲設(shè)計(jì)和開發(fā)時(shí)，如果在游戲中應(yīng)用附加零件，就可以通過在虛擬場(chǎng)景中對(duì)其進(jìn)行加工，最終成為一個(gè)完整的安裝包。這樣就可以脫離了對(duì)常規(guī)研發(fā)工具的束縛，在游戲過程中，完成了虛擬現(xiàn)實(shí)中的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的設(shè)置和操作。另外，在制作虛擬環(huán)境時(shí)，要將虛擬真實(shí)游戲開發(fā)場(chǎng)景進(jìn)行有效融合，然后進(jìn)行了相關(guān)修改工作，建立三維模型。為確保游戲的基本程序與游戲背景設(shè)計(jì)一致，可以在虛擬現(xiàn)實(shí)中對(duì)游戲產(chǎn)品的更改狀態(tài)和玩家的游戲體驗(yàn)進(jìn)行檢查，以使得游戲的基本程序設(shè)計(jì)與游戲設(shè)置更加一致。

4.2 立體場(chǎng)景設(shè)計(jì)

在游戲的場(chǎng)景設(shè)計(jì)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的功能，主要是利用虛擬實(shí)際軟件與硬件，來對(duì)游戲的動(dòng)態(tài)情境進(jìn)行有效仿真和模擬，給玩家創(chuàng)造一個(gè)具有較高的真實(shí)感的游戲環(huán)境，為他們提供良好的游戲體驗(yàn)。為了增強(qiáng)玩家的仿真體驗(yàn)，在三維游戲仿真實(shí)驗(yàn)中，通過VisualC++仿真設(shè)計(jì)，能夠有效地對(duì)3D 動(dòng)態(tài)游戲視景進(jìn)行布置和設(shè)計(jì)，還能夠改善游戲圖像的輸出質(zhì)量，增強(qiáng)游戲的氛圍感和互動(dòng)效果。

在游戲的開發(fā)過程中，為了給玩家?guī)沓两接螒蝮w驗(yàn)，提高玩家的真實(shí)體驗(yàn)感。在進(jìn)行游戲的設(shè)計(jì)時(shí)，需要利用虛擬仿真技術(shù)來對(duì)游戲場(chǎng)景進(jìn)行合理的規(guī)劃，并通過多種要素來提高場(chǎng)景的逼真感和立體感。在一款游戲中，燈光的作用不僅僅是為了增強(qiáng)背景的亮度，更重要的是營造出一種獨(dú)特的游戲氛圍，讓人被這種氛圍所影響，進(jìn)入其中，得到良好的游戲體驗(yàn)。例如，《紙人》作為一款特色鮮明的驚悚游戲，在這款作品中，通過不同顏色的燈光設(shè)計(jì)，營造出了一種詭異的氛圍，包括走廊里的月亮，各種色彩的光線，將鬼怪的氣氛烘托得更加詭異，讓玩家在游戲過程中的，可以真切地體會(huì)到鬼怪的氣氛，同時(shí)還可以利用周圍的環(huán)境和畫面，來激發(fā)人的神經(jīng)，提升自己的感知能力。而且在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的幫助下，玩家可以通過視覺和聽覺來獲得更多的信息，從而獲得更多的真實(shí)感，讓玩家們能夠根據(jù)引人入勝的故事情節(jié)，切實(shí)體驗(yàn)到了游戲世界里營造出來的真實(shí)氛圍。

4.3 角色繪制和模型制作

在游戲的設(shè)計(jì)過程中，人物設(shè)計(jì)是一項(xiàng)極其重要的環(huán)節(jié)，而且對(duì)游戲的品質(zhì)有較大的影響，在虛擬真實(shí)環(huán)境下，玩家要以自己的身份進(jìn)入到游戲之中，因此，角色的設(shè)計(jì)的好壞對(duì)玩家的游戲經(jīng)驗(yàn)有很大的影響。當(dāng)前，在游戲的設(shè)計(jì)過程中，往往會(huì)存在一些與設(shè)定不相符或者是抄襲的情況，這就需要在后期的人物模型構(gòu)建中，必須對(duì)游戲中的角色和背景進(jìn)行持續(xù)調(diào)整和優(yōu)化，從而加大了對(duì)經(jīng)濟(jì)成本的投入。尤其是在VR 技術(shù)應(yīng)用背景下創(chuàng)造更加真實(shí)的游戲場(chǎng)景時(shí)，對(duì)人物形象的制作提出了更高的要求。當(dāng)前，主要應(yīng)用ZBrush 軟件來對(duì)角色進(jìn)行建模，在對(duì)角色進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，必須要結(jié)合現(xiàn)實(shí)中的角色的特點(diǎn)，才能好保證角色在游戲中的真實(shí)程度，提高玩家能的沉浸感，從而獲得一個(gè)良好的游戲體驗(yàn)。《生化危機(jī)7》中的各種變異人，大多都是按照人類的身體構(gòu)造來制作的，這也讓他們看起來更加真實(shí)。此外，在其它的游戲角色設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，在對(duì)人物進(jìn)行設(shè)置時(shí)，可以對(duì)人物進(jìn)行一定調(diào)整，讓人物的特性得到加強(qiáng)，讓人物的特性變得更為明顯，而且要從服、裝、化三個(gè)方面來建立模型，還要確保人體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，避免比例失調(diào)、人體模型過于浮夸和缺乏真實(shí)感。

5 三維游戲人物開發(fā)

Maya 與3DSM 兩種設(shè)計(jì)工具和設(shè)計(jì)軟件都具有良好的交互作用，是當(dāng)前設(shè)計(jì)行業(yè)當(dāng)中最受歡迎的兩種三維設(shè)計(jì)工具。在三維游戲中，角色的栩栩如生與角色的建模有直接關(guān)系，所以設(shè)計(jì)人員需要對(duì)角色的基礎(chǔ)構(gòu)造進(jìn)行深入分析和研究，其中最重要的就是頭部、軀干和肢體。所以，想要使游戲人物更加逼真和立體，而且與真實(shí)人物更加相似，就必須要注重角色骨骼和肌肉的塑造?？梢杂靡恍┟靼瞪唤缇€來表現(xiàn)出游戲角色的身體構(gòu)造和結(jié)構(gòu)分布，在制作游戲角色的時(shí)，如果不重視結(jié)構(gòu)的創(chuàng)造，就會(huì)造成所建造出來的最終模型缺乏精神，而且看起來也是較為的虛假。除此之外，在設(shè)計(jì)3D 游戲角色的時(shí)，也要注意角色的身體構(gòu)造，讓角色的輪廓變得更加清晰，也更加逼真。

5.1 人體模型構(gòu)建

在三維的游戲中，最初由概念設(shè)計(jì)人員繪制出的人物圖，是建立人物模型的基礎(chǔ)。三維海戰(zhàn)射擊游戲角色來說，在建模過程中，需要考慮到這款游戲是以古代為背景的，所以盔甲的材質(zhì)屬于一項(xiàng)重要考慮因素。從人體、服裝和道具三個(gè)方面進(jìn)行建模，保障人物模型結(jié)構(gòu)的線條布局需要具有均衡性和合理性，盡量避免五星面。除此之外，還要注意調(diào)整人物身體的比例，以免出現(xiàn)身體比例不協(xié)調(diào)的情況，導(dǎo)致人體模型過于虛假。例如，在塑造上半身時(shí)，要注重肌肉的走向問題，在塑造青年男性角色時(shí)，上半身的身材要對(duì)肩部進(jìn)行適當(dāng)放大，這樣才能讓人物看起來更豐富。所有的結(jié)構(gòu)和比例都要按照真人的身材來設(shè)計(jì)，布線過程中需要對(duì)數(shù)量和長度進(jìn)行有效控制，保障模型的真實(shí)性。

5.2 頭面部模型構(gòu)建

三維游戲當(dāng)中的角色都具有較高的逼真度，通過面部能夠直觀體現(xiàn)出來。在建立建模的過程中，臉部的比例也要嚴(yán)格遵循三庭五眼的模式進(jìn)行構(gòu)建，盡管在游戲中，角色的造型與真實(shí)生活中的真人之間存在著一定的差異，但設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建模的過程中，要控制好面片的數(shù)量，不能過于簡(jiǎn)單，在制作完畢之后，要將其中的某些不必要的邊和面片去除。將下巴處理的稍微尖銳一些，突出眉骨、唇部等的部位，在建立好了頭部的形狀以后，要將其身體部分進(jìn)行合并，在融合前要先確認(rèn)兩個(gè)部分的結(jié)合點(diǎn)在方向和數(shù)量上的一致性，以免結(jié)合后產(chǎn)生誤差。

6 結(jié)束語

總體而言，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各個(gè)大的領(lǐng)域中都被廣泛應(yīng)用，尤其是在游戲行業(yè)當(dāng)中，充分應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以使游戲的娛樂性和沉浸性得到大幅度提升，能夠優(yōu)化玩家?guī)淼挠螒蝮w驗(yàn)，同時(shí)提高游戲的娛樂性功能。在進(jìn)行游戲的開發(fā)和設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該將游戲場(chǎng)景、人物等各個(gè)方面作為主要內(nèi)容，創(chuàng)造出一個(gè)具有真實(shí)感的3D 游戲環(huán)境來吸引用戶，使用戶可以在一個(gè)沉浸式的游戲場(chǎng)景中，獲得良好的游戲體驗(yàn)。