unreal的3d游戏设计与实现
现在，游戏已经成为了最受欢迎的娱乐方式之一，无论是PC端还是移动端，游戏都有着不可忽视的影响力，而3D游戏则是该项目类型中技术含量相对较高的一种。Unreal Engine 4作为一款商业引擎，它集合了图形、音频、网络、物理等多方面引擎技术的支持，性能很强大，经常被用来制作3A级的次世代游戏。当人们欣赏到Unreal Engine 4制作的游戏后，总是会被其特殊的效果所吸引。本课题项目主要是基于Unreal Engine 4（4.15.1）作为开发环境，利用三维动画软件Autodesk Maya 2016设计和开发的一款3D休闲游戏，在制作游戏的同时，简单介绍一些关于游戏开发的小知识。通过这个游戏的开发，我意识到开发一个游戏不是设定几个数字，设置几个道具，写几段代码这么简单，需要花费很多精力。即便到了最后，本项目的工作还不够完善，场景比较简单，这需要在未来进一步的设计和改进。
目录
一、引言 1
（一）背景 1
（二）研发目的及意义 1
（三）关键技术介绍和问题难点 1
1．UE4蓝图和C++ 1
2．UE4材质、灯光及粒子、碰撞的简单介绍 2
3．UE4游戏开发的技术难点分析 2
二、需求分析 3
（一）游戏发展进程概述 3
1．国内游戏开发市场的发展趋势 3
2．市场需要创新 3
（二）游戏类型分析 3
1．UE4特征与该应用前景 3
2．游戏定位及其类型选择 4
3．游戏设计要求 4
三、前期准备工作 4
（一）系统物理环境配置 4
（二）UE4 界面及基本操作介绍 4
1．视图导航 5
2．移动对象 6
3．缩放对象 6
4．旋转对象 6
（三）游戏策划 6
1．游戏简介 6
2．游戏背景及逻辑 7
3．场景素材 7
4．操作方式 8
5．GUI设计 8
四、游戏的设计与效果实现 8
（一）创建游戏工程 8
（二）制作F
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
BX模型 8
1．制作模型 9
2．导出为FBX格式 9
3．从引擎外部导入资源 9
（三）世界地图 9
1．使用地貌编辑器创建地形 9
2．设计地表的轮廓 9
3．设计地貌层，添加雪山、草地视觉效果 10
（四）关卡场景 11
1．卧室的设计方案 11
2．冰封之湖的设计方案 11
3．野外环境 11
（五）材质系统 11
1．树的材质球 11
2．草类静态网格物体的材质球 12
3．水的材质球 12
（六）灯光系统 13
1．天空光源 13
2．更贴合环境的光源配色和设计方案 13
（七）粒子系统 13
1．闪电粒子 13
2．制作能让空间产生扭曲效果的粒子特效 14
3．发散型光点粒子 14
4．线性发射的粒子 14
（八）碰撞系统 15
1．灯的按钮开关交互设计 16
2．自动门的设置 16
3．任务或线索的触发机制 17
4．静态网格物体的物理碰撞处理 17
（九）动画系统 17
（十）后期必要的渲染与打包 17
五、测试 18
（一）概念性测试 18
（二）功能结构测试 18
（三）存在问题及解决办法 18
六、游戏视觉展示 18
（一）游戏场景预览 18
（二）交互过程 19
（三）关于大气雾 20
（四）山顶景观 20
总结 22
致谢 23
参考文献 24
附录 25
一、引言
（一）背景
电子游戏诞生于西方的国际游戏产业，距今已有将近50年。在游戏的早期开发中，由于显卡、CPU等硬件的局限，游戏中甚至没有3D画面的概念，只有2D画面作为显示的状态。随着科学技术的进步，个人电脑的配置也经历了一代代产品快速迭代过程，加上游戏开发技术越发成熟，甚至研发出AR、VR和其他更先进的开发技术，但主流的3D游戏仍然会活跃在现在和往后的一段时间，对游戏开发者有着强大的吸引力。
Unreal Engine 4是世界顶级游戏公司EPIC Unreal Engine的最新版本（以下内容简称UE4）。支持NVIDIA 3D、PhysX、APEX和DirectX12等先进技术，还提供了数据生成工具、基础支持等游戏开发者经常使用的核心技术。对于一款商业引擎来说，粒子效果和刚体物理是两个最重要的特征，而EPIC公司在这方面有着举足轻重的地位。现在最新的UE4已经不需要收取高额的费用了，只需在游戏发行且盈利达到一定的金额后支付相应的费用，这一措施吸引了更多游戏开发者。游戏开发者可以创建一个超现实的游戏画面，并精心策划游戏的玩法，给玩家更好的游戏体验。在项目后期，UE4也提供多个平台，包括PC、主机、手机和掌上电脑的打包发布技术，在手机游戏中盛行的今天，不需要下载庞大的客户端，只需要使用碎片化的时间，拿出自己的手机就能进入游戏。
（二）研发目的及意义
1．市场需要更好的游戏产品
处于新世纪的人们工作强度普遍偏大，需要在工作后放松一下，放松自己，理智地去面对狗血的人生。而且一般人没有太多的爱好，选择很简单，游戏是大多数人的最佳选择。因为游戏比较简单，更适合大多数人一起放松，而3D游戏更能给用户更好的游戏视觉享受和游戏体验感。
2．游戏开发领域是高新技术的首发点
大多数的技术创新都发生在游戏开发领域，或者更准确地说，首先应用在游戏开发领域。比如AR、VR技术，除了影视、教育等方面的应用外，它们也逐渐融入游戏行业中，由VR技术研发而来游戏已经成功地发行。在硬件条件的进一步更新中，相信前景会很不错，但在此之前，3D游戏仍然是游戏市场的主力军，3D游戏的设计与研发仍然是市场的主流的趋势。
3．更有利于提高学生个人竞争力
UE4具备了强大的游戏设计研发能力，学习UE4的关键技术可以使学生的游戏研发能力和艺术设计能力有一个全面的锻炼和提高，熬炼学生自主学习的意志，培养学生自主创新的精神和理念。
（三）关键技术介绍和问题难点
1．UE4蓝图和C++
UE4提供了两种方法创建一个游戏的元素：C++和蓝图可视化脚本。UE4蓝图系统十分完善，就像其他游戏脚本一样，UE4的蓝图系统也可以把引擎中的特定元素或者对象封装成蓝图类，方便多次引用同一个对象或者操作。这个理念并不复杂，就是在UE4的蓝图类中创建一个游戏元素，在蓝图界面中利用节点编辑其可玩性。此外，程序员可以通过C++进一步拓展和优化蓝图系统的功能，如建立底层的游戏系统。
目录
一、引言 1
（一）背景 1
（二）研发目的及意义 1
（三）关键技术介绍和问题难点 1
1．UE4蓝图和C++ 1
2．UE4材质、灯光及粒子、碰撞的简单介绍 2
3．UE4游戏开发的技术难点分析 2
二、需求分析 3
（一）游戏发展进程概述 3
1．国内游戏开发市场的发展趋势 3
2．市场需要创新 3
（二）游戏类型分析 3
1．UE4特征与该应用前景 3
2．游戏定位及其类型选择 4
3．游戏设计要求 4
三、前期准备工作 4
（一）系统物理环境配置 4
（二）UE4 界面及基本操作介绍 4
1．视图导航 5
2．移动对象 6
3．缩放对象 6
4．旋转对象 6
（三）游戏策划 6
1．游戏简介 6
2．游戏背景及逻辑 7
3．场景素材 7
4．操作方式 8
5．GUI设计 8
四、游戏的设计与效果实现 8
（一）创建游戏工程 8
（二）制作F
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
BX模型 8
1．制作模型 9
2．导出为FBX格式 9
3．从引擎外部导入资源 9
（三）世界地图 9
1．使用地貌编辑器创建地形 9
2．设计地表的轮廓 9
3．设计地貌层，添加雪山、草地视觉效果 10
（四）关卡场景 11
1．卧室的设计方案 11
2．冰封之湖的设计方案 11
3．野外环境 11
（五）材质系统 11
1．树的材质球 11
2．草类静态网格物体的材质球 12
3．水的材质球 12
（六）灯光系统 13
1．天空光源 13
2．更贴合环境的光源配色和设计方案 13
（七）粒子系统 13
1．闪电粒子 13
2．制作能让空间产生扭曲效果的粒子特效 14
3．发散型光点粒子 14
4．线性发射的粒子 14
（八）碰撞系统 15
1．灯的按钮开关交互设计 16
2．自动门的设置 16
3．任务或线索的触发机制 17
4．静态网格物体的物理碰撞处理 17
（九）动画系统 17
（十）后期必要的渲染与打包 17
五、测试 18
（一）概念性测试 18
（二）功能结构测试 18
（三）存在问题及解决办法 18
六、游戏视觉展示 18
（一）游戏场景预览 18
（二）交互过程 19
（三）关于大气雾 20
（四）山顶景观 20
总结 22
致谢 23
参考文献 24
附录 25
一、引言
（一）背景
电子游戏诞生于西方的国际游戏产业，距今已有将近50年。在游戏的早期开发中，由于显卡、CPU等硬件的局限，游戏中甚至没有3D画面的概念，只有2D画面作为显示的状态。随着科学技术的进步，个人电脑的配置也经历了一代代产品快速迭代过程，加上游戏开发技术越发成熟，甚至研发出AR、VR和其他更先进的开发技术，但主流的3D游戏仍然会活跃在现在和往后的一段时间，对游戏开发者有着强大的吸引力。
Unreal Engine 4是世界顶级游戏公司EPIC Unreal Engine的最新版本（以下内容简称UE4）。支持NVIDIA 3D、PhysX、APEX和DirectX12等先进技术，还提供了数据生成工具、基础支持等游戏开发者经常使用的核心技术。对于一款商业引擎来说，粒子效果和刚体物理是两个最重要的特征，而EPIC公司在这方面有着举足轻重的地位。现在最新的UE4已经不需要收取高额的费用了，只需在游戏发行且盈利达到一定的金额后支付相应的费用，这一措施吸引了更多游戏开发者。游戏开发者可以创建一个超现实的游戏画面，并精心策划游戏的玩法，给玩家更好的游戏体验。在项目后期，UE4也提供多个平台，包括PC、主机、手机和掌上电脑的打包发布技术，在手机游戏中盛行的今天，不需要下载庞大的客户端，只需要使用碎片化的时间，拿出自己的手机就能进入游戏。
（二）研发目的及意义
1．市场需要更好的游戏产品
处于新世纪的人们工作强度普遍偏大，需要在工作后放松一下，放松自己，理智地去面对狗血的人生。而且一般人没有太多的爱好，选择很简单，游戏是大多数人的最佳选择。因为游戏比较简单，更适合大多数人一起放松，而3D游戏更能给用户更好的游戏视觉享受和游戏体验感。
2．游戏开发领域是高新技术的首发点
大多数的技术创新都发生在游戏开发领域，或者更准确地说，首先应用在游戏开发领域。比如AR、VR技术，除了影视、教育等方面的应用外，它们也逐渐融入游戏行业中，由VR技术研发而来游戏已经成功地发行。在硬件条件的进一步更新中，相信前景会很不错，但在此之前，3D游戏仍然是游戏市场的主力军，3D游戏的设计与研发仍然是市场的主流的趋势。
3．更有利于提高学生个人竞争力
UE4具备了强大的游戏设计研发能力，学习UE4的关键技术可以使学生的游戏研发能力和艺术设计能力有一个全面的锻炼和提高，熬炼学生自主学习的意志，培养学生自主创新的精神和理念。
（三）关键技术介绍和问题难点
1．UE4蓝图和C++
UE4提供了两种方法创建一个游戏的元素：C++和蓝图可视化脚本。UE4蓝图系统十分完善，就像其他游戏脚本一样，UE4的蓝图系统也可以把引擎中的特定元素或者对象封装成蓝图类，方便多次引用同一个对象或者操作。这个理念并不复杂，就是在UE4的蓝图类中创建一个游戏元素，在蓝图界面中利用节点编辑其可玩性。此外，程序员可以通过C++进一步拓展和优化蓝图系统的功能，如建立底层的游戏系统。
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