基于UE4-的第三人稱闖關(guān)游戲的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、基于UE4的第三人稱闖關(guān)游戲的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)隨著計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的興起，計(jì)算機(jī)逐漸走進(jìn)大眾家庭，不可避免的，電子游戲也逐漸走入了我們的生活，電子游戲有利有弊，它可以培養(yǎng)解決問(wèn)題的能力，豐富我們的精神文化生活，提高視覺(jué)空間技能和開發(fā)想象力，并且現(xiàn)如今電子游戲已經(jīng)是年輕人社交內(nèi)容中重要的一環(huán)，為青少年的社交提供了很大的便利。雖然電子游戲有使人沉迷地風(fēng)險(xiǎn)，但無(wú)論如何，電子游戲都已經(jīng)在文化產(chǎn)業(yè)和日常生活中扮演了重要的角色，并且可以預(yù)見(jiàn)的是，電子游戲的前景無(wú)比廣大，未來(lái)將會(huì)迅速發(fā)展，也許有一天，電子游戲真的可以成為人們的第二世界。我們的闖關(guān)游戲關(guān)卡設(shè)計(jì)主要有兩種，射擊關(guān)卡和跑酷關(guān)卡，射擊關(guān)卡是戰(zhàn)斗關(guān)卡，玩家操縱角

2、色與AI戰(zhàn)斗，消滅AI怪物取得勝利，跑酷關(guān)卡中玩家需要操縱角色躲避障礙在規(guī)定時(shí)間內(nèi)到達(dá)終點(diǎn)。我們使用的主要開發(fā)工具是虛幻引擎，EPIC旗下的UE(UnrealEngine)系列引擎是目前世界上頂尖的游戲設(shè)計(jì)引擎，是整個(gè)游戲界運(yùn)用范圍最廣，整體運(yùn)用程度最高，次世代畫面標(biāo)準(zhǔn)最高的一款游戲引擎，占有全球商用游戲引擎80%的市場(chǎng)份額。虛幻引擎是全球最開放最先進(jìn)的實(shí)時(shí)3D創(chuàng)作平臺(tái)。經(jīng)過(guò)持續(xù)的改進(jìn)，它已經(jīng)不僅僅是一款殿堂級(jí)的游戲引擎，還能為各行各業(yè)的專業(yè)人生帶去無(wú)限的創(chuàng)作自由和空前的掌控力。UE系列最新作UE5更是一公布就火爆全球,其中兩大核心技術(shù)紛紛迎來(lái)了很多行業(yè)工作者的研究與探討，被稱為“次世代引擎”

3、。我們使用的UE4引擎可以完美對(duì)接UE5引擎，這為我們將來(lái)的持續(xù)開發(fā)帶來(lái)便利。本文立足于當(dāng)前新興的單機(jī)聯(lián)機(jī)游戲市場(chǎng)，以藍(lán)圖(Blueprint)編程為主體，說(shuō)明游戲在PC端需要實(shí)現(xiàn)的邏輯。在充分展示并運(yùn)用UE4完備的功能特性的前提下，設(shè)計(jì)游戲的UI界面、關(guān)卡規(guī)則邏輯、AI和障礙物邏輯及角色動(dòng)畫播放邏輯，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)較為完整的游戲軟件。系統(tǒng)的需求分析游戲需要實(shí)現(xiàn)的功能大體可分為兩大部分，數(shù)據(jù)邏輯層和表現(xiàn)層。數(shù)據(jù)邏輯層是游戲的基礎(chǔ)部分，包括關(guān)卡邏輯、玩家控制邏輯、AI和障礙物邏輯、UI交互邏輯等。數(shù)據(jù)邏輯層需要通過(guò)藍(lán)圖逐個(gè)實(shí)現(xiàn)功能模塊，再通過(guò)模塊之間的調(diào)用、藍(lán)圖之間的通信從小到大構(gòu)建完整的游戲框架

4、并實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)邏輯層主要在虛幻引擎提供的Gameplay框架中Gamemode、Playercontroller、Pawn、Acter等藍(lán)圖中實(shí)現(xiàn)，部分功能還需要在自定義的藍(lán)圖類中實(shí)現(xiàn)。表現(xiàn)層在很多情況下都決定了一款游戲的上限，是玩家能夠最直觀分辨游戲好壞的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。表現(xiàn)層包括人物模型、場(chǎng)景建模、UI界面、光影聲音、游戲劇情等。人物模型和場(chǎng)景建模需要在建模軟件中制作并且使用規(guī)定的格式導(dǎo)入U(xiǎn)E4引擎中，我們使用的建模軟件主要是3DMAX和Maya3DMAX是Discreet公司開發(fā)的基于PC系統(tǒng)的三維動(dòng)畫渲染和制作軟件，Maya件是Autodesk旗下的著名三維建模和動(dòng)畫軟件，兩者都是常見(jiàn)的實(shí)用建

5、模軟件。將場(chǎng)景和模型導(dǎo)入引擎后，需要使用地形工具和草地工具對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行調(diào)整，為場(chǎng)景調(diào)整光影效果，增強(qiáng)表現(xiàn)力。合適美觀的UI也是表現(xiàn)層的重要部分，UI主要通過(guò)Photoshop軟件制作。表現(xiàn)層主要由HUD、UserWidget和地形工具等引擎功能實(shí)現(xiàn)。從完整的游戲流程來(lái)看，需要完成的功能大致有：進(jìn)入游戲生成UI界面，與UI交互實(shí)現(xiàn)開始游戲、設(shè)置等功能，選擇關(guān)卡（手動(dòng)選擇和隨機(jī)選擇），讀取關(guān)卡邏輯和加載生成關(guān)卡，例如勝利條件、AI和障礙物的刷新位置、數(shù)量等，生成玩家人物模型并且可以控制（玩家相關(guān)內(nèi)容是項(xiàng)目中重要的部分，由許多部分組成，例如模型、骨骼、動(dòng)畫邏輯、攻擊和技能邏輯、生命值和死亡邏輯等，主要

6、在Gameplay框架中的PlayerController和Character實(shí)現(xiàn)），生成AI和障礙物，AI可以攻擊玩家，障礙物通過(guò)碰撞觸發(fā)，玩家勝利或者失敗后有相應(yīng)的UI界面顯示和邏輯處理。系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)本游戲軟件的設(shè)計(jì)由場(chǎng)景關(guān)卡、游戲模式、玩家角色、用戶界面和AI障礙物五部分組成。針對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行具體分析，需要完成設(shè)計(jì)的對(duì)象有：場(chǎng)景、關(guān)卡設(shè)計(jì)、角色和技能、AI和障礙物、用戶界面等。場(chǎng)景將場(chǎng)景導(dǎo)入引擎中后，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐渲?，為接下?lái)的開發(fā)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。由于游戲設(shè)計(jì)的關(guān)卡有很多，而且后續(xù)可能還會(huì)增加關(guān)卡，所以場(chǎng)景要有獨(dú)特的風(fēng)格，最好不要有過(guò)多的重復(fù)元素。場(chǎng)景導(dǎo)入后，需要將人物模型放入場(chǎng)景中來(lái)

7、調(diào)整場(chǎng)景的大小，避免人物和場(chǎng)景中的物體等比例失常給玩家的游戲體驗(yàn)帶來(lái)負(fù)面影響。場(chǎng)景中的光照、陰影、樹木草地、建筑地形等都需要進(jìn)行調(diào)整，場(chǎng)景美觀是表現(xiàn)層的重要因素。此外，把場(chǎng)景的規(guī)?？刂圃谝欢ǚ秶鷥?nèi)也非常重要，場(chǎng)景太大可能會(huì)導(dǎo)致玩家通關(guān)的時(shí)間變長(zhǎng)，為后續(xù)關(guān)卡設(shè)計(jì)帶來(lái)負(fù)面影響。（圖1）圖1部分場(chǎng)景展示關(guān)卡設(shè)計(jì)關(guān)卡設(shè)計(jì)主要分為兩部分，第一部分是對(duì)一個(gè)關(guān)卡中的游戲元素進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要設(shè)計(jì)的內(nèi)容有關(guān)卡的類型、玩家起點(diǎn)、記錄點(diǎn)、終點(diǎn)、AI和障礙物的刷新位置、AI刷新的時(shí)間、關(guān)卡限定時(shí)間的長(zhǎng)短等，總體來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)的原則是保證游戲性的同時(shí)控制游戲難度和時(shí)間適中，避免各個(gè)關(guān)卡重復(fù)過(guò)多但通關(guān)時(shí)間差距不要太大。這部分屬

8、于策劃內(nèi)容，文章中不再贅述。第二部分是對(duì)關(guān)卡設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)，這一部分我們基本使用藍(lán)圖進(jìn)行制作，主要使用了Gameplay框架中的Gamemode藍(lán)圖以及部分自定義藍(lán)圖類，如玩家的起點(diǎn)、記錄點(diǎn)、終點(diǎn)使用了相同的藍(lán)圖父類，父類實(shí)現(xiàn)了觸碰時(shí)記錄玩家位置Location的功能，之后在由不同的子類藍(lán)圖繼承并添加不同的功能，比如終點(diǎn)需要觸發(fā)UI界面的切換。（圖2）圖2記錄點(diǎn)藍(lán)圖類及其在場(chǎng)景中的實(shí)例角色和技能玩家角色（Character）是整個(gè)游戲中最重要的部分之一，每個(gè)角色的設(shè)計(jì)都包含了許多內(nèi)容，但大體都是由同一個(gè)父類藍(lán)圖繼承而來(lái)。父類藍(lán)圖要實(shí)現(xiàn)的功能有基礎(chǔ)的操作動(dòng)作邏輯、角色模型替換邏輯（每個(gè)角色的模型

9、都不同，并且在不同類型關(guān)卡中模型也可能不同）、生命值和體力等數(shù)值邏輯、死亡和傷害邏輯等。（圖3）圖3角色父類藍(lán)圖“BP_Character”動(dòng)畫藍(lán)圖是角色的重要基礎(chǔ)，角色的動(dòng)作基本是由動(dòng)畫藍(lán)圖控制播放，動(dòng)畫藍(lán)圖會(huì)逐幀檢測(cè)玩家的狀態(tài)，并通過(guò)狀態(tài)機(jī)來(lái)檢測(cè)需要播放的動(dòng)畫，一般來(lái)說(shuō)，玩家的移動(dòng)(Walk、Run)、跳躍(Jump)、閑置(Idle)動(dòng)畫都是由狀態(tài)機(jī)設(shè)置好播放的，攻擊和釋放技能的動(dòng)畫則大多單獨(dú)制作動(dòng)畫蒙太奇并在動(dòng)畫藍(lán)圖中混合插入插槽由邏輯觸發(fā)播放。(圖4)圖4部分動(dòng)畫藍(lán)圖邏輯每個(gè)角色的藍(lán)圖自父類繼承而來(lái)后，還需要添加其他功能，例如二段跳、加速、攻擊、釋放技能等，動(dòng)作功能需要制作動(dòng)畫蒙太奇

10、與邏輯匹配播放，攻擊和技能還需要設(shè)計(jì)制作相應(yīng)的粒子特效等，增強(qiáng)表現(xiàn)力。由于同一人物在不同類型的關(guān)卡中模型技能等都可能有所不同，我們的解決方案是一個(gè)任務(wù)設(shè)計(jì)多個(gè)角色藍(lán)圖，一般有跑酷和戰(zhàn)斗兩個(gè)角色藍(lán)圖。AI怪物的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)也是比較重要的部分，我們的設(shè)想中，戰(zhàn)斗關(guān)卡中的AI分為三種類型，近戰(zhàn)AI，遠(yuǎn)程AI和BOSS，近戰(zhàn)AI和遠(yuǎn)程AI在沒(méi)有進(jìn)入戰(zhàn)斗的時(shí)候會(huì)執(zhí)行巡邏的邏輯，在地圖中規(guī)定的范圍內(nèi)尋找玩家角色,BOSS則在固定位置刷新并原地駐守，當(dāng)玩家角色進(jìn)入視野內(nèi)時(shí)，近戰(zhàn)AI和BOSS追擊玩家角色，遠(yuǎn)程AI則會(huì)在遠(yuǎn)處攻擊玩家，并和玩家角色保持距離，在玩家角色靠近時(shí)試圖躲避玩家并反擊，每種類型的AI又可以

11、具體分為幾種類型，比如遠(yuǎn)程AI有彈道慢但是具備大范圍(AOE)的攻擊類型的法師AI，和單體攻擊但是彈道快的弓箭手AI。為了實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)，我們使用了UE4引擎較為成熟的行為樹體系。虛幻4AI行為控制采用事件驅(qū)動(dòng)模式，需由行為樹和黑板(Blackboard)配合使用的，行為樹執(zhí)行AI邏輯，黑板通過(guò)變量來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。每個(gè)AI都有自己的控制器(AlController)，就像玩家通過(guò)PlayerController控制Character樣，AI通過(guò)AIController來(lái)控制Character。雖然AIController對(duì)相應(yīng)的pawn進(jìn)行控制，但是AI的主要邏輯是在行為樹中實(shí)現(xiàn)的，行為樹利用節(jié)點(diǎn)來(lái)

12、控制邏輯并調(diào)用相應(yīng)的功能。行為樹的節(jié)點(diǎn)分為Root、Composite、Task、Decorator、Service五種，Root是根節(jié)點(diǎn)，是一個(gè)行為樹的起點(diǎn)，一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)行為樹有且只有一個(gè)Root節(jié)點(diǎn)，但其本身并沒(méi)有功能。Task節(jié)點(diǎn)是任務(wù)節(jié)點(diǎn)，是行為樹的基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)。Task節(jié)點(diǎn)就像一個(gè)個(gè)封裝好的函數(shù)，可以通過(guò)藍(lán)圖或代碼進(jìn)行自定義，也有引擎封裝好的節(jié)點(diǎn)，一般一個(gè)Task對(duì)應(yīng)執(zhí)行一個(gè)簡(jiǎn)單AI行為動(dòng)作上匕如AI的移動(dòng)等。Composite節(jié)點(diǎn)對(duì)Task進(jìn)行簡(jiǎn)單的邏輯順序控制，Composite節(jié)點(diǎn)有三種節(jié)點(diǎn)分別是Selector、Sequence、SimpleParallel。Selector是

13、選擇器，它會(huì)對(duì)子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行選擇，當(dāng)子節(jié)點(diǎn)有任一個(gè)返回成功時(shí)則返回成功，其他情況則返回失敗。Sequence會(huì)按順序執(zhí)行子節(jié)點(diǎn)，直到某一個(gè)節(jié)點(diǎn)返回失敗或者執(zhí)行完畢，當(dāng)有任一子節(jié)點(diǎn)返回失敗則返回失敗，順利執(zhí)行完則返回成功。SimpleParallel會(huì)同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)任務(wù)。Decorator節(jié)點(diǎn)是裝飾器，可以附加在其他節(jié)點(diǎn)上，為附加的節(jié)點(diǎn)提供執(zhí)行條件。2.5障礙物障礙物是跑酷關(guān)卡的核心內(nèi)容之一。障礙物會(huì)在玩家角色與其碰撞時(shí)調(diào)用功能對(duì)玩家進(jìn)行懲罰性的互動(dòng)，一般來(lái)說(shuō)，這種互動(dòng)有減少生命值或者將玩家傳送到規(guī)定的地點(diǎn)等類型。為了實(shí)現(xiàn)障礙物的功能，我們需要為障礙物的藍(lán)圖類中添加一個(gè)碰撞盒子，當(dāng)碰撞盒子與其他碰撞體重疊時(shí)，會(huì)用邏輯判斷這一碰撞體是否與玩家有關(guān)，從而判斷是不是玩家碰撞到了障礙物，并相應(yīng)的執(zhí)行后面的邏輯。（圖5）圖5障礙物的碰撞盒子測(cè)試測(cè)試是軟件開發(fā)中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，我們?cè)赪indows10系統(tǒng)上進(jìn)行了多次測(cè)試，針對(duì)用戶界面、關(guān)卡、玩家角色、AI障礙物、參數(shù)計(jì)算等多個(gè)方面進(jìn)行調(diào)試和檢查?？傮w來(lái)說(shuō)，游戲沒(méi)有明顯的bug，用戶界面交互效果正常，UI之間的跳轉(zhuǎn)也沒(méi)有問(wèn)題；關(guān)卡跳轉(zhuǎn)邏輯正常，場(chǎng)景的光照等設(shè)置正常；玩家操控流暢，動(dòng)畫播放正常，AI和障礙物邏輯功能基本實(shí)現(xiàn)，攻擊和技能的粒子特效和子彈邏輯功能都沒(méi)有問(wèn)題；游戲中參數(shù)計(jì)算正確，沒(méi)有數(shù)值越界的不合理現(xiàn)象。