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1、滨江学院学年论文题 目 基于 Unity3D 在 PC 端的 TPS 游戏的开发与设计 院 系 电 子 系专 业 电子信息工程学生姓名 杨 鑫 学 号 20142305047指导教师 王 新 蕾职 称 讲 师二一七年十月二十五日基于 Unity3D 在 PC 端的 TPS 游戏的开发与设计杨鑫南京信息工程大学滨江学院 电子信息工程专业，南京 210044摘要：本文详细介绍了基于 Unity3D 游戏引擎（个人版）的 TPS（第三人称射击）游戏的开发与设计的过程，主要包括游戏开发前准备，场景的制作以及游戏角色控制，子弹发射效果，敌对角色生成的实现方法等。并简单介绍了 Unity3D 引擎及其特点
2、和资源商店的利用。详细阐述了游戏中的各种关键 C#脚本程序。实现以键盘控制位置鼠标控制视角的人机对抗游戏模式。游戏操作简单，人物动作细腻多变，场景氛围代入感强，给玩家良好的游戏体验。关键词: Unity3D；TPS ；C#第 1 章 绪论1.1 基于 Unity 游戏开发的国内外现状2016 年又被称为 VR 元年。虚拟现实（VR）是当今最前沿的科学技术之一，谷歌，微软，Facebook ，苹果，三星，索尼等知名高科技企业对其视为上宾。VR 通过计算机虚拟出现实世界，在 VR 技术影响下，仿佛置身于另一个世界。2016 年，是 VR 技术突破性发展的一年，VR 将与各行各业相互融合，产生庞大的
3、岗位需求VR 开发工程师，而 Unity 已经成为 VR 内容开发的首选平台。通过使用 Unity 引擎制作的游戏吸引了全球 6 亿游戏玩家。 ，Facebook 拥有 8.29 亿的日常用户。用Unity 制作的应用和游戏目前的累计体验量已达到了 87 亿次。根据 Unity 官方在 2017 年 8 月最新公布的数据 1，Unity 中国区的开发者数量、用户活跃度和终端安装量均已经成为全球第一。在世界范围内，Unity 占据全功能游戏引擎市场份额的 45%，居世界首位。最接近我们的美国，其市场份额只有我们的三分之一。Unity 的每月全球活跃用户超过 60 万。中国区每个月 Unity 引
4、擎被使用的次数总和高达 180 万次，居世界首位。美国以 150 万次使用居世界第二。Unity 中国区在 3D 手机游戏市场的占有份额已经达到 75%，超越日本成为世界第一。也就是说在最火的前 100款 3D 手机游戏中，平均每 10 款就有 7.5 款是使用 Unity 引擎制作。很多使用 Unity 制作的游戏都是跨平台的，其中不乏优秀作品，比如神庙逃亡 2 ， 地铁跑酷 ， ， 纪念碑谷等。国内首款基于 Unity 3D 引擎研发的三国题材网游将魂 2（现已停运） ，自 2009 年初就进入了研发历程，其后则还有骏梦游戏研发的 Unity 3D 游戏新仙剑 OL 3。针对 Unity
5、3D 引擎的研发技术，九众互动 CEO 朱传靖也曾提过，该引擎基于特定的技术架构，实现了实时生成查看的功能，易用性高，更简化了开发的流程。基于此，九众互动的首款 3D 网游将魂 ，在游戏品质和研发时间上并没有太多的冲突。在国外游戏厂商应用 Unity 3D 引擎方面，美国 Playnet 公司目前已经推出了 3D 军事战争网游激战海陆空 。此外，俄国 Nival 公司研发的新型态 Dota 游戏Prine world在 Steam 上备受好评，欧美公司的 3D 魔幻 MMORPG 网游，都是非常受期待和关注的 Unity 3D 网游。1.2 课题研究目的与意义游戏，对于很多人，占据了大学生活的
6、大部分时光，许多大学生玩了 4 年游戏而碌碌无为。本文以新的视角为广大的游戏爱好者展现良好的发展前景，让大家了解一个游戏的简单制作流程，体验其中的乐趣，致敬每一个愿意把人生奉献给游戏事业的人。Unity 的迅速发展让 Unity3d 从业人才需求不断攀升，并且从业人员的薪资十分可观。 以人才招聘来看，目前企业招聘人数呈现上升趋势，一般要求大专、本科学历，一年以上开发经验的人员一般待遇都会在 10K 左右，高级人才甚至达到 20K-25K。随着工作经验和技能的增加，从业人员薪资水平不断增长。目前 Unity 需求主要集中在一线大城市，北京、上海、深圳、广州等，这些一线城市的薪资水平是非常可观的。
7、从薪资角度来说，Unity3d 工程师在棋牌游戏开发的工资能拿到 15000 元左右，当然还是要看具体的熟练水平的 4。所以说学习 Unity 并从事其相关工作，对于大学生来说是不错的出路。当然制作游戏不仅仅局限于此，还要懂美术，音乐，策划等多方面的知识。通过本次课题的研究，不仅是熟悉了 Unity 开发工具，也为今后参加大型团队游戏制作项目提供了帮助。1.3 课题研究内容本文主要介绍的是利用 Unity 5 制作一款 TPS 游戏的过程，具体内容有：第二章，游戏的相关知识和开发平台的阐述，简单介绍 Unity 的诞生和优势以及引擎的各种系统和碰撞函数。阐明了游戏设计的基本流程和开发流程。第三
8、章，游戏的的总体设计，定制游戏的主体内容，包括名称，剧情，基本玩法，介绍开发前的项目准备。第四章，游戏各个模块的具体实现，包括场景的制作，主人公的制作，子弹的制作以及敌对 AI 的制作等等。第五章，PC 端游戏打包与发布，简单介绍利用 Unity 在 PC 端打包发布的方法。第 2 章 系统平台的阐述和游戏的相关知识2.1 Unity 5 的简介Unity3D 是由 Unity Technologies 开发的一个让玩家轻松创建例如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型游戏开发工具，是一款全面整合的专业游戏引擎。Unity 类似于 Director,Blender
9、 game engine, Virtools 或 Torque Game Builder 等利用交互的图型化开发环境为首要方式的软件。其编辑器运行在 Windows 和 Mac OS X 下，可发布游戏至Windows、Mac、Wii、iPhone 、WebGL（需要 HTML5）、Windows phone 8 和 Android 平台。也可以利用 Unity web player 插件发布网页游戏，支持 Mac 和 Windows 的网页浏览。它的网页播放器也被 Mac 所支持。2.1.1 Unity 5 游戏引擎的诞生业界现有的游戏引擎数不胜数，其中最具代表性的商业游戏引擎有虚幻引擎 5
10、, CryEngine 3, HeroEngine, Rage Engine 等，但因为其价格以及对 PC 配置要求高让很多个人游戏开发者尤其是学生望而却步。在这样背景下，Unity 公司提出了 “大众游戏开发”的口号，让开发人员不在考虑价格，提供任何人都可以轻松开发的优秀游戏引擎。2015 年 3 月在旧金山举行的游戏开发者大会上 Unity 5 正式公诸于世。2.1.2 Unity 5 的优势（1）支持多平台跨平台运行，只需开发一次，稍加修改，就可以发布到 23 多个平台运行。现在，Unity 已经可以支持以下平台 6： 移动平台（iOS、Android、Windows Phone、Bla
11、ckBerry、Tizen） 桌面平台（Windows、Windows Store、Mac、Linux） 游戏主机（PS3、XBOX、Wii） 网页游戏（Internet Explorer、WebGL） 虚拟现实与增强现实（Oculus Rift、Gear VR）（2）集成开发环境从场景设计、编程、调试到构建、开发游戏的整个生命周期都可以在 Unity IDE 中完成，效率非常之高。另外，直观而合理的集成开发环境也为开发人员提供了便利。（3）所有功能免费只要你是独立开发者或是没有营收的小公司就符合使用 Unity Personal Edition（个人版）的条件。但上一年营收或资本额超过了 1
12、0 万美金，就失去了使用个人版的资格，就必须购买 Unity Professional Edition（专业版） 。（4）开放社区社区提供了大量的帮助手册和体系化的示例文件，同时，Unity 拥有一个资源分享和知识问答的交流平台，包括论坛、博客、在线视频等，以此帮助开发者更为便捷的了解 Unity 引擎。（5）资源商店Unity3D 不仅拥有很强大的功能，丰富的模块，还有 Asset Store 提供开发过程中所需要的所有资源，具有超强的效能和超高的性价比，使编程周期大大缩短，即使是小型开发团队也可以轻松运作。也可以通过 Asset Store 销售自己制作的产品，获得利润。2.2 相关 Un
13、ity 技术知识2.2.1 物理系统Unity 内置了 NVIDIA 的 Physx 物理引擎，Physx 是目前使用最为广泛的物理引擎，被很多游戏大作所采用，开发者可以通过物理引擎高效、逼真地模拟刚体碰撞、车辆驾驶、布料、重力等物理效果使游戏画面更加真实，更加生动 7。Rigidbody 刚体组件，可使游戏对象在物理系统的控制下来运动刚体可接受外力与扭矩力用来保证游戏对象像在真实世界中那样进行运动。任何游戏对象只有添加了刚体组件才能受到重力的影响，通过脚本为游戏对象添加的作用力以及通过 NVIDIA 物理引擎与其他的游戏对象发生互动的运算都需要游戏对象添加了刚体组件。Collides 碰撞体
14、，碰撞体是物理组件的一类它要与刚体一起添加到游戏对象上才能触发碰撞。如果两个刚体相互撞在一起，除非两个对象有碰撞体时物理引擎才会计算碰撞，在物理模拟中，没有碰撞体的刚体会彼此相互穿过。Character Controller 角色控制器，角色控制器主要用于对第三人称或第一人称游戏主角的控制，并不使用刚体物理效果。2.2.2 动画系统Mecanim 动画系统随着 Unity 4.0 的升级而出现，这是一种动画中间引擎，使用其可以轻松制作柔和、平滑的动画效果，它提供了 为人形角色提供的简易的工作流和动画创建能力；。 Retargeting（运动重定向）功能，即把动画从一个角色模型应用到另一个角色模
15、型上。 针对 Animation Clips（动画片段）的简易工作流，即针对动画片段以及它们之间的过渡和交互过程的预览能力。这样可以使动画师更加独立地进行工作，而不用过分地依赖于程序员，从而在编写逻辑代码之前就可以预览动画效果。 一个用于管理动画间复杂交互作用的可视化编程工具。 通过不同逻辑来控制不同身体部位运动的能力 8。2.2.3 渲染系统在 Unity 里，渲染路径(Rendering Path)决定了光照是如何应用到 Unity Shader 中的。因此，如果要和光源打交道，我们需要为每个 Pass 指定它使用的渲染路径，只有这样我们才能在 Unity Shader 中访问到Unity
16、 为我们准备好的光照信息。Unity 的渲染框架支持正向渲染与延迟光照渲染两种渲染模式、任意多光源、主直线光源的多层级阴影渲染以及各种自定义的材质和后置渲染特效。在 Unity5.0 版本之前，主要有 3 种：前向渲染路径(Forward RenderingPath)、延迟渲染路径 (Deferred Rendering Path)和顶点照明渲染路径(Vertex Lit Rendering Path)。但在 Unity5.0 版本以后，Unity 做了很多更改，主要有两个变化：首先，顶点照明渲染路径已经被Unity 抛弃(但目前仍然可以对之前使用了顶点照明渲染路径的 Unity Shader 兼容) ；其次，新的延迟渲染路径代替了原来的延迟渲染路径(同样，目前也提供了对较旧版本的兼容) 。
