拳击类VR 游戏的设计与实现

常馨元

（广东技术师范大学文学与传媒学院网络与新媒体系，广州510000）

0 引言

VR 的出现颠覆了传统游戏模式，给游戏行业带来新的发展契机。加之小说和动漫作品中对VR 游戏的描述和媒体的大肆渲染让玩家对于VR 游戏的沉浸感体验有了更高的期待。随着计算机技术和动作捕捉技术以及图形渲染技术的快速发展，VR 设备即将成熟并逐渐普及，其商业前景巨大，成为资本追逐的对象。但现在VR 游戏的发展存在内容不足、创意不足以及沉浸感欠佳等问题，游戏的体验感逐渐成为玩家的迫切要求，简单的操作和低清的画面已经不能满足玩家的需求。本文的目的在于研究VR 的交互技术以及通过艺术设计与技术结合的优化，降低VR 游戏中的不适，提升虚拟现实的感受与乐趣。

图1 游戏逻辑图

1 VR游戏流程设计

本文所述作品目的在于建立在一个3 维虚拟空间中的拳击VR 游戏。根据玩家与虚拟角色的距离和虚拟角色的当前状态，来判断虚拟角色的受伤害情况，并且在多种状况下虚拟角色会采取不同的反击动作，来模拟真人的反映。整个游戏分为试打和决赛两级模式供玩家选择。

游戏逻辑图如图1 所示。

游戏流程设计包括：

（1）开始界面：3D 场景中选择教程演示、选择拳击对手；

（2）教程设计：用动画演示拳法以及格挡技巧，包括直拳、摆拳、勾拳，以及躲闪；

（3）选择对手界面：在3D 场景中观察三个锁在笼子里的待选角色并进行选择。

初始玩家手里有一把钥匙，在VR 虚拟世界中按下手柄扳手显示钥匙，选择并解锁第一个角色。每次决赛模式除了每一局的评定分数之外都会获得金币，用于解锁新角色。

2 角色设计与场景设计

曾经有一位名人说过人之所以成为人是因为其存在于脑海里的回忆，而我们的角色就是要拟人化，让玩家感受到它是真实存在的角色，他们有自己的故事，有自己的回忆，所以形成了现在不同的性格，直观体现在他们在待选和参与拳击竞赛的过程中的不同表现。

基于Unity3D 游戏引擎中的预设体的概念，此VR游戏的场景将由多个不同单体的重复排列组合来实现，这种设计主要出于对于游戏资源重复利用，提高程序的运行效率和节省内存空间的目的。这个原理类似于以前大家所熟知的游戏“泡泡堂”，它所有场景就是由一个个带有不同贴图的方块重复排列组合形成的。在此VR 拳击游戏中的每一个单体将被设置为一个预设体，使它成为一种可以重复使用的资源，可以创建大量的实例来达到资源重用的目的。我们也可以对单个实例物体进行修改而不影响此实例所继承的预设体和其他实例物体，这被称为预设体的重载，利用这一点可以让游戏环境产生更加丰富的变化。

3 拳击VR游戏的实现与评估

3.1 拳击VR游戏系统的技术框架设计

拳击VR 游戏系统是一个使用VR 技术并可以在多平台应用的虚拟世界拳击游戏。构架此系统主要使用了3Dmax 进行建模、Unity3D 组织游戏资源、C#程序语言实现游戏逻辑。

（1）技术介绍和设计要点

在此VR 游戏设计过程中，有以下要点：

空间规格的设计：虚拟空间规格的设计对于体验者来说非常重要。本游戏的格局为一个拳击台，但是空间规格较大，周围远处环境为拳击馆看台群众。

互动模式：体验者在游戏中如何与游戏中的角色进行互动直接影响用户视觉和体感。游戏中使用VR游戏手柄充当拳击手套与游戏角色进行互动。

运动模式：允许体验者在划定的区间内自由活动。这个需要去考虑体验者的运动轨迹、瞬间移动等动作。其中有一句话很关键：“运动方式可以不真实，但不可不连贯。”

音效：音效对VR 游戏沉浸感的提升有重要作用。例如被攻击后，体验者的呼吸加重、心跳加速或者模拟周围观众的欢呼，等等。

健康与安全：这个是最基本的游戏原则。VR 头戴式设备长时间的佩戴，会对体验者的脖颈带来很重的压力，而且容易出现眼睛疲劳、头晕等症状。在游戏开始前提醒体验者稍微扩大游戏空间，同时划定游戏范围，游戏设计为回合制，限制每一回合时间，为体验者的健康与安全考虑。

（2）系统结构与游戏设定

图2

此游戏主要是体现图形及用户体验交互，系统采用了定位技术、约束、拖拽、菜单、定值等。游戏程序与用户之间的数据传输主要通过VR 可穿戴设备进行，并通过程序算法进行计算，最终实现游戏逻辑，关键点如下：

（1）界面一致性：在体验者开始掌握了使用方法后，相对应的操作可应用到其他相似游戏场景中，避免了体验者的重新学习，也可降低体验者的记忆负担；

（2）简单而高效：这是所有用户体验设计的黄金法则，设计的游戏应该是操作简单、效果逼真；

（3）示能可见性：在游戏中界面的设计不应与现实社会有太大的反差感，从而降低体验者需要重新适应的时间，并用对应的物理状态暗示使用功能，让体验者感觉到可进行的操作；

（4）反馈：提醒游戏中存在的线索，同时针对体验者的一些动作做出对应的响应。

此游戏系统将游戏角色设定为以下状态中的一种：攻击状态、闪避状态、被击中状态、移动状态、被击倒状态。不同状态有不同视觉和音效效果，比如角色处于被击中状态，会发出痛苦声音或者流血，同时根据算法规则计算角色血量，当角色血量低于某一数值时，角色会切换到被击倒状态从而倒地，玩家胜利。

在此游戏系统中涉及到计算攻击伤害值的问题，击打部位不同，伤害值也不一样，对应算法计算中会扣除伤害值相对应的血量值。拳头位置并向对手位置进行移动的一方为攻击方，拳头没有向对手出击的一方称之为防守方。

在击打过程中，计算攻击方的拳头位置与防守方的身体部位位置来确定是否被击中，如攻击方的拳头与防守方的头部距离小于等于0，则表示击中头部，伤害会高于击中胸部与腰部等位置；当攻击方拳头与防守方的拳头距离小于等于0 时，则表示该回合攻击被防守方防御，伤害值降到最低。在游戏过程中，一个回合内，如果攻击方连续性的对防守方进行攻击，即在一段时间内攻击方不更换角色，则表示此次攻击为连续攻击，持续攻击时间越长，对防守方造成的伤害值越大。按住VR 游戏手柄中的扳手，则下一次的攻击为暴击，伤害值在原有基础上增加，暴击有冷却时间。

为了将体验者带入虚拟世界使其沉浸其中，系统也做了以下的效果：

（1）体验者在握住游戏手柄时，3D 场景中手柄显示为拳击手套；

（2）在击打过程中，使用光效和声效模拟真实打击效果；

（3）体验者超过一定时间不进行攻击，虚拟角色血量则会逐步增加，模拟拳击比赛中对手的体力恢复现象；

（4）当出现暴击效果时，模拟观众欢呼声。暴击头部效果，画面晃动模糊；

（5）当体验者被击中时，手柄震动，提醒体验者采取防守措施或者闪避移动等操作；

（6）玩家血量值过低时，出现急促的心跳声和强烈的喘息声的音效；

（7）当体验者被游戏模拟角色所击倒，则屏幕短暂变为黑色，游戏结束。

3.2 拳击类VR游戏展览效果评价

此VR 拳击类游戏作为广州美术学院毕业作品中第一个VR 游戏作品，获得优秀毕业设计，并在广州美术学院昌岗校区美术馆展出，可以现场体验游戏，具有极强互动性，受到不同阶段年龄层的参观者欢迎，可以说展览效果非常成功。

4 结语

VR 设备可为玩家营造“沉浸感”，也就是身临其境的代入感。沉浸感的营造可以通过音效、实时光影、逼真的材质等诸多方式来进行，但由于资金成本和时间成本相对有限的情况之下，根据二八原则，为了达到最佳投入与产出比，实现效率最大化，要把有限的资源用在能最大程度实现提升沉浸感这一目的之上，所以本文的研究重点放在流程设计和游戏程序代码的优化之上。

由于时间和成本局限，目前的版本虽然尽可能实现了效率的最大化，但是仍然存在诸多不足有待改善，希望之后在交互性、音效和程序优化等方面进一步完善。