Unity3D游戏设计与实现

分类号：分类号：TP31TP31 U U D D C C：D10621-408-(2014)1248-0D10621-408-(2014)1248-0 密密 级：公级：公 开开 编编 号：号： 成成 都都 信信 息息 工工 程程 学学 院院 学学 位位 论论 文文 Frozen 游戏设计与实现游戏设计与实现 论文作者姓名：论文作者姓名： 申请学位专业：申请学位专业：数字媒体技术数字媒体技术 申请学位类别：申请学位类别： 指指导导教教师师姓姓名名（职职称称） ： 论文提交日期：论文提交日期： Frozen 游戏设计与实现游戏设计与实现 摘摘 要要 为了学习 Unity3D 游戏引擎，为了进一步了解并熟悉该款引擎，本文描述 了如何制作了一个二维的跑酷类游戏项目，这个游戏的背景来源于一部叫做 冰雪奇缘的电影。通过对该项目的制作和学习，来了解用 Unity3D 开发游 戏的利与弊，以及这款游戏引擎未来的优势。本文所述的游戏项目开发所用的 开发工具是 Unity3D 自带的开发工具，叫做 MonoBehaviour，选择的开发语言 是 C#。该游戏项目是一个小型的 2D 游戏制作，开发周期短，实现所涉及的技 术也是学习 Unity3D 必备的一些知识，但是也是一些重要的基础知识，很多其 他的 Unity3D 游戏制作，也是通过把 Unity3D 的各个功能模块一点点组织拼接 起来而成的。 关键词关键词：Unity3D；游戏引擎；语言开发环境；跑酷游戏 the Design and Implementation of Frozen Game Abstract In order to know and learn more about Unity3D game engine, this papers describes how I develop a parkour game project whose background comes from a movie called Frozen. Through the study of this game project, we will get to know the pros and cons to use the game engine and its advantage of the future. We did this game project using its own development tool named MonoBehaviour. we used C# as its development language. This is a small 2D game with short development period and some basic techniques which are important knowledge.Many other Unity3D games are the union of some Unity3D function parts. Key words: Unity3D; game engine; language development environment; parkour game 目目 录录 论文总页数：28 1引言1 1.1UNITY3D 简介.1 1.2UNITY3D 语言开发环境及开发工具.2 1.3UNITY3D 应用.2 1.4UNITY3D 未来优势.4 2使用 UNITY3D 开发游戏的优势 4 2.1跨平台的先进技术4 2.2轻松入门5 2.3市场影响力广5 3研究现状及设计目标6 3.1游戏简介及动画制作6 3.2游戏类型7 3.3游戏前景7 3.4技术实现及其优势8 3.5游戏项目设计目标8 4需要解决的问题9 4.1游戏项目中要解决的问题9 4.2碰撞检测问题9 4.3粒子系统10 4.4函数11 5游戏总体设计13 5.1游戏设计准备阶段13 5.2游戏设计制作阶段14 5.3游戏设计完成阶段14 5.4游戏玩法说明16 6游戏简介16 6.1游戏背景16 6.2敌人16 6.3玩家16 6.4分数统计16 7游戏实现16 7.1变量16 第 1 页 共 33 页 7.2函数17 7.3粒子系统的实现19 7.4碰撞检测的实现21 7.5音效的实现21 7.6游戏通关22 7.7游戏失败23 8项目总结23 8.1总结的目的23 8.2关键性问题总结23 8.3游戏开发周期23 结 束 语25 参考文献26 致 谢27 声 明28 第 1 页 共 33 页 1 1 引言引言 1.11.1 Unity3D 简介简介 Unity3D 是由 Unity Technologies 开发的一个游戏引擎，操作界面如下图 1.1 所示，它集快速性交互性于一体，带有强大的渲染引擎，对 DirectX、OpenGL 拥有高度优化的图形渲染管道，能够允许开发者能够高效直 观的开发出 2D 或者 3D 游戏，是一个全面整合的游戏引擎。并且，Unity3D 游 戏引擎能够十分方便的将开发出的游戏发布到各个平台，如 iPhone、Android 等 平台。此外，还可以用 Unity Web Player 插件将作品发布成 网页游戏，玩家只需下载这个很小的插件就能轻轻松松的玩 Unity 网页版游 戏。Unity3D 游戏引擎通过使用植被系统 Unitree，提供了大量的 Shader 供开发 者使用，这些 Shader 完全足以满足开发者的需求，使得即使在低端硬件设备下 也 能 够运行广阔茂盛的植被景观。打开地形编辑器，从左到右依次是：地形 拉 升降低、准确的绘制地形高度、地形圆滑、地形文理绘制、地形植被绘制 树木、地形植被绘制-草及小物体、地形参数设置。另外，它支持所有主要 的 文件格式，并能和其他应用程序协同工作。它还用了 PhysX 的物理引擎，使得 开发者能够轻松的实现各种物理效果。Unity 游戏引擎提供了柔和阴影与烘焙的 高度完善的光影渲染系统，它的着色器整合了易用性、灵活性和高性能的特点。 目前，Unity3D 游戏引擎最新版本是 Unity4.0，它能将你的作品发布到 MAC、Windows、安卓等十个以上当今盛行的平台。此外，购买功能更加强大 的正版 Unity3D 游戏引擎，经授权之后可以安装在 2 个不同的系统，如一个 Windows，一个 Mac，官方网址是 unity3d.com。 Unity3D 游戏引擎研讨会正在茁壮发展。第一次 Unity3D 游戏引擎研讨 会 是在 2010 年 5 月，举办地点是在韩国，引发了许许多多的商家投资并签订了引 擎预定协议。亚洲作为 Unity3D 游戏引擎公司的一个重要战略地，2013 年在上 海举办了研讨会。不久 Unity3D 游戏引擎公司又宣布取消支持对 Flash 的支持。 第 2 页 共 33 页 图 1.1 Unity3D 操作界面 1.21.2 Unity3D 语言开发环境及开发工具语言开发环境及开发工具 Unity3D 是一款综合型的游戏开发引擎。其中 MonoBehaviour 是该公司 自 己开发的一个编译工具，自然跟 Unity3D 是十分兼容的，比如调试等就十分方 便。当然，也可以选择自己的编译工具，如 Visual Studio 2010，只需要在菜单 里面设置一下默认编译工具就行，这样在你创建并打开代码文档时就默认打开 了你所设置的编译工具。目前，Unity3D 只允许 3 种编程语言：C#、 javascript、Mobo。其中 C#运用较为广泛，因为它的兼容性比较好，便于更 好的发布到各个平台。 1.31.3 Unity3D 应用应用 目前，用 Unity3D 游戏设计引擎开发手机游戏的比较多，如勇者之心、 神 庙逃亡系列、愤怒的小鸟等；也有用来开发单机游戏的，如轩辕剑六、捣蛋猪 等；网页游戏诸如新仙剑 Online、QQ 乐团等，部分游戏截图如图 1.2、1.3、1.4 所示。在虚拟现实方面，只需要将在 Maya 或者 Max 等其他三维 软件里面做出的模型导出为 fbx 格式，然后导入 Unity3D，设置摄像机代码、 UI、Build。 第 3 页 共 33 页 图 1.2 神庙逃亡 图 1.3 愤怒的小鸟 第 4 页 共 33 页 图 1.4 轩辕剑 1.41.4 Unity3D 未来优势未来优势 很多游戏引擎起初都是很不起眼的，Unity 在 2004 年诞生于丹麦，后来 把 总部设在了美国旧金山。到 2014 年，其注册人数已达 80 万，仅是苹果应用商 店里面用 Unity 开发的游戏已达一千五百多个。在未来，随着 Web、IOS、Android 等平台越来越广泛的应用，因它强悍的跨平台能力和易学 的功能界，Unity3D 游戏设计引擎必将变大炙手可热。 Unity3D 是开发者使用最广的游戏引擎，目前有 53.1%的开发所开发的游戏 是通过 Unity3D 游戏引擎来开发制作的，其中在一项调查中显示，开发选择这 款引擎一个最重要的因素是它的开发周期短。之所以这样，是因为他们都觉得 Unity3D 游戏引擎简单易学，功能强大；有一定程序基础的人只需要一两个月 就能入门。 2使用使用 Unity3D 开发游戏的优势开发游戏的优势 2.12.1 跨平台的先进技术跨平台的先进技术 Unity3D 开发的游戏和应用主要使用的是 C#语言，当然前面介绍的其他的 2 种语言也可以，其编译的过程根据目标平台的变化而不尽相同。在 PC、Mac 第 5 页 共 33 页 和 Android 平台上，你所写的代码会被系统编译成字节码，并且可以在 Runtime 用 JIT(Just In Time 的缩写，中文意思是即时编译器)编译器执行。如果是在其他 的平台上，那么游戏在执行是代码是需要进行一个预编译的，转变成目标机器 的本地代码而执行。 这就是为什么 Unity3D 开发的游戏能够支持多平台，能够发布到近十几种 十分流行的平台上去，如下面图 2.1 所示： 图 2.1 Unity3D 多平台性 2.22.2 轻松入门轻松入门 目前为止，注册 Unity3D 用户已达八十多万，每天在线人数达二十多万， 你如果在学习使用 Unity3D 的时候可以随时上官网论坛上去请求帮助。更重要 的一点是你所遇到的问题，其实在之前很多人都遇到过，这样你的问题就很快 能得到解决。另外，Unity3D 的交互性特点可以让你即使程序基础不是很好也 能设计出你想要的游戏。 比如有一个 2D 游戏叫挺过 1 分钟，游戏场景只有一个，就是一个封闭的 长方形界面，一个人物左右移动躲避一个在理想状态下在长方形里面弹来弹去 的球，随着时间的增加，球的数量也会增加。这里涉及到的基础知识只有几点， 如碰撞检测、物理引擎，游戏大小只有几 KB，但是这个游戏却很有趣，吸引 力不少人，可以在无聊之际用来打发时间。 2.32.3 市场影响力广市场影响力广 现在不管是哪行哪业，什么产品，都将就一个客户需求量，也就是市场， 那么 Unity3D 的市场怎么样呢？ 同诸多游戏引擎不同的是，Unity3D 不仅仅处在 3D 游戏市场，也能够制作 完美的 2D 游戏，Unity3D 支持很多平台（Windows、IOS、Mac 等十余种） ，还 支持许多游戏机（PS3、Wii 等） ，以及浏览器等等，市场范围是如此之广。 第 6 页 共 33 页 在一项调查中显示，一个开发者在开发一个 3D 游戏的时候，有 72%的人 首选的开发工具是 Unity3D。他们往往还选择用 Unity3D 做一下视觉结构、军 事仿真等等。 3 3研究现状及设计目标研究现状及设计目标 3.13.1 游戏简介及动画制作游戏简介及动画制作 游戏项目开发的游戏名称为Frozen ，使用的游戏引擎为 U