基于虚幻引擎的垃圾分类游戏设计与制作

王娜

（衡水学院物理与电子信息系 河北省衡水市 053000）

伴随国内经济的高速发展，环境污染逐渐成为阻碍经济可持续发展的问题。从2005年“绿水青山就是金山银山”的环保顶层设计理念，到2019年 “开展广泛的教育引导工作，让广大人民群众认识到实行垃圾分类的重要性和必要性，通过有效的督促引导，培养垃圾分类的好习惯，为绿色发展、可持续发展作贡献”的号召人人从自我做起的实际行动。人们意识到垃圾分类的重要性。面对网页的图文宣传、短视频播放、小区张贴的宣传画等宣传形式，很多人表示容易接受，但不容易记忆。究其内在原因是在被动的接受信息传输式教育的同时，人们并未进行主动的知识建构与输出，所形成的短时记忆并未转化为长时记忆。如何更好的帮助人们进行垃圾分类知识的重构，实现垃圾分类知识的输入和主动有效输出的进行，是当前科普宣传需要解决的重要问题。如何让人们在学习垃圾分类知识的同时，又能短时间内输出呢？美国教育家杜威提出的“做中学”，将认知和行为统一的教育理念，即边学习边实践的教学效果最佳。然而如何实现既能缓解人们面对垃圾实物的各种不适感，又能尽可能全面的进行练习呢？垃圾是不被需要的固体或流体，存在或对人体有害、或气味不佳等问题，创设一个令人愉悦的学习垃圾分类的环境在真实世界中很难实现，且在真实世界中不正确的垃圾分类操作，会带来更多的问题，因此基于虚拟现实的教育游戏是一个不错的解决方案。

虚拟现实技术可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。该系统利用计算机生成模拟环境，是多源信息融合、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸在虚拟环境中[1]。基于虚拟现实技术能够产生现实感、实现人机交互的特点，能够让人们沉浸于构建的虚拟环境中：在调动玩家视觉、听觉、触觉等感官基础上，让玩家能够在游戏的过程中，逐步了解垃圾的分类知识，减少了传统宣传方式的单一信息输入，增加了信息输出，并规避了面对垃圾的嗅觉、触觉不适感和可能存在的潜在危险——划伤、中毒等，提高了垃圾分类知识的学习效果。故项目采用虚拟现实技术设计并制作了一款垃圾分类的教育游戏。

1 游戏分析

教育游戏需要具备科学性、教育性和娱乐性的特征，故在保证垃圾分类知识的科学性前提下，需要根据玩家本身的特征，在学习理论和教育理论的支撑下，设计符合其认知规律的关卡设定。因很难实现全体年龄段的覆盖，因此本款游戏主要将儿童、青少年作为主要的潜在玩家，根据其认知特征，进行游戏风格、关卡设定、环境搭建、UI 界面设计、图像素材处理、交互设计等方面的思考。虚拟现实类游戏的沉浸感是基于设备与环境的，需要借助三维软件3Dsmax 制作垃圾模型、部分场景环境模型的搭建，借助虚幻引擎提供的部分场景完善整个游戏环境和交互的实现。

2 游戏设计与制作

2.1 界面设计

游戏界面指游戏软件的用户界面，包括游戏画面中的按钮、动画、文字、声音、窗口等与游戏用户直接或间接接触的游戏设计元素。[2]对于儿童及青少年而言，对于目标的关注更为发散，专注力需要引导（图1）。

初始界面，游戏的初始界面设计比较简洁，脚下是空旷的陆地、身旁是随风拂动的松树、一盏闪烁的球灯，广袤的星空中一轮圆月，除此之外就是一个传送轮和一个黑色的屏幕，因此玩家可选的项目很少，要么点开屏幕看看，要么点击传送轮。

第一关的界面，设计中采用了卡通积木风，进入界面后映入视线的是生命值、卡通风的场景，写实风格的垃圾桶分外的显眼，这样软性的引导玩家进入游戏，了解大致规则。对于垃圾的设计主要偏向扁平风格设计，模型主要以纯色的三维模型形式，打破玩家对环境感知模式的框架，实现游戏的目标引导。

传送轮，作为不同关卡的传送界面，包含两部分，一部分是转送轮的形体，与游戏初始界面保持了一致，帮助玩家学习并建立游戏认知；另一部分是得分显示，得分用分值表示，进度条表现的生命值，红色部分表示的现存生命值，白色部分表示因操作失误失去的生命。

第二关的界面，风格设计偏向写实风格，借助部分虚幻引擎的场景模型进行构建，使玩家从卡通世界转移到伪真实世界。设计潜在意图是让玩家对垃圾分类的认知，从虚拟卡通世界中垃圾分类转到真实世界，意图让玩家思想意识上产生转变，垃圾分类不止存于梦幻卡通世界，是真是存于现实中，需要实际行动起来。垃圾、传送轮、垃圾箱延续第一关的形态，保持对垃圾视觉认知的一致性（图2）。

第三关的界面设计走的是油画写意风，采用了虚幻引擎免费提供的场景，用油画写意的风格，给玩家不同的视觉刺激，且整体色调采用偏土黄色，使之产生思想上的升华感，即垃圾无论是在卡通世界、写实世界还是写意理想世界都是不协调，应该及时处理，投放到合适的垃圾桶内，以维护环境的美感（图3）。

图1：界面设计1

图2：界面设计2

图3：界面设计3

2.2 交互设计

交互设计就是创建一系列人与产品，服务或者系统之间的对话，来达到顺畅沟通的目的。[3]玩家通过游戏的交互式设计，与游戏进行交流对话。本款游戏是以正确区分生活类垃圾的种类为目的的教育游戏，旨在通过玩家与虚拟环境进行交互，习得生活垃圾属性的知识。

第一人称视角的选择，结合虚拟现实游戏本身沉浸性的特点，本款游戏选择了第一人称视角，一方面便于玩家产生沉浸感，需要对摄像机的高度、坐标进行调整，利用摄像机模拟玩家的眼睛，因玩家定位于儿童及青少年，在摄像机高度和环境模型比例方面设定时，考虑到玩家现实生活中，常常采用仰视的方式观察世界的现状，游戏设置高度相对较低以复现玩家真实世界的视角，促使其更快的融入游戏世界；另一方面减轻游戏的体量，如果采用第三人称，游戏整体需要增加故事线和人物，增加了研发的时间和游戏本身体量，改变了最初简洁的设计理念。

关卡内的交互设计，熟知垃圾的分类属性是本次游戏设计的最终目的，如何帮助玩家建立正确的认知，又不会像市面上部分垃圾分类游戏那样，因机械投掷而产生疲惫感和厌烦感呢？本游戏的三个关卡内的功能交互设计上保持了一致性，即在关卡内寻找垃圾，投放置垃圾桶内，放置正确分数值加1 分，否则垃圾弹出垃圾桶的同时生命值减1 分。通过分值逐关增加，生命值保持不变，在生命值不为0 且分数达到最高分时通关，未达到分数最高值时生命值为0 则通关失败，通过失败会强制玩家观看垃圾分类知识短视频，然后回到关卡起始点重新开始。为增加游戏的趣味感，每个关卡的短视频的内容和风格均不同，从视觉上重新刺激玩家。观看垃圾分类知识视频时，主要调动玩家的视觉和听觉，缓解游戏过程的肢体的疲惫和心理上的挫败感，激发其再次尝试的意愿。玩家在关卡内不止可以看到垃圾、垃圾桶这些通关必需品，还能在环境中漫游，感受环境的优美，体验垃圾的不和谐感，产生主动拾取垃圾的想法，培养玩家拾取的垃圾习惯

关卡间的交互设计，本款游戏建立了6 个游戏场景，分别是游戏主界面1 个、二级界面5 个，采用场景界面跳转的方式，实现游戏场景的切换。这样在一定程度上减少玩家跳转的时间成本，增加游戏的可玩度。在关卡跳转设计上，采用声音加模型的形式引导玩家：主界面上，喷射着粒子的蓝色传送轮在暗色的环境中很突兀，玩家可以很快发现，继而注意到旁边的文字“Firstlevel”，使用游戏手柄点击后，跳转到第一关，习得关卡的跳转方式。环境中发现传送轮比较难，如何提示玩家呢？每一关达到通关分值后，在声音的提示的同时传送轮出现，传送轮与开始界面保持一致，且色彩、造型上与环境有较大区别，便于玩家发现。玩家在寻找传送轮的时候能够漫游场景环境，从而激发玩家内心对环境保护的强烈愿望。

2.3 反馈机制设计

虚拟现实游戏之所以较网页图文视觉信息、视频视听觉信息更能吸引受众，是因为一方面，游戏过程中玩家需要带着头显，在视听信息的传输过程中，需要调动触觉与游戏内容互动从而获得通关，这从多个维度调动玩家的感觉器官，提升信息的输入效度；另一方面，以玩家为中心，设计反馈机制，既包含奖励又包含惩罚。在设计的过程中论证了集中不同的方案，结合虚拟现实游戏需要使用手柄的特点，舍弃通过在线答题获取生命值奖励等方案们，实现以玩家体验为中心，提升游戏的易玩度和趣味性。游戏中玩家正确投入垃圾后，垃圾消失，红色的分值增加，玩家可以看到与通关要求的距离，增强通关的迫切性心理。如果错误投掷后，系统发出警报声，同时垃圾如同被人从垃圾桶中掷出一般射向玩家，给予玩家较强的视觉刺激，激活玩家斗志和大脑皮层，强化玩家的好胜心。

3 效果评价

项目完成后，在大学校内测评时，大学生给出了一些修改意见，进行修改后。随后分邀请6～15 岁的小玩家进行体验，对于游戏中强制观看学习视频部分、关卡设置给予很高的评价，他们很喜欢这种不同于教室上课传输知识，类似于个人在独立世界中探险的游戏形式，分别在游戏前后对玩家进行垃圾分类知识测评，游戏后正确率有所提高。

4 小结

孔子曰“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”，采用虚拟现实技术制作的这款教育游戏，能够让学习者在一个寓教于乐的环境中更快的接受垃圾分类信息，进行垃圾分类知识的建构和重构，是解决垃圾分类信息科普中被动信息输入的有效解决方案。