基于VR技术的大学生创新实践
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摘 要：VR技术，又称虚拟现实技术，是通过计算机的图形与仿真技术、立体显示技术、传感网络技术、语音输入输出技术、空间定位技术等相关技术集合发展而成的计算机仿真系统。VR技术完美的契合了电子游戏的设计与体验需求，因此其在游戏领域有着极大的发展空间与良好的前景。
关键词：VR;虚拟现实;体感游戏
0 前言
VR技术，又称虚拟现实技术，是通过计算机的图形与仿真技术、立体显示技术、传感网络技术、语音输入输出技术、空间定位技术等相关技术集合发展而成的计算机仿真系统。VR技术完美的契合了电子游戏的设计与体验需求，因此其在游戏领域有着极大的发展空间与良好的前景。近年来，由于游戏市场的火爆，各大游戏厂商“兵戈相见”，竞争十分激烈，而因为虚拟现实技术的交互性、沉浸性、构想性的特征可以给消费者带来更高的游戏体验，各大厂商也纷纷将目光投向了VR游戏，也从而促进了VR游戏的发展。
VR技术的特征与数字媒体设计学科有着非常紧密的联系，本文旨在引导学生从游戏的策划、脚本创作、美工制作、程序制作、特效制作等跨专业合作一款完整的VR游戏，在VR游戏体验的沉浸性、逼真性等方面进行探索与尝试。本文将重点分析如何引导学生结合VR技术的相关特点，运用VR技术在《VR星际大战》设计中的应用与实践。
1 创新实践实施过程
1.1 市场调研
构思阶段时，小组计划制作一款大家都感兴趣的射击类游戏，后在大家对于射击类游戏市场的调研下，试玩了一款名叫《VR城市突击队》的VR游戏，场景朴素，游戏玩法单一。思考过后，小组把游戏的题材定为星际科幻体验为主题的射击类游戏，运用VR技术，玩家扮演一名星际守望者，任务是守护星际通讯塔并消灭所有敌人。可运用光子发射器、镭射枪、能量炮等武器来守卫星际通讯塔，会有大量的星际破坏者前来毁坏通讯塔，星际守望者必须捍卫他的使命，不到最后一刻，决不能倒下，并把第一关定为浩瀚的星空宇宙。
游戏画面风格小组参考了《VR城市突击队》和《愤怒机器人》这两款游戏。两款游戏同为科幻风格，画面精致，游戏中可以亲身体验到枪林弹雨之中的快感，武器和场景的设计也十分逼真，也能更加突出VR技术沉浸性、代入感更强的技术特征。游戏玩法上，玩家需要控制主角拿起武器在充满逼真效果的环境下完成一系列的战斗射击任务。游戏的画面细腻精美，淅淅沥沥的雨声和猩红的鲜血衬托着战况的激烈，你需要使用蓝牙手柄控制，时刻转动以防敌人的攻击。
1.2 前期设计
（1）游戏背景设定。以星际科幻体验为主题的射击类游戏，运用VR技术，玩家扮演一名星际守望者，任务是守护星际通讯塔并消灭所有敌人。可运用光子发射器、镭射枪、能量炮等武器来守卫星际通讯塔，会有大量的星际破坏者前来毁坏通讯塔，星际守望者必须捍卫他的使命，不到最后一刻，绝不能倒下。
游戏类型：即时对战游戏、第一人称视角射击类游戏
游戏环境：太空
视角：第一人称视角
画面：3D画面
（2）游戏场景设定。游戏原型中主要以混沌宇宙中的X星球为背景。共由两组场景组成，分别为科幻感极强的室内“水立方”空间、室外星际镭射塔星空场景。其中“水立方”的空间原型参考Stanley Kubrick的电影Space Odyssey 2001（2001：太空漫游）中建筑物，力求表现出登录界面的强烈的科幻太空舱的空间感;场景二的星际镭射塔星空场景由浩瀚的星空、星际镭射塔、贫瘠的植被及陈旧的道具设施组成，玩家身临其境的时候能够感受到外太空的广袤无垠、神秘深邃。
（3）游戏道具设定。不同道具的转换也是这款游戏的引人入胜之处。玩家可以通过光子发射器、镭射枪、能量炮等武器来攻击星际破坏者守卫星际通讯塔。不同的道具的攻击力度不一样，需要美工及特效根据原画设定尽可能地制作精美的细节。
1.3 游戏交互设计
传统的单纯以手柄按键输入的游戏方式已经满足不了玩家了，人们需要的不仅是隔着屏幕去体验游戏，更需要的是游戏给人们带来的感官体验和身体互动，让玩家切实感受到自己与星际守望者合二为一，让其成为“现实”，玩法不再是从前单一的展示，而是真正意义上让其成为一款可以交互、沉浸其中的体感“游戏”。此款游戏运用HTC VIVE作为游戏的控制设备，玩家通过肢体运动来控制游戏中角色的动作，用手柄控制器完成射击、触碰、拾取等动作，使得玩家能够全身心地沉浸到游戏中。根据游戏的内容和关卡的设定，主要设计出以下几大交互模块：射线发射以及碰撞检测模块、语音模块、特效模块、镜头移动模块（瞬移）、实例化模块（敌人，以及玩家发射的子弹等）、物理属性及碰撞检测、记录数据模块、文字的提示模块、玩家的控制模块（移动）、关卡场景的切换、销毁模块。
1.4 三维美工制作
（1）此款游戏的周边及场景都是运用3Ds Max软件来构建，玩家在VR游戏中，模型的运动可能会带来部分的卡顿，也可能会导致系统的崩溃。但是周围场景的模型面数较高就不会有卡顿的情况，也会使游戏看起来丰富。所以制作星际镭射塔的时候用的是低模，而场景的模型是面数就会较多，完成模型的构建后，用这个软件完成UV分展，存储后，然后再運用PhotoShop软件完成贴图的制作。整个游戏是写实风格，所以贴图的制作多为细节贴图，细节部分需要进行深入的刻画和绘制，以此达到场景效果的逼真和细腻。
（2）三维美工制作中主要运用的是建模贴图、骨骼绑定和模型动画部分，还有就是unity地形的创建，建筑模型的创建和摆放。但随着游戏场景的不断丰富，工程文件的数据也会增加好多，大场景中模型的面数也会增加。会导致电脑有些卡顿所以在导入引擎之前必须要确保模型和模型动画的准确性，以免后期带来不必要的麻烦。需要每个人都装有统一版本的unity软件，在导入大场景之前，自己先导入unity中检查模型、模型动画的准确性。确认无误后再提交至程序那边。
（3）在unity当中，美工可以配合程序员在里面调节物体的位置大小，场景的过渡、最后赋予灯光，看效果然后调整细节，程序员有美工的协助，操作起来会方便很多，最终视觉效果也会更符合需求。
2 实践反思和总结
这一步是每次项目实施中的重要环节，不仅是对教师教学实施也是对学生技能的一个反思提升过程。摘自学生的总结日志：“整个课程在帮助我提高对三维空间的想象的同时也让我在灵活运用三维制作软件上更加得心应手。整个学习制作的过程发现自己的思维原来是有跳跃性的，学会了举一反三，不再局限于平面作图的思考，更能立体的去想象物体的立体表现与最终呈现出的效果。同时我也更加深入了解材质结合具体案例应该如何表现，熟悉材质的参数及灯光的设置，使之渲染出真实的角色与场景。”
在有限的课堂教学中通过完整项目的实践不断提高学生的学习兴趣和学习效果，让学生真正做到学以致用，学生的学习自主性明显得到提高，取得了较好的学习效果。每个学生承担任务中的不同职责岗位，使每个人能找到自己的兴趣点，更能清晰地定位自己的职业角色，这样更有助于职业规划。
参考文献：
[1] 刘向群，等. VR/AR/MR开发实战——基于Unity与UE4引擎[M].机械工业出版社，2017.
[2] 卢博. VR虚拟现实：商业模式+行业应用+案例分析[M].人民邮电出版社，2016.
[3] 王寒，等. Unity AR/VR开发：从新手到专家[M].机械工业出版社，2017.
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