基于UE4的非遗文化虚拟展厅科普小游戏设计

摘  要：长江流域的非物质文化遗产历史悠久，古老的传承如今成为新时尚，赋予其新生的活力。中国非物质文化遗产苏扇是传统手工技艺中一颗璀璨明珠，包含折扇、檀香扇和绢宫扇，称为“苏州雅扇”。使用基于虚拟现实技术的虚拟展厅给参观者带来沉浸式、交互式的体验感，推进非遗文化的传承。在展厅中设置科普类小游戏，可以更好地增强参观趣味性，使参观者可以在游戏中体验非遗。文章主要基于UE4引擎制作经典吃豆人游戏，将苏州檀香扇的非遗文化融入其中，使参观者可以更好地感受非遗文化的魅力。

关键词：UE4引擎;非遗文化;虚拟展厅;小游戏设计

中图分类号：TP311       文献标识码：A文章编号：2096-4706（2021）24-0028-04

Abstract： The intangible cultural heritage of the Yangtze River Basin has a long history. The ancient inheritance has become a new fashion and given it new vitality. Chinese Intangible Cultural Heritage “Su fan” is a bright pearl in traditional handicrafts， including folding fan， sandalwood fan and silk palace fan， which is called “Suzhou elegant fan”. Using the virtual exhibition hall based on virtual reality technology to bring visitors an immersive and interactive experience and promote the inheritance of intangible cultural heritage. Setting up popular science games in the exhibition hall can better enhance visiting interest and make visitors experience intangible cultural heritage in the game. This paper mainly makes the classic Pac-Man game based on UE4 engine to integrate the intangible cultural heritage of Suzhou sandalwood fan into it， so that visitors can better feel the charm of intangible cultural heritage.

Keywords： UE4 engine; intangible cultural heritage; virtual exhibition hall; small game design

0  引  言

非物質文化遗产（简称非遗）是一个国家和民族历史文化成就的重要标志，是需要世代相传的优秀传统文化。省的第十四次党代会指出，加强长江文化和各类文化遗产保护传承利用，坚持依法保护，强化传承培养，借助信息技术，探索多形态多方位的非遗传承新路径。中国扇文化源远流长，作为四大名扇之一——檀香扇，起源于明清时期，使用具有天然香气的檀香木制成，专有“拉花”“烫花”“雕花”“画花”之工艺，轻轻扇动，馨香四溢，为国家级非遗。

随着信息技术高速发展，从硬件软件等方面推动着虚拟现实飞速发展。虚拟展厅的应用衍生基于虚拟现实技术，不同于传统展厅的静态、实物展示，数字化的展示对非遗传承有着更为显著的优势。在虚拟展厅制作中，适当的设计一些科普类小游戏，可以丰富展厅互动性、增添趣味性，更好地让参观者了解非遗文化小知识，感受传统文化的魅力。

Unreal Engine 4（UE4）引擎是Epic公司研发的一款追求画面极致效果的引擎，以蓝图为代表，将C++语言脚本代码封装图形化，让开发者更多的关注游戏的设计部分。结合PBR材质系统、动画系统、粒子系统等，可以自由创建精细、丰富的游戏。非常适合本案例中放置于非遗文化虚拟展厅中的科普小游戏，让参观者在展厅里快速体验一个迷你小游戏，娱乐的同时，又不影响整体的主题浏览。

1  游戏分析

1.1  游戏主题

经典吃豆人游戏是日本游戏公司南梦宫的一款非常成功的街机游戏，其主人公是一个圆形的小黄人，简约又可爱，如今已经成为流行文化的一部分，深受大众喜爱。以传播非遗文化为主题，借鉴吃豆人游戏精髓，在设计中加入非遗文化——檀香扇的元素，使用UE4引擎软件制作一款3D科普类的益智小游戏。让参观者使用小黄人，一边躲避敌人，一边吃道具加分，闯关通过后可以出现非遗文化相关奖励，以此在游戏互动中，促进非遗文化的传播，寓教于乐。

1.2  游戏机制

借鉴原版吃豆人游戏的游戏机制，设置主角小黄人1个，幽灵敌人4个，以颜色区分。游戏开始，主角出生在迷宫左上方，幽灵出现在迷宫中心的小房间内。玩家可以操控主角进行上下左右移动，幽灵敌人随机移动。作为一款内置于虚拟展厅内的科普小游戏，设定游戏模式为单人版，关卡地图为3张，整体难度适中，让玩家可以在短时间内快速通关，又不失可玩性，从而在游戏体验之后，回到虚拟展厅进行其他参观。

游戏计分模式为：主角触碰豆子和幽灵敌人会进行不同分值的加减分，原版道具“大力丸”，改换为檀香扇模型，主角触碰到檀香扇后会进入“无敌模式”，幽灵敌人会从随机移动切换到躲避主角，3秒后恢复随机巡逻。当分数达到一定数值时，当前关卡胜利，进入下一关，三个关卡都完成后，游戏胜利。分数为0时，游戏失败。如果主角未触碰道具、豆子和AI，则无触发，可继续移动，游戏机制流程如图1所示。为更好地结合科普非遗文化的教育意义，每完成一个闯关，可以收集到一款檀香扇，同时展示檀香扇相关文字图片简介，供玩家查阅。

2  游戏制作

2.1  素材制作

游戏的素材设计关系到游戏整体视觉效果和游戏质量。本款游戏为3D模式，镜头固定为二维视角，不可旋转。本款游戏涉及的素材主要使用三维软件制作。根据经典游戏吃豆人的形象，在3dsMax软件中进行还原制作，主要过程是模型的构建，利用基础工具对基本球体进行合理的处理，例如挤压出眼睛、嘴巴等。此外再进行展UV操作，并导入PS中对贴图进行绘制。最后导回3dsMax中，输出为FBX文件进行使用。

小幽灵的形象设计，基于对苏扇非遗文化的传承与发扬，因此将扇子元素融入其中，塑造出符合主题的游戏形象。具体是将文人以手持扇形象融入其中，表达出扇子作为文人配饰所体现出的文雅风貌，更好地诠释“怀袖雅物”这一词的由来。将游戏设计的素材制作与文化相结合，便于传统文化在游戏中视觉上的有效传播。同时该形象也是在3dsMax中进行完成制作，在设计平面三视图的基础上在三维软件中完成合理的模型制作，不同于二维绘制，三维中对形象设计的要求更高，需要在不同角度的视图中调整模型结构，防止模型变形，结构混乱，同时还要合理布线以此为后期展UV图做准备，在绘制贴图的过程中因为结构比较复杂，会在PS中完成一定的绘制，有效调整形象中的各部件颜色的搭配，完善细节，导入回3dsMax中进行输出。

道具大力丸的形象設计，主要是以檀香扇作为原型，在整体卡通的风格下，以精细著称的檀香扇是无法很好地体现出细节，需要将其外形特点进行艺术提取，以符合游戏的设定。同样使用3dsMax软件，进行建模、展UV，绘制贴图、导出。豆子形态比较简单，直接在UE4中使用球体制作即可，设置材质颜色为黄色，高光和粗糙度为0.5。以此完成游戏中的基本素材制作如图2所示。

2.2  UI设计

UI设计的好坏是游戏使用者能够更好享受游戏体验的重要因素。好的UI设计能够提高游戏的品质。在本款小游戏的UI设计过程中，主要是配合游戏轻松愉快的基调完成。例如游戏开始界面的设计，提炼迷宫设定的元素，简化图形形成一定的趣味性图案以此调动玩家 的注意力，此外用黄黑的颜色突出游戏logo，同时“游戏开始”“游戏设定”的按钮也用黄色突出点击功能。具体制作以illustrator为图形制作的基础软件，利用基础钢笔工具图形的绘制以及图形之间的布尔剪切，形成以几何为基础的图案底纹，并利用剪切蒙版制作出颜色变化的效果。在按钮中文字的处理也是体现出体积感，进行了颜色的叠加。最后分别导出背景图、按钮各部分PNG格式图片，为后面进入UE4制作做准备。将整体背景设置为用户界面控件蓝图的背景，按钮图片单独制作为按钮控件，并设置其被点击时，触发相应的事件。例如点击开始游戏时，正式开始游戏，并将自身UI界面销毁。点击游戏说明时，会出现新的UI，介绍游戏的相关操作，UI设计界面如图3所示。

同时设计游戏运行界面中的UI，设有关卡，得分等数值文本，勾选“Is Variable”，将文本设置为变量，以便后期使用蓝图编辑引用和设置，实现文本数值的实时变动。再制作游戏说明界面、胜利、失败界面，檀香扇简介界面，设计风格与开始界面统一，在达到相应条件的时候，加载到视口中。

2.3  游戏场景搭建

因本款小游戏地图相对比较简单，可直接使用UE4引擎自带的BSP笔刷或者静态几何体进行迷宫搭建，速度较快，效果良好。为完成后期的游戏制作，需要对地图所有的静态网格体设置碰撞。如果使用3dsMax等三维软件制作地图模型整体导入，同样需要设置物理碰撞“将复杂碰撞转换为简单碰撞”，使得主角、幽灵敌人、道具等不与其发生穿透产生BUG。

美化场景效果。关闭场景光源中的“投射阴影”，并适当调整光源强度。在迷宫场景四角放置一些点光源，除了照亮迷宫之外，还可以美化整体效果。为了实现游戏界面固定，删除自带的玩家出生点，添加摄像机并设置合适的位置，设置摄像机为“玩家0”，此时运行游戏可以预览整个游戏迷宫界面。

2.4  游戏制作

2.4.1  角色创建和控制

将主角小黄人模型导入UE4中，为其创建角色蓝图，添加球形碰撞体将角色包围，为后续判断是否触碰做准备。添加玩家控制器，游戏对角色的操控只需要上下左右移动，没有跳跃、攻击等额外的动作，因此只需设置四个按键。然后，在角色蓝图中设置小黄人的移动速度，在UE4引擎中，所用的单位是厘米。因此在设置速度的时候，需要匹配迷宫和人物的大小，可以测试一下后再做微调。接下来制作动画蓝图，主角小黄人的经典吃豆形象，就是边走边张合嘴巴，形象地表现出“吃”掉了豆子。将做好的动画加入动画图表中，并在角色蓝图中进行关联。最后，将角色蓝图拖入游戏场景合适位置，并在主UI界面中设置，当鼠标按下“开始游戏”按钮时，切换游戏控制权到小黄人角色上。预览游戏，可以看到游戏正式运行后，小黄人已经可以在玩家的操控下自由地穿梭在迷宫中，并做设定动作。

2.4.2  AI创建和移动设置

小幽灵敌人属于人工智能AI，是一个电脑控制的角色。制作方式为，首先创建人工智能中的黑板和行为树，将相关变量存储到黑板中，比较重要的一个变量是用来判断是否切换移动模式。设置其为布尔型，初始值为false，与檀香扇道具触碰后，设置变量值为true，延迟3秒后，变量又设置为false。幽灵AI有2种行为模式：随机巡逻和躲避主角，切换的条件是主角是否触碰了道具檀香扇。因此在AI行为树里，从根节点出发，设置两条分支，连接2个不同的任务，分别对应其2种移动模式，并对2种模式设置判断条件，使其可以正常切换任务。在2个任务中，创建执行AI，分别写入随机巡逻和躲避主角的逻辑蓝图。

AI角色制作和主角类似，为导入的幽灵模型创建一个角色蓝图，添加碰撞体，设置合适的行走速度，该速度直接影响游戏的难度，如果远大于主角，玩家会感觉很难躲避AI，不停地被扣分，同样可以在测试中，调整该数值，让游戏难易度更为合理。再为AI创建AI控制器。AI控制器并不在蓝图类中默认选项中，需要在下面所有类中进行搜索选用。在AI控制器中，运行刚才创建的行为树。为AI添加动画蓝图，让其在行走的时候，具有动作，刚游戏更为丰满。

至此，AI的创建基本完成，将AI角色蓝图放置如场景中，运行游戏，会发现还不能正常随机移动，是因为还未给整个地图添加“导航网格体边界体积”，作为AI的幽灵不知道该在哪个区域进行移动。按P键对该组件进行激活，设置到覆盖整个迷宫。测试游戏，完善其余功能，如AI被触碰后，游戏成绩被减分，AI重置到中部小房间。

2.4.3其他蓝图编辑

对豆子、檀香扇进行蓝图编辑，分别设置Actor蓝图，设置碰撞体，放入场景中测试大小并调整。在豆子蓝图中进行碰撞的设置，如果碰撞的是主角，则游戏成绩进行加分，并且销毁自身。制作出小黄人在碰到豆子的时候，长大嘴巴，一口吃掉豆子的效果。在檀香扇蓝图中，设置主角碰撞后开启无敌模式的效果，即修改AI行为树中的布尔值变量，此处需要进行蓝图间的通信，将布尔值传递过去，从而达到控制AI行为的目的。

为了游戏可以顺利地完成，还需要对UI中成绩和关卡的数值进行整数变量的设置。在豆子蓝图和AI蓝图中都进行了加减分的操作，设置一个IF分支对流程进行控制，判断游戏成绩，如果分值大于一定分值，例如100分，则游戏过关，出现檀香扇介绍界面。进入下一关，设置关卡数+1。当关卡数大于3的时候，即游戏连续过关3个关卡，则游戏胜利，出现胜利界面。当游戏分值等于0时，则游戏失败，出现失败界面，节选局部如图4所示。

2.4.4  完善游戏

适当的增加音效和背景音乐可以为游戏效果添加趣味性。游戏开始循环播放欢快的背景音乐，让玩家可以轻松的體验小游戏。为小黄人触碰豆子、檀香扇、幽灵AI时，添加不同的电子音效，让游戏动画更加生动化。

至此，整个游戏制作完成，运行游戏，对游戏体验感进行测试，合理控制游戏时间。优化迷宫布局，让主角和AI可以顺利地在其中移动。对胜利和失败条件的达成进行功能测试，修改可能出现的逻辑BUG，让游戏更为顺畅耐玩，运行界面如5所示。

最后将完成的游戏进行打包输出，在项目设置中需要设置游戏默认地图是当前吃豆人地图，然后打包，查看打包日志是否有错误。打包出来的游戏，可以放置在不同的屏幕上测试，将UI、颜色等修改到最佳状态。

3  结  论

作为非遗文化主题虚拟展厅中的内嵌科普益智小游戏，主要作用是增强虚拟展厅的趣味性，加强非遗文化的传播，游戏本身的难度并不高，结构也不复杂，但创意设计非常重要，关系到游戏的整体质量。基于UE4引擎的吃豆人小游戏借鉴了经典游戏，将非遗文化元素融入游戏角色、游戏界面UI、游戏奖励机制设计中。利用PhotoShop、3DsMax软件和UE4引擎相互配合，开发制作了吃豆人小游戏，让参观者在游览整个展厅时，可以通过本款游戏在体验中更好地了解檀香扇的文化内涵，提高对非遗文化探究的兴趣。

参考文献：

[1] 陈漫红，薛雪.基于Android新版“吃豆人”游戏的设计与实现 [J].计算机应用与软件，2017，34（6）：106-112.

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[5] 王昊翔，丁海洋.基于UE4的动作游戏受击反馈系统研究与设计 [J].电子制作，2021（23）：54-56.

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作者简介：田晋（1983.10—），女，汉族，江苏苏州人，讲师，硕士，研究方向：信息技术、虚拟现实。