魏三強，蔣正銓，張曉光

(1．宿州職業(yè)技術(shù)學院 計算機信息系，安徽 宿州 234101；2．中國礦業(yè)大學 信息與控制工程學院，江蘇 徐州 221116)

0 引言

隨著人們生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，市民對農(nóng)村的田野生活越來越疏遠。城里長大的孩子對蔬菜和水果的生長知識知之甚少，一些家長為了給孩子補充常識，會在周末或節(jié)假日帶著孩子去城郊或農(nóng)村采摘園進行采摘活動，采摘蔬菜和水果已成為市民親近自然、感受自然的一種新型的休閑方式。但是，對那些工作十分忙碌的家長而言，很少有時間帶孩子去鄉(xiāng)村體驗采摘生活[1]。據(jù)此，設(shè)計與制作了一款VR摘西瓜小游戲，希望能夠滿足市民足不出戶、虛擬采摘西瓜的愿望，從而達到親近自然、感受自然的目的。

1 游戲設(shè)計

1.1 軟件工具與方法

使用Unity 3D(2019版)作為游戲開發(fā)主軟件。使用Maya軟件創(chuàng)建游戲3D模型，將“瓜棚”“干草卷”等3D模型導出為.fbx格式文件，并拖到Unity 3D的Project視圖中，再逐一添加Mesh Collider網(wǎng)格碰撞體，使用Steam VR插件、射線瞬移和編寫C#腳本實現(xiàn)西瓜地的交互式漫游設(shè)計[2-3]。使用Quixel Bridge軟件制作材質(zhì)，導入Unity 3D軟件中，并賦予3D模型材質(zhì)(直接將材質(zhì)庫里的西瓜模型導出到Unity 3D中)。將音效文件yinxiao.mp3拖至Unity 3D的Project視圖Assets中，通過Component/Audio/Audio Source添加音頻源。

1.2 游戲交互設(shè)計

在使用Unity 3D軟件搭建完成“地形” “樹木”等游戲場景后(如圖1所示)，接著進行游戲交互設(shè)計。本游戲的交互設(shè)計流程是：首先進入游戲首界面，點“開始游戲”按鈕進入游戲，通過射線瞬移可移至西瓜地的每一個角落，用HTC Vive兩個手柄的扳機鍵可以采摘西瓜，可把采摘的西瓜都集中在瓜棚下。

圖1 游戲場景截圖

2 游戲制作關(guān)鍵技術(shù)

本游戲的主要制作流程是：按VR摘西瓜游戲要求調(diào)研分析各個模塊的功能，如具體制作中，虛擬場景中的模型和紋理貼圖都來源于真實場景，使用Maya軟件創(chuàng)建游戲3D模型，使用Quixel Bridge軟件制作材質(zhì)，使用Unity 3D軟件搭建游戲場景、制作圖形界面、設(shè)置Steam VR插件、編寫C#腳本語句、制作音效和發(fā)布游戲[4-5]。

2.1 游戲首界面按鈕交互控制

創(chuàng)建腳本ShouJiemian.cs,“開始游戲”按鈕、“結(jié)束游戲”按鈕的代碼編寫如下：

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

using UnityEngine;

using UnityEngine.SceneManagement;

public class ShouJiemian : MonoBehaviour

{

public void PlayGame( )

{

SceneManager.LoadScene(SceneManager.GetActiveScene().buildIndex + 1)；

}

public void QuitGame( )

{

Debug.Log("QUIT!");

Application.Quit( );

}

}。

2.2 創(chuàng)建玩家預設(shè)體Player

在Unity 3D資源商店中搜索并下載安裝Steam VR插件，將Project視圖中的玩家預設(shè)體Player拖入到Scene視圖的游戲場景中，關(guān)閉主攝像機Main Camera，點播放按鈕，戴上HTC Vive頭盔，以玩家Player視角進入游戲場景。

2.3 射線瞬移交互控制

首先將SteamVR中的Teleporting.prefab拖到游戲場景中，添加射線瞬移預設(shè)體。接著復制一個地面(Plane1)用于傳送區(qū)域處理，將TeleportArea.cs添加到Plane1上。再找到SteamVR中的TeleportPoint.prefab拖到游戲場景中，點擊HTC Vive手柄的觸控板控制射線瞬移。按此方法，在西瓜地各角落中添加若干個Teleportpoint.prefab[6-7]，可實現(xiàn)整個西瓜地中的定點射線瞬移。

2.4 抓取拋擲制作

為西瓜添加剛體Rigidbody組件、速度估算腳本VelocityEstimator、懸停事件InteractableHoverEvents、拋擲Throwable后，就可以使用HTC Vive兩個手柄的扳機鍵采摘、拋擲西瓜。

2.5 給游戲添加音效

選中西瓜，為西瓜添加Sphere Collider組件。在西瓜上添加一個Audio Source組件，并指定AudioClip為音效文件yinxiao.mp3。取消勾選Play On Awake和Loop復選框。在Project視圖中創(chuàng)建一個新的腳本，將其命名為GuaCollider.cs，輸入下列代碼[8-9]：

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

using UnityEngine;

public class GuaCollider : MonoBehaviour

{

//定義一個AudioSource對象

AudioSource guaAudio;

void Start( )

{

//初始化音效

guaAudio = GetComponent( );

}

//當發(fā)生碰撞的時候調(diào)用該方法

public void OnCollisionEnter(Collision collision)

{

//播放音效

guaAudio.Play( );

}

}。

2.6 游戲的發(fā)布

在Unity 3D的菜單欄中選擇File→Build Settings命令，在Platform處選擇默認的PC，Mac & Linux Standalone，單擊Build按鈕[10-11]，選擇可執(zhí)行文件保存的路徑，然后等待生成可執(zhí)行文件，即可完成游戲發(fā)布到PC平臺。

3 實驗測試

3.1 實驗測試平臺

實驗測試選用的測試平臺是VR圖形運算工作站：i7-9700 CPU；操作系統(tǒng)：Windows 10，64位；內(nèi)存：32GB；顯卡：GeForce RTX 2060 SUPER；HTC Vive頭盔，HTC Vive操控手柄。

3.2 實驗測試與結(jié)果分析

直接運行該游戲的.exe文件，進入游戲的首界面(如圖2所示)。點“開始游戲”按鈕進入游戲，戴上HTC Vive頭盔，通過兩個HTC Vive操控手柄可實現(xiàn)在西瓜地中的交互式虛擬漫游。

圖2 游戲首界面

(1)射線瞬移測試。使用HTC Vive手柄操控，通過射線瞬移可準確地傳送到西瓜地中預設(shè)的若干個傳送點(如圖3、圖4所示)。本測試通過，定點傳送準確。

圖3 射線瞬移傳送點 圖4 射線瞬移測試

(2)采摘西瓜體驗測試。通過HTC Vive操控手柄可采摘西瓜(如圖5所示)，并可搬運西瓜至目的地(如圖6所示)。測試通過，體驗效果良好。

圖5 摘西瓜測試 圖6 搬運西瓜測試

(3)音效測試。當西瓜落到地面上時，就會發(fā)出音效聲。本測試通過，聲音效果良好。

4 結(jié)語

本研究完成的小游戲?qū)崿F(xiàn)了VR采摘西瓜的體驗效果，能夠為體驗者帶來摘西瓜的喜悅感，達到了親近自然、感受自然的目的。但游戲的交互體驗項目偏少、動景少、天空中無飛鳥、無人物元素等。下一步的研究將增加游戲的交互式體驗項目，豐富游戲的動態(tài)場景元素，使得游戲場景元素更加豐富、娛樂性能更強。