VR虚拟现实技术在三维游戏设计中的开发策略_范晶.pdf

软件开发与应用Software Development&Application电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering58在当前社会背景下，人们对于休闲娱乐的需要日益增长，而游戏属于一种较为常见的休闲形式，可以给用户提供更加放松、愉悦的休闲感受。随着 VR 虚拟现实技术的持续发展和应用，在这一发展历程中，常规的游戏方式已经不能再满足玩家的需求。现如今玩家们越来越关注的是对游戏的切身体验和娱乐感受，因此只有对游戏环境进行真实模拟，同时使玩家对游戏进行有效操控，才能够为他们提供更多的游戏乐趣。将 VR 虚拟现实技术应用于游戏中，可以为用户创建良好的互动情景，从而提高了玩家对游戏的体验和操作能力。通过这些优点使这一技术受到了更多人的认同和喜欢，目前已经被大量地用于沉浸和交互的游戏设计之中。1 VR虚拟现实技术概述1.1 技术简介Virtual reality 的简称为 VR，同时也可以称为虚拟现实技术。这一技术最早出现于二十世纪八十年代。最初是美国人在军队中使用的，但是随着时间的推移和时代的发展，这一技术已经被应用广泛应用诸多行业当中。这一技术在实际应用过程中将计算机技术与本地技术进行有效融合，形成一种较为真实的立体虚拟环境，用户能够按照自己的意志来完成空间移动，属于一种以全新的人机互动模式1。当前，在 VR 虚拟现实技术与多个技术和领域存在联系，具体包括计算机图像处理技术、画面传感技术和人工智能等，应用计算机技术对场景进行模型化，给用户带来身临其境的感受，具有良好应用效果和发展效果。由于这一技术具有十分显著的优势，能够在很大程度上减少人力劳动力的投入，极大地减少了人们对某些危险场所的操作风险，可以有效应用于人们日常生产生活的各个方面。1.2 结构分析3D 建模虚拟现实技术大致可以分成三个类别，其中一个类别是建筑虚拟空间情景技术，它适合于楼盘的展示、虚拟旅游等方面，例如在我国 2008 奥运会上就使用了虚拟真实技术。在现代计算机技术快速发展的今天，人类的审美水平和眼界也在不断提高，房产行业能够有效利用 VR 虚拟现实技术将真实的房产信息呈现给顾客。第二种是 3D 的展示，包括 CuLt3D 和 Viewpoint等技术，属于较为常见的展示方式，通常被用于电子商务产品展示中，例如京东和淘宝等，它们都会向顾客展示自己的商品的三维效果2。第三种就是 API 图像接口或者底层引擎，这一技术的应用最为广泛。例如 OGRE和 OpenGL 等。2 三维游戏2.1 概述所谓三维游戏指的也就是3d游戏。在3维游戏当中，每一个点都有明确的位置，应用是 x 轴、y 轴和 z 轴坐标对具体的定位进行明确。相比于二维的游戏，三维的游戏更多的是引入立体空间概念，通过与现实的三维空间进行对比，能够让游戏当中的事物看起来更加的逼真，并且可以随意的操控，对用户有较强的吸引力。例如在钓鱼达人游戏当中，它的三维环境与真实场景极其VR 虚拟现实技术在三维游戏设计中的开发策略范晶（黑龙江外国语学院 黑龙江省哈尔滨市 150000）摘要：本文通过对 VR 虚拟现实技术的概述，结合三维游戏，分析了 VR 虚拟现实技术在三维游戏设计中的开发策略。伴随着我们国家的持续发展和建设，玩家们对游戏的要求也越来越高，三维游戏应运而生，自出现以来三维游戏受到了广大用户的青睐。在这些游戏中大部分都应用了三维场景，以最便捷的方式进行互动，给用户带来一种置身于真实世界之中的错觉。随着三维游戏的兴起，VR 技术的迅速发展，3D 游戏的出现，能够充分发挥出 VR 技术的作用和效果。想要模拟出一个较为真实的虚拟世界，就必须要做好三维模型的搭建工作，才能够对模型物质结构进行合理设计。关键词：VR 虚拟现实技术；三维游戏设计；开发策略软件开发与应用Software Development&Application电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering59相似，各种鱼类在水中游弋较为逼真，每一颗子弹的打击效果也技术华丽，而且威力较大。此外这款游戏当中具有丰富的故事情节，让用户有更加良好的游戏体验3。2.2 主要特点和优势相比于二维的游戏，三维的游戏有诸多的优点，包括三维游戏效果更加的逼真，更加的立体，用户可以从不同的角度观察游戏世界，也可以根据自己的喜好来调节自己的动作。其次就是在动画制作方面，三维游戏有较为明显的优势，就像是我们最熟悉的射击游戏一样。在三维动画的帮助下，角色可以轻易的越过一些障碍物。一般来说，要想生成 3D 动画，首先要给 3D 对象设定一条运动的轨迹。因此，在现实中，程序就会根据预先设定的轨迹和规则，让 3D 对象去完成用户所指定的动作。最后，在三维游戏模式下，所有物体和人物的设置和修改都较为简单。变形体具有较强的随意性，能够充分满足用户对物体和人物进行任意移动的需求，从而达到良好的结果4。3 VR虚拟现实技术在三维游戏设计中的应用优势虚拟现实技术属于一种新型技术，通过应用计算机技术构建出一个立体的虚拟空间，让用户在虚拟空间中能够获得真实的感受和体验，就像是在现实中一样，让人们产生共鸣。简单来说，就是利用计算机技术，创造出一个类似于现实生活的虚拟空间。利用虚拟现实技术生成的虚拟场景，能够构造出一个立体的、互动的、动态的场景，当佩戴上了设备之后，可以为用户带来一种具有亲切感的真实体验5。虚拟现实技术最早应用于是在军队当中，因为这种技术具有更强的沉浸感和交互性，它也开始在产业中应用，特别是在视频游戏产业，有效推动行业的发展。目前我国游戏产业的发展速度较快，无论是在游戏的类型还是应用方法上，都产生了较大的改变。其中虚拟现实技术由于高度仿真性和逼真性，能够极大地提高玩家的游戏真实参与感，因而受到广大玩家的追捧。当前基于此技术的游戏开发具有如下优势。3.1 真实性在游戏过程中，虚拟现实技术可以实现对玩家输入和传递的信息进行迅速的采集，并将其与玩家的游戏设定进行有效结合，为玩家提供视觉、听觉等沉浸式的感觉，使玩家在游戏中的场景和游戏过程变得更为真实。另外，通过虚拟现实技术，可以提高游戏的可操控性，使玩家在游戏中有心理上的沉浸感，继而全身心投入到游戏的场景中，进行更多个性化的操作，以此来更好地满足玩家的游戏需要，给他们更多的真实的身临其境般的体验。如果在游戏中画面发生震动时，如果玩家佩戴了相应设备，就会有震动的感觉。对比于常规的游戏，使用了虚拟真实技术，加强了游戏操控的全面性，提升了游戏画面的空间感，也能够吸引更多的玩家，受众越来越广泛6。3.2 交互性虚拟现实技术具有非常高的交互能力，在玩游戏的过程中，可以实现人机交互，当然还可以进行人人互动，为用户们提供一个良好的互动环境，让他们在游戏中可以享受到各种乐趣，从而更好地发挥出游戏的娱乐价值。虚拟现实技术的应用能够使游戏设计变得更加多样性和娱乐性，是吸引新的玩家最重要的原因，而由于虚拟现实技术能够模拟创造出各种具有真实感的虚拟游戏环境，包括触觉、听觉、视觉环境，在启动游戏时，还可以利用多样的游戏设备来体验到真实的游戏环境，这种交互性会让游戏玩家获得非常好的游戏体验。3.3 公平性为了保证一款游戏能够正常稳定的进行，公正是一项非常重要的标准，在 VR 技术应用情况下，除了能获得更高的战斗体验之外，还能获得更多的战斗技巧和战斗经验，这就大大降低了战斗中的各种限制，让战斗变得更加流畅。在这样的游戏里，玩家可以按照设定来操作，也可以按照自己的想法进行操作。这样既能增强游戏的体验感，又能确保游戏的公平性，让玩家有更大的自主权，从而增强了游戏的魅力。3.4 沉浸性在虚拟现实技术的帮助下可以让游戏者真正融入到虚拟环境中，从而产生一种心灵上的共鸣。在这一过程中，虚拟现实技术对之前的UI设计进行了彻底的改造，让整个游戏的空间感降低，让人能够真正地进入到游戏当中，提高了游戏的沉浸性。应用虚拟现实技术可以提升玩家的心理满足度，结合各式各样 VR 设备的使用，软件开发与应用Software Development&Application电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering60能够给玩家带来更加真实和完整的感觉，使他们能够置身于一个虚拟的游戏空间，在这一游戏的背景下，他们能够得到与真实的环境类似的游戏体验7。4 VR虚拟现实技术在三维游戏设计中的开发策略虚拟现实技术的应用在感知、仿真处理、用户接口及数据处理等领域，可以为用户带来更佳的游戏体验。玩家可以使用鼠标、键盘、数据手套和显示屏等多种游戏装置，来扮演游戏中的角色，能身临其境获得和游戏中人物一样的视觉和听觉。那么当应用到 VR 技术时，玩家能够得到真正的游戏经验，而不是以前使用的只有键盘和鼠标的游戏，这种方式可以让玩家在游戏时获得更加丰富的游戏体验。并且具有更高的可操作性。目前应用于游戏中的 VR 技术主要包括如下内容。4.1 游戏基本程序设计在游戏的开发中，对虚拟真实技术进行合理的运用，可以极大地提高了游戏的基本软件的开发质量，也可以对资源进行高效的把控的管理，加强游戏设计与开发的关系，使得游戏的开发进程更为顺畅。例如，在一个基础的程序设计过程中，其中不但包括了一个游戏模式的代码，而且包括不同的资源配置。将虚拟真实技术与游戏基础编程进行有效结合，将原本的概念化游戏建构情景转移到实际游戏设计情景中，实现了游戏与编程的完美结合。例如，在游戏设计和开发时，如果在游戏中应用附加零件，就可以通过在虚拟场景中对其进行加工，最终成为一个完整的安装包。这样就可以脱离了对常规研发工具的束缚，在游戏过程中，完成了虚拟现实中的虚拟现实设备的设置和操作。另外，在制作虚拟环境时，要将虚拟真实游戏开发场景进行有效融合，然后进行了相关修改工作，建立三维模型。为确保游戏的基本程序与游戏背景设计一致，可以在虚拟现实中对游戏产品的更改状态和玩家的游戏体验进行检查，以使得游戏的基本程序设计与游戏设置更加一致。4.2 立体场景设计在游戏的场景设计中，虚拟现实技术的功能，主要是利用虚拟实际软件与硬件，来对游戏的动态情境进行有效仿真和模拟，给玩家创造一个具有较高的真实感的游戏环境，为他们提供良好的游戏体验。为了增强玩家的仿真体验，在三维游戏仿真实验中，通过 VisualC+仿真设计，能够有效地对 3D 动态游戏视景进行布置和设计，还能够改善游戏图像的输出质量，增强游戏的氛围感和互动效果。在游戏的开发过程中，为了给玩家带来沉浸式游戏体验，提高玩家的真实体验感。在进行游戏的设计时，需要利用虚拟仿真技术来对游戏场景进行合理的规划，并通过多种要素来提高场景的逼真感和立体感。在一款游戏中，灯光的作用不仅仅是为了增强背景的亮度，更重要的是营造出一种独特的游戏氛围，让人被这种氛围所影响，进入其中，得到良好的游戏体验。例如，纸人作为一款特色鲜明的惊悚游戏，在这款作品中，通过不同颜色的灯光设计，营造出了一种诡异的氛围，包括走廊里的月亮，各种色彩的光线，将鬼怪的气氛烘托得更加诡异，让玩家在游戏过程中的，可以真切地体会到鬼怪的气氛，同时还可以利用周围的环境和画面，来激发人的神经，提升自己的感知能力。而且在虚拟现实技术的帮助下，玩家可以通过视觉和听觉来获得更多的信息，从而获得更多的真实感，让玩家们能够根据引人入胜的故事情节，切实体验到了游戏世界里营造出来的真实氛围。4.3 角色绘制和模型制作在游戏的设计过程中，人物设计是一项极其重要的环节，而且对游戏的品质有较大的影响，在虚拟真实环境下，玩家要以自己的身份进入到游戏之中，因此，角色的设计的好坏对玩家的游戏经验有很大的影响。当前，在游戏的设计过程中，往往会存在一些与设定不相符或者是抄袭的情况，这就需要在后期的人物模型构建中，必须对游戏中的角色和背景进行持续调整和优化，从而加大了对经济成本的投入。尤其是在 VR 技术应用背景下创造更加真实的游戏场景时，对人物形象的制作提出了更高的要求。当前，主要应用 ZBrush 软件来对角色进行建模，在对角色进行设计的过程中，必须要结合现实中的角色的特点，才能好保证角色在游戏中的真实程度，提高玩家能的沉浸感，从而获得一个良好的游戏体验。生化危机 7中的各种变异人，大多都是按照人类的身体构造来制作的，这也让他们看起来更加真实。此外，在其它的游戏角色设计开发过程中，在对人物进行设置时，可以对人物进行一定调整，让人物的特性得软件开发与应用Software Development&Application电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering61到加强，让人物的特性变得更为明显，而且要从服、装、化三个方面来建立模型，还要确保人体结构设计的合理性，避免比例失调、人体模型过于浮夸和缺乏真实感。5 三维游戏人物开发Maya 与 3DSM 两种设计工具和设计软件都具有良好的交互作用，是当前设计行业当中最受欢迎的两种三维设计工具。在三维游戏中，角色的栩栩如生与角色的建模有直接关系，所以设计人员需要对角色的基础构造进行深入分析和研究，其中最重要的就是头部、躯干和肢体。所以，想要使游戏人物更加逼真和立体，而且与真实人物更加相似，就必须要注重角色骨骼和肌肉的塑造。可以用一些明暗色交界线来表现出游戏角色的身体构造和结构分布，在制作游戏角色的时，如果不重视结构的创造，就会造成所建造出来的最终模型缺乏精神，而且看起来也是较为的虚假。除此之外，在设计 3D 游戏角色的时，也要注意角色的身体构造，让角色的轮廓变得更加清晰，也更加逼真。5.1 人体模型构建在三维的游戏中，最初由概念设计人员绘制出的人物图，是建立人物模型的基础。三维海战射击游戏角色来说，在建模过程中，需要考虑到这款游戏是以古代为背景的，所以盔甲的材质属于一项重要考虑因素。从人体、服装和道具三个方面进行建模，保障人物模型结构的线条布局需要具有均衡性和合理性，尽量避免五星面。除此之外，还要注意调整人物身体的比例，以免出现身体比例不协调的情况，导致人体模型过于虚假。例如，在塑造上半身时，要注重肌肉的走向问题，在塑造青年男性角色时，上半身的身材要对肩部进行适当放大，这样才能让人物看起来更丰富。所有的结构和比例都要按照真人的身材来设计，布线过程中需要对数量和长度进行有效控制，保障模型的真实性。5.2 头面部模型构建三维游戏当中的角色都具有较高的逼真度，通过面部能够直观体现出来。在建立建模的过程中，脸部的比例也要严格遵循三庭五眼的模式进行构建，尽管在游戏中，角色的造型与真实生活中的真人之间存在着一定的差异，但设计人员在进行建模的过程中，要控制好面片的数量，不能过于简单，在制作完毕之后，要将其中的某些不必要的边和面片去除。将下巴处理的稍微尖锐一些，突出眉骨、唇部等的部位，在建立好了头部的形状以后，要将其身体部分进行合并，在融合前要先确认两个部分的结合点在方向和数量上的一致性，以免结合后产生误差。6 结束语总体而言，虚拟现实技术在各个大的领域中都被广泛应用，尤其是在游戏行业当中，充分应用虚拟现实技术，可以使游戏的娱乐性和沉浸性得到大幅度提升，能够优化玩家带来的游戏体验，同时提高游戏的娱乐性功能。在进行游戏的开发和设计过程中，应该将游戏场景、人物等各个方面作为主要内容，创造出一个具有真实感的 3D 游戏环境来吸引用户，使用户可以在一个沉浸式的游戏场景中，获得良好的游戏体验。参考文献1 皮添翼,黄浩.VR 虚拟现实技术在三维游戏设计中的开发实现 J.魅力中国,2021(48):332-333.2 李樊.基于 VR 技术的三维射击游戏开发研究 J.自动化技术与应用,2021,40(1):163-166.3 白新国,赵思锬.基于 Unity3D 的“Pyramid”VR游戏设计与实现 J.电子设计工程,2021,29(3):136-140.4 王广军,王鹏林,贾玟卿,等.基于虚拟现实技术的黄梅戏数字博物馆设计 J.安庆师范大学学报（社会科学版）,2021,40(4):98-103.5 武玲玲.基于 VR 技术的工程制图三维沉浸式学习系统的研究与实现 D.广东:华南理工大学,2019.6 宋文.基于 VR 技术的教学 APP 的设计与应用研究以初中生物消化系统为例 D.山东:曲阜师范大学,2020.7 彭可兴.基于意象对话技术缓解焦虑情绪的养成类游戏设计研究 D.江苏:南京信息工程大学,2020.作者简介范晶（1984-），女，黑龙江省牡丹江市人。研究生，副教授。研究方向为计算机研究。