摘 要

本文借助游戏设计引擎Unity3D开发一个全新的平台跳跃模式并包含解谜要素的互动游戏，此次互动游戏旨在重塑光影在游戏世界的关系，通过游戏的方式改变现实的物理法则，从而打造全新的思维角度，并在虚拟现实技术的应用中创造出全新的交互方式。游戏的关卡设计力求打破传统的平台跳跃模式，但不会跳脱出大多数玩家的直觉系统，从最最基础的规则推演出更多的变化。为玩家提供游戏之外非理性化的，直觉的思考。

论文主要研究了互动游戏的关卡设计过程，游戏制作过程和虚拟现实技术在游戏交互领域的应用。

研究结果表明：游戏的交互系统与增强现实技术可以巧妙地融合，增加游戏的互动性也推动增强或虚拟现实技术的发展

本文的特色：本文研究增强现实技术在互动游戏方向的创新应用形式，提出并研究“光影互动”的设计理念和实际操作。

关键词：互动游戏 虚拟/增强现实 关卡设计 光影交互

Abstract

This paper uses the game design engine Unity3D to develop a new platform jumping mode and contains interactive puzzle games. This interactive game aims to reshape the relationship between light and shadow in the game world, and change the physical laws of the game through games to create a new brand. The perspective of thinking and creating a new way of interaction in the application of virtual reality technology. The game's level design strives to break the traditional platform jump mode, but it does not jump out of the intuition system of most players, and push more changes from the most basic rules. Provide players with irrational, intuitive thinking outside of the game.

The paper mainly studies the level design process of interactive games, the game production process and the application of virtual reality technology in the field of game interaction.

The research results show that the game's interactive system and augmented reality technology can be subtly integrated, increasing the interaction of the game and promoting the development of enhanced or virtual reality technology.

Features of this article: This article will detail the design of the entire interactive game, detailed deduction and description of the design process and express design thinking.

Key Words：Interactive Games ； Virtual/Augmented Reality； Level Design； Light and Shadow Interaction

目 录

第一章．绪论 6

第二章．互动游戏理论概述和游戏艺术的发展 8

2.1游戏与互动 8

2.2电子游戏与艺术 9

2.3 游戏关卡设计理论概述 12

第三章.虚拟现实和增强现实技术的发展和应用 14

3.1 虚拟现实和增强现实技术的发展 14

3.2 技术的应用和应用创新 14

第四章. 游戏关卡设计与实际设计过程 16

4.1 游戏设计中的空间表达与设计过程 16

4.2 虚拟空间的变化和设计过程 19

4.3 “光影魔术”与关卡设计 21

第五章．设计探讨与结论 22

参考文献 24

致谢 25

1. 绪论

1.1课题背景与国内外研究分析

现今游戏产业经过长时间的发展，市场选择和技术迭代，即便电子信息技术发展较晚的中国社会也已经建立起一个无比庞大的市场和产业。截止2018年底，中国的电子游戏市场已经发展到4200亿的市场。报告显示，中国游戏市场实际销售收入达2144.4亿元，同比增长5.3%。2018年中国游戏市场实际销售收入占全球游戏市场比例约为23.6%。2018年中国自主研发网络游戏市场实际销售收入达1643.9亿元，同比增长17.6%。

另一方面，硬件的革新也在全力推动着新兴娱乐产业的发展。国内外无论是大型电子工业生产企业还是类如apple，Google，Facebook或是国内的小米，华为，腾讯，阿里这样的互联网公司都在进行着紧锣密鼓的软硬件竞赛。而虚拟现实和增强现实抑或是混合现实技术都在近几年成为产业热点，虽然2018年可以明显感觉到ar vr技术的热度在褪去，相比2016年也就是产业圈称呼的“VR元年”大量的vr ar mr 技术应用井喷式投入市场，这样不可避免的出现大量的低质量的投机产品，这对于市场发展和产业更新绝对是弊大于利。而近两年可以明显观察到更多的高质量，好内容，精打细磨的虚拟现实技术的产品出现。游戏产品对于这些技术的应用绝对是第一量级的，游戏天生的复杂交互系统就完美的匹配了虚拟现实技术对于感官扩张，模拟体验方面的强大。 两者的粘合度也是出奇的高。就拿2018年举例，最让人记忆犹新的便是现象级vr游戏《节奏光剑》(Beat Saber),曾一度占领各大社交媒体和直播平台，让许多不接触游戏的人也加入进来。另外获得各大游戏媒体一致高分并斩获TGA最佳

VR游戏的《宇宙机器人：搜救行动》，再者还有在2018年E3游戏大展上宣布并即将在2019年发布的，由From Software开发的VR游戏《无根之草Déraciné》都预示着虚拟现实游戏在开拓更多的市场也吸引了更多的用户。

1.2研究的实践意义与价值

小体量的独立游戏制作通常更多的选择在了较为保守的平台（PC，家用机）。而移动设备和虚拟现实技术则较少的出现在这类游戏中。那么选择在独立游戏类型和体量的产品中融合虚拟现实技术则是一种创新性极强的尝试。这也正符合独立游戏中所蕴含的独立创新精神，不受类型的束缚，锐意进取尝试打造全新的交互体验。这也是这次毕业设计的重要目的和意义

毕业设计和论文是我们整个大学学习的一个表现形式,启发我们的思维以适应新的时代信息,给我们提供了一个很好地展现和提高自己能力的平台。

第2章．互动游戏理论概述和游戏艺术的发展

2.1游戏与互动

当游戏这种形式的活动出现在人类社会，它的意义和形式都在被不断地刷新着，“游戏”一次在中文语境中，它所包含的意义更偏向于娱乐性，在战国时期就已出现的蹴鞠其实更早用于军事训练，而后皇室贵族又以模拟军队的形式发明了战棋类游戏，并在后续的历史中演变出无数种类型的棋类游戏。而“game”一词，它的含义往往更加中性，所指更多的是博弈关系，冯.诺依曼；摩根斯坦；约翰.纳什研究的博弈论（Game Theory）都在研究两方的博弈关系。所以“游戏”永远伴随着互动，无论是最早的人与人的互动，还是现代技术诞生出的“人机”互动，互动关系始终贯穿“游戏”这一行为本身。观察人类最简单的游戏都能发掘人造系统的痕迹，亦或可以说是游戏必然包含人造系统，设计和制造这套人造系统便是“交互设计”。

追求互动是这个时代隐藏最深的“暗流”，互联网时代下，平民主义盛行，任何人都可以加入到社会分工，舆论讨论中来，这就引起了强烈的互动需求，最明显的趋势，在互联网世界中比比皆是，直播行业的兴起，用户和主播之间的强互动，虽然已弹幕的形式但已经可以满足和大部分互联网用户的互动需求。阅读书籍这一行为发展出了“有声书”，观看电影现在也有了分章节式的互动电影，绘画和雕塑都发展出了线上博物馆，这个时代的互动内容和形式都极其丰富，互动的含义也在随时间改变。

简而言之，所谓的交互是指两方或多方的共同影响，并根据输入信息给出相应的输出。对话是人与人之间典型的互动形式。当A和B交谈时，A根据B所说

的做出回应，同样，B将对A的回复做出下一个回应。

关键是，在互动中，双方影响的形式是不同的。例如在脱口秀中，台上的演员说了一段，台下的观众们大笑，这也是一种互动。演员通过语言向观众输出信息；观众听了，通过笑声和表情给予演员积极的反馈；演员接收到积极反馈，确定这个段子还算吸引人。在这个互动过程中，演员与观众互相影响，但影响的形式却完全不同。

所以，根据上述，对于以往传统艺术媒介等等，都不能算作完全的“互动”，因为这些都是对于读者、观众的单方面影响。在这些情况下，不管读者、观众做出任何反馈，作品都不会受到这些反馈的影响。

与以上例子相反的就是游戏。互动是游戏不可缺少的一部分。这种互动可能是参与者之间的互动，比如两位球手都会根据对方上一步判断进攻方向、决定防守策略，并通过自己的移动，反过来影响对方；游戏的互动也可以是玩家与游戏系统、规则本身的互动，而电子游戏正是建立在这一基础之上——本身限制了玩家可进行的输入和操作，然后反过来需要对于玩家已经进行过的有效输入和操作进行对应的反馈。

2.2电子游戏与艺术

以上对于互动性与游戏的概述充分证明了电子游戏在互动性上先天的优势，世界上第一款游戏《pong》在模拟网球或是桌球上就已经可以做到让两名玩家在方寸之间进行博弈了，真实的球类运动让玩家从体能和反应上博弈，如今电子游戏让玩家在像素之间比拼，互动性虽不及真实世界，却一定是如今最好的互动媒介。

电子游戏已经具备了最好的互动性，比拟世界八大艺术传播方式之总和，那么它是否能与人文世界最重要的艺术性与重要性感受相提并论呢？或者已经如大批的游戏玩家所称谓的“世界第九大艺术”呢？人类永远在追求美好的事物，游戏玩家和游戏设计者都不例外，拥有了最好的互动性与内容并不一定踏入了艺术的殿堂，电子游戏到底有什么和缺失什么也需要探究和洞察。

首先，电子游戏满足了当今社会所需要的的娱乐性，这也是大家所诟病和污蔑的。当然一种最轻松的说法是，“游戏是不是有艺术性不重要，游戏好玩不就行了吗？”游戏就是该纯粹的好玩。首先这种说法一定是幼稚的，原因很简单，如果我们要追求一种纯粹的“好玩”，或可将其等价于“多巴胺回路”的某种刺激，那么以下的几种方式无疑比游戏更有优势：

• 有金钱加入的游戏（赌博）
• 化学直接刺激多巴胺回路（毒品）
• 电信号直接刺激多巴胺回路（未来也许会有）

如果游戏的好处仅仅是不那么容易倾家荡产或对身体没有显性损害，那么电信号直接刺激腹侧纹状体的那天，就是游戏消失的那天。这个例子很极端，但我我们恰恰要表达的是游戏要的，绝不仅仅是“好玩”。

那么“技巧性”会不会是游戏最具有优势的特质，毕竟基于一个虚拟世界，我们可以设置出FPS这样更多依赖生理熟练的游戏，也可以设置出RTS这样注重策略性的游戏。比起真实世界，游戏的“技巧”空间应当更大。但游戏作为一种“技巧”或“竞技”，有其本质的劣势，游戏的规则设计都有“刻意”之处，刻

意在其也许是对真实的模仿，但受限于输入设备（鼠标键盘和手柄）本身，虽然这些设备带来了与其他竞技完全不同的技术性，但不得不说，输入设备的技术性是刻意的，不是自然的，因此一个人磨练自己键鼠的熟练程度到令人发指的CPM，和一个人在100米跑上提升0.01秒，后者无论如何也有一种直觉上的优先性。

再者，电子游戏还有我们津津乐道的“叙事性”，剥离了快感和竞技性，很多游戏都有着伟大的叙事水准比如《The last of us》和众多以叙事为主的独立游戏。但相比文学和电影，游戏中的好叙事依靠一种类似“编剧”的技巧，将悬念发挥出来，将移情作用不断强化，将人物光弧展现充分。但文学叙事拥有其“隐喻性”这也是具象化的游戏无法比拟的，电影虽然也依靠编剧技巧，但伟大的电影作品绝不是将编剧故事视觉化而已，电影重要的是“镜头的语言”，移动，切换，快慢转换，真正伟大的电影，都有伟大的“镜头语言”，但游戏要设计玩家的操作，因此游戏本质上是缺乏“镜头语言”的调度。

层层剥离，游戏剩下了其最特殊的“交互性”，这是电子游戏最特殊却也最普遍的一点，所有网站和app其实也有交互性，游戏在具有交互性之上，我们需要研究“交互性”到底有什么特别？

“交互性”之于电子游戏等同于“自由选择”之于人类，互动系统和自由选择相互交融之下孕育出的“敬畏感”和“重要性感受”才真正能生发出对于艺术性的探索。当今社会众多的电子游戏决不能与艺术挂钩，游戏不是艺术，但游戏能催生艺术。

2.3游戏关卡设计理论概述

游戏玩法系统贯穿游戏的交互，而玩法系统则体现在游戏的关卡设计中，关卡设计不仅是互动性的载体，更是设计者与玩家之间互相通达设计意图和游玩思考的桥梁。

从最早的8bit年代，《超级马里奥》就奠定了平台跳跃游戏的所有关卡设计标杆。当玩家看见横向延伸的游戏界面，处于画面左侧的游戏人物，从右侧移动过来的的敌对目标，静态的物体和动态的物体。玩家一眼就能分辨这是一个什么样的游戏，这个游戏的移动方式，哪些是有利的道具，哪些是有害的目标，这一切对于一个玩家来说都太习以为常，已经写在大部分人的直觉系统里了。但所有这些平台跳跃游戏的共识都是任天堂数十年坚持完善的一套体系。最有趣的是，前段时间非常火热的 《猫版马里奥》一个玩家客制的，非常简陋的平台跳跃游戏，但正是因为它写着马里奥的头衔，却暗自改动了这一套平台跳跃游戏的基本规则，比如：开局玩家要向右走，遇见缝隙要跳跃过去，碰见乌龟要踩在它头上，所有这些玩家下意识的行为都在《猫版马里奥》里篡改了规则，如果玩家依旧以以往的玩法去玩这款游戏，那么他将收到各种各样的惩罚。从这个案例里可以发现，不同游戏的玩法设计其实都已经有了所谓的行业标杆，平台跳跃有任天堂的体系；射击游戏有约翰卡马克卡开发的基于图形界面视角控制的体系等等。

而平台跳跃类型的游戏则是关卡设计与游戏玩法咬合度最高的类型，可以理解为平台跳跃的关卡设计即为玩法设计。游戏角色的移动行为完全取决于关卡的设计，在纯粹的跳跃类型中（如马里奥），玩家需要的跳跃的距离，频率，和路线选择全包含在横向延伸的地图中。在包含了叙事要素的类型中（如Braid）故事随时间推移，角色是正向或是逆向移动都包含在叙事性中。

所以，游戏的关卡设计并非只包括游玩场景的设计，巧妙的机关，精心的引导，每一处关卡的设计都凝练了整体游戏的玩法设计和叙事要素。

第3章．虚拟现实和增强现实技术的发展和应用

3.1虚拟现实和增强现实技术的发展

VR和AR技术最早的起源可追溯到现代计算机技术的诞生，直到1968年，哈佛大学电气工程副教授萨瑟兰发明了“达摩克利斯之剑”的头戴显示设备，这是最早能够戴在头上的3D图像显示设备。但因为当时科技水平所限，硬件远不能达到标准，这项技术并没有收到重视，但是头戴式的显示设备确实极其具有前瞻性的，并且与现代的头显设备如出一辙。1961年，美国费城Philco公司创新了利用磁铁感应头部显示器的转动并实现相机的跟随。同年，在美国空军阿姆斯特朗实验室中，路易斯·罗森伯格（Louis Rosenberg）开发出了Virtual Fixtures，其功能是实现对机器的远程操作。罗森伯格其后研究方向转至增强现实，也包括如何以虚拟图像叠加至用户的真实世界画面中——这也是当代虚拟现实技术讨论的热点。此后，增强现实与虚拟现实的发展道路便分离开来。虽然如今的两种技术已经看起来天差地别，但从以往的设备中依然能看见现在设备的影子。

3.2技术的应用和应用创新

当今这两种虚拟技术已经发展出了成熟的商业体系，并扩展出了大量的适用范畴。但首当其中的便是娱乐技术，VR对于现实世界的还原达到了人类生理系统无法分辨的地步，这也是人们会在玩VR游戏会失去重心的原因。AR技术也应用与现在极速发展的移动设备行业，无论是AR游戏还是AR相机都十分充分地展现了未来世界的技术方向。不仅游戏行业虚拟技术得到了空前的发展，军事方面也有军队的科技部门用他们来进行辅助训练和战斗。当然也为现在的自动驾驶技术提供了更加人性化的服务。今后虚拟技术更多的细化进入人们的日常生活，提高生活质量，更有希望将世界所有的艺术都进行集合，创造真正属于人类的世界博物馆，将艺术低成本地传播到世界各个角落。

第4章. 游戏关卡设计与实际设计过程

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