VR虛擬現實技術在三維游戲設計中的開發策略

范晶

（黑龍江外國語學院 黑龍江省哈爾濱市 150000）

在當前社會背景下，人們對于休閑娛樂的需要日益增長，而游戲屬于一種較為常見的休閑形式，可以給用戶提供更加放松、愉悅的休閑感受。隨著VR虛擬現實技術的持續發展和應用，在這一發展歷程中，常規的游戲方式已經不能再滿足玩家的需求?，F如今玩家們越來越關注的是對游戲的切身體驗和娛樂感受，因此只有對游戲環境進行真實模擬，同時使玩家對游戲進行有效操控，才能夠為他們提供更多的游戲樂趣。將VR虛擬現實技術應用于游戲中，可以為用戶創建良好的互動情景，從而提高了玩家對游戲的體驗和操作能力。通過這些優點使這一技術受到了更多人的認同和喜歡，目前已經被大量地用于沉浸和交互的游戲設計之中。

1 VR虛擬現實技術概述

1.1 技術簡介

Virtual reality 的簡稱為VR，同時也可以稱為虛擬現實技術。這一技術最早出現于二十世紀八十年代。最初是美國人在軍隊中使用的，但是隨著時間的推移和時代的發展，這一技術已經被應用廣泛應用諸多行業當中。這一技術在實際應用過程中將計算機技術與本地技術進行有效融合，形成一種較為真實的立體虛擬環境，用戶能夠按照自己的意志來完成空間移動，屬于一種以全新的人機互動模式[1]。當前，在VR虛擬現實技術與多個技術和領域存在聯系，具體包括計算機圖像處理技術、畫面傳感技術和人工智能等，應用計算機技術對場景進行模型化，給用戶帶來身臨其境的感受，具有良好應用效果和發展效果。由于這一技術具有十分顯著的優勢，能夠在很大程度上減少人力勞動力的投入，極大地減少了人們對某些危險場所的操作風險，可以有效應用于人們日常生產生活的各個方面。

1.2 結構分析

3D 建模虛擬現實技術大致可以分成三個類別，其中一個類別是建筑虛擬空間情景技術，它適合于樓盤的展示、虛擬旅游等方面，例如在我國2008 奧運會上就使用了虛擬真實技術。在現代計算機技術快速發展的今天，人類的審美水平和眼界也在不斷提高，房產行業能夠有效利用VR虛擬現實技術將真實的房產信息呈現給顧客。第二種是3D 的展示，包括 CuLt3D 和Viewpoint等技術，屬于較為常見的展示方式，通常被用于電子商務產品展示中，例如京東和淘寶等，它們都會向顧客展示自己的商品的三維效果[2]。第三種就是API 圖像接口或者底層引擎，這一技術的應用最為廣泛。例如OGRE和OpenGL 等。

2 三維游戲

2.1 概述

所謂三維游戲指的也就是3d游戲。在3維游戲當中，每一個點都有明確的位置，應用是x 軸、y 軸和z 軸坐標對具體的定位進行明確。相比于二維的游戲，三維的游戲更多的是引入立體空間概念，通過與現實的三維空間進行對比，能夠讓游戲當中的事物看起來更加的逼真，并且可以隨意的操控，對用戶有較強的吸引力。例如在《釣魚達人》游戲當中，它的三維環境與真實場景極其相似，各種魚類在水中游弋較為逼真，每一顆子彈的打擊效果也技術華麗，而且威力較大。此外這款游戲當中具有豐富的故事情節，讓用戶有更加良好的游戲體驗[3]。

2.2 主要特點和優勢

相比于二維的游戲，三維的游戲有諸多的優點，包括三維游戲效果更加的逼真，更加的立體，用戶可以從不同的角度觀察游戲世界，也可以根據自己的喜好來調節自己的動作。其次就是在動畫制作方面，三維游戲有較為明顯的優勢，就像是我們最熟悉的射擊游戲一樣。在三維動畫的幫助下，角色可以輕易的越過一些障礙物。一般來說，要想生成3D 動畫，首先要給3D 對象設定一條運動的軌跡。因此，在現實中，程序就會根據預先設定的軌跡和規則，讓3D 對象去完成用戶所指定的動作。最后，在三維游戲模式下，所有物體和人物的設置和修改都較為簡單。變形體具有較強的隨意性，能夠充分滿足用戶對物體和人物進行任意移動的需求，從而達到良好的結果[4]。

3 VR虛擬現實技術在三維游戲設計中的應用優勢

虛擬現實技術屬于一種新型技術，通過應用計算機技術構建出一個立體的虛擬空間，讓用戶在虛擬空間中能夠獲得真實的感受和體驗，就像是在現實中一樣，讓人們產生共鳴。簡單來說，就是利用計算機技術，創造出一個類似于現實生活的虛擬空間。利用虛擬現實技術生成的虛擬場景，能夠構造出一個立體的、互動的、動態的場景，當佩戴上了設備之后，可以為用戶帶來一種具有親切感的真實體驗[5]。虛擬現實技術最早應用于是在軍隊當中，因為這種技術具有更強的沉浸感和交互性，它也開始在產業中應用，特別是在視頻游戲產業，有效推動行業的發展。目前我國游戲產業的發展速度較快，無論是在游戲的類型還是應用方法上，都產生了較大的改變。其中虛擬現實技術由于高度仿真性和逼真性，能夠極大地提高玩家的游戲真實參與感，因而受到廣大玩家的追捧。當前基于此技術的游戲開發具有如下優勢。

3.1 真實性

在游戲過程中，虛擬現實技術可以實現對玩家輸入和傳遞的信息進行迅速的采集，并將其與玩家的游戲設定進行有效結合，為玩家提供視覺、聽覺等沉浸式的感覺，使玩家在游戲中的場景和游戲過程變得更為真實。另外，通過虛擬現實技術，可以提高游戲的可操控性，使玩家在游戲中有心理上的沉浸感，繼而全身心投入到游戲的場景中，進行更多個性化的操作，以此來更好地滿足玩家的游戲需要，給他們更多的真實的身臨其境般的體驗。如果在游戲中畫面發生震動時，如果玩家佩戴了相應設備，就會有震動的感覺。對比于常規的游戲，使用了虛擬真實技術，加強了游戲操控的全面性，提升了游戲畫面的空間感，也能夠吸引更多的玩家，受眾越來越廣泛[6]。

3.2 交互性

虛擬現實技術具有非常高的交互能力，在玩游戲的過程中，可以實現人機交互，當然還可以進行人人互動，為用戶們提供一個良好的互動環境，讓他們在游戲中可以享受到各種樂趣，從而更好地發揮出游戲的娛樂價值。虛擬現實技術的應用能夠使游戲設計變得更加多樣性和娛樂性，是吸引新的玩家最重要的原因，而由于虛擬現實技術能夠模擬創造出各種具有真實感的虛擬游戲環境，包括觸覺、聽覺、視覺環境，在啟動游戲時，還可以利用多樣的游戲設備來體驗到真實的游戲環境，這種交互性會讓游戲玩家獲得非常好的游戲體驗。

3.3 公平性

為了保證一款游戲能夠正常穩定的進行，公正是一項非常重要的標準，在VR 技術應用情況下，除了能獲得更高的戰斗體驗之外，還能獲得更多的戰斗技巧和戰斗經驗，這就大大降低了戰斗中的各種限制，讓戰斗變得更加流暢。在這樣的游戲里，玩家可以按照設定來操作，也可以按照自己的想法進行操作。這樣既能增強游戲的體驗感，又能確保游戲的公平性，讓玩家有更大的自主權，從而增強了游戲的魅力。

3.4 沉浸性

在虛擬現實技術的幫助下可以讓游戲者真正融入到虛擬環境中，從而產生一種心靈上的共鳴。在這一過程中，虛擬現實技術對之前的UI 設計進行了徹底的改造，讓整個游戲的空間感降低，讓人能夠真正地進入到游戲當中，提高了游戲的沉浸性。應用虛擬現實技術可以提升玩家的心理滿足度，結合各式各樣VR 設備的使用，能夠給玩家帶來更加真實和完整的感覺，使他們能夠置身于一個虛擬的游戲空間，在這一游戲的背景下，他們能夠得到與真實的環境類似的游戲體驗[7]。

4 VR虛擬現實技術在三維游戲設計中的開發策略

虛擬現實技術的應用在感知、仿真處理、用戶接口及數據處理等領域，可以為用戶帶來更佳的游戲體驗。玩家可以使用鼠標、鍵盤、數據手套和顯示屏等多種游戲裝置，來扮演游戲中的角色，能身臨其境獲得和游戲中人物一樣的視覺和聽覺。那么當應用到VR 技術時，玩家能夠得到真正的游戲經驗，而不是以前使用的只有鍵盤和鼠標的游戲，這種方式可以讓玩家在游戲時獲得更加豐富的游戲體驗。并且具有更高的可操作性。目前應用于游戲中的VR 技術主要包括如下內容。

4.1 游戲基本程序設計

在游戲的開發中，對虛擬真實技術進行合理的運用，可以極大地提高了游戲的基本軟件的開發質量，也可以對資源進行高效的把控的管理，加強游戲設計與開發的關系，使得游戲的開發進程更為順暢。例如，在一個基礎的程序設計過程中，其中不但包括了一個游戲模式的代碼，而且包括不同的資源配置。將虛擬真實技術與游戲基礎編程進行有效結合，將原本的概念化游戲建構情景轉移到實際游戲設計情景中，實現了游戲與編程的完美結合。例如，在游戲設計和開發時，如果在游戲中應用附加零件，就可以通過在虛擬場景中對其進行加工，最終成為一個完整的安裝包。這樣就可以脫離了對常規研發工具的束縛，在游戲過程中，完成了虛擬現實中的虛擬現實設備的設置和操作。另外，在制作虛擬環境時，要將虛擬真實游戲開發場景進行有效融合，然后進行了相關修改工作，建立三維模型。為確保游戲的基本程序與游戲背景設計一致，可以在虛擬現實中對游戲產品的更改狀態和玩家的游戲體驗進行檢查，以使得游戲的基本程序設計與游戲設置更加一致。

4.2 立體場景設計

在游戲的場景設計中，虛擬現實技術的功能，主要是利用虛擬實際軟件與硬件，來對游戲的動態情境進行有效仿真和模擬，給玩家創造一個具有較高的真實感的游戲環境，為他們提供良好的游戲體驗。為了增強玩家的仿真體驗，在三維游戲仿真實驗中，通過VisualC++仿真設計，能夠有效地對3D 動態游戲視景進行布置和設計，還能夠改善游戲圖像的輸出質量，增強游戲的氛圍感和互動效果。

在游戲的開發過程中，為了給玩家帶來沉浸式游戲體驗，提高玩家的真實體驗感。在進行游戲的設計時，需要利用虛擬仿真技術來對游戲場景進行合理的規劃，并通過多種要素來提高場景的逼真感和立體感。在一款游戲中，燈光的作用不僅僅是為了增強背景的亮度，更重要的是營造出一種獨特的游戲氛圍，讓人被這種氛圍所影響，進入其中，得到良好的游戲體驗。例如，《紙人》作為一款特色鮮明的驚悚游戲，在這款作品中，通過不同顏色的燈光設計，營造出了一種詭異的氛圍，包括走廊里的月亮，各種色彩的光線，將鬼怪的氣氛烘托得更加詭異，讓玩家在游戲過程中的，可以真切地體會到鬼怪的氣氛，同時還可以利用周圍的環境和畫面，來激發人的神經，提升自己的感知能力。而且在虛擬現實技術的幫助下，玩家可以通過視覺和聽覺來獲得更多的信息，從而獲得更多的真實感，讓玩家們能夠根據引人入勝的故事情節，切實體驗到了游戲世界里營造出來的真實氛圍。

4.3 角色繪制和模型制作

在游戲的設計過程中，人物設計是一項極其重要的環節，而且對游戲的品質有較大的影響，在虛擬真實環境下，玩家要以自己的身份進入到游戲之中，因此，角色的設計的好壞對玩家的游戲經驗有很大的影響。當前，在游戲的設計過程中，往往會存在一些與設定不相符或者是抄襲的情況，這就需要在后期的人物模型構建中，必須對游戲中的角色和背景進行持續調整和優化，從而加大了對經濟成本的投入。尤其是在VR 技術應用背景下創造更加真實的游戲場景時，對人物形象的制作提出了更高的要求。當前，主要應用ZBrush 軟件來對角色進行建模，在對角色進行設計的過程中，必須要結合現實中的角色的特點，才能好保證角色在游戲中的真實程度，提高玩家能的沉浸感，從而獲得一個良好的游戲體驗?！渡C7》中的各種變異人，大多都是按照人類的身體構造來制作的，這也讓他們看起來更加真實。此外，在其它的游戲角色設計開發過程中，在對人物進行設置時，可以對人物進行一定調整，讓人物的特性得到加強，讓人物的特性變得更為明顯，而且要從服、裝、化三個方面來建立模型，還要確保人體結構設計的合理性，避免比例失調、人體模型過于浮夸和缺乏真實感。

5 三維游戲人物開發

Maya 與3DSM 兩種設計工具和設計軟件都具有良好的交互作用，是當前設計行業當中最受歡迎的兩種三維設計工具。在三維游戲中，角色的栩栩如生與角色的建模有直接關系，所以設計人員需要對角色的基礎構造進行深入分析和研究，其中最重要的就是頭部、軀干和肢體。所以，想要使游戲人物更加逼真和立體，而且與真實人物更加相似，就必須要注重角色骨骼和肌肉的塑造?？梢杂靡恍┟靼瞪唤缇€來表現出游戲角色的身體構造和結構分布，在制作游戲角色的時，如果不重視結構的創造，就會造成所建造出來的最終模型缺乏精神，而且看起來也是較為的虛假。除此之外，在設計3D 游戲角色的時，也要注意角色的身體構造，讓角色的輪廓變得更加清晰，也更加逼真。

5.1 人體模型構建

在三維的游戲中，最初由概念設計人員繪制出的人物圖，是建立人物模型的基礎。三維海戰射擊游戲角色來說，在建模過程中，需要考慮到這款游戲是以古代為背景的，所以盔甲的材質屬于一項重要考慮因素。從人體、服裝和道具三個方面進行建模，保障人物模型結構的線條布局需要具有均衡性和合理性，盡量避免五星面。除此之外，還要注意調整人物身體的比例，以免出現身體比例不協調的情況，導致人體模型過于虛假。例如，在塑造上半身時，要注重肌肉的走向問題，在塑造青年男性角色時，上半身的身材要對肩部進行適當放大，這樣才能讓人物看起來更豐富。所有的結構和比例都要按照真人的身材來設計，布線過程中需要對數量和長度進行有效控制，保障模型的真實性。

5.2 頭面部模型構建

三維游戲當中的角色都具有較高的逼真度，通過面部能夠直觀體現出來。在建立建模的過程中，臉部的比例也要嚴格遵循三庭五眼的模式進行構建，盡管在游戲中，角色的造型與真實生活中的真人之間存在著一定的差異，但設計人員在進行建模的過程中，要控制好面片的數量，不能過于簡單，在制作完畢之后，要將其中的某些不必要的邊和面片去除。將下巴處理的稍微尖銳一些，突出眉骨、唇部等的部位，在建立好了頭部的形狀以后，要將其身體部分進行合并，在融合前要先確認兩個部分的結合點在方向和數量上的一致性，以免結合后產生誤差。

6 結束語

總體而言，虛擬現實技術在各個大的領域中都被廣泛應用，尤其是在游戲行業當中，充分應用虛擬現實技術，可以使游戲的娛樂性和沉浸性得到大幅度提升，能夠優化玩家帶來的游戲體驗，同時提高游戲的娛樂性功能。在進行游戲的開發和設計過程中，應該將游戲場景、人物等各個方面作為主要內容，創造出一個具有真實感的3D 游戲環境來吸引用戶，使用戶可以在一個沉浸式的游戲場景中，獲得良好的游戲體驗。