标题：三维游戏设计
内容简介
三维游戏设计中介绍的方法和技能不仅适用于快速开发游戏原型，也可以满足制作在线的三维交互内容、三维界面设计以及三维虚拟展示设计的需要。清华大学美术学院艺术设计(数字娱乐设计方向)校内第二学士学位的教材，适合数字游戏设计、交互设计、数字媒体艺术和艺术设计等专业的本科生、研究生学习，也可作为游戏设计爱好者的自学用书。
序言
随着文化创意产业的发展，数字娱乐设计正在成为一个新兴的专业方向。数字娱乐设计是以大众的娱乐和休闲方式为主要研究对象，基于数字化和网络化的平台，通过多媒体的交互手段，创造具有参与性、互动性和娱乐性的产品或环境。具体的设计内容以数字游戏设计为主，同时也与移动内容设计、网络艺术设计、数字影音设计、数字动画及周边产品设计、虚拟现实技术应用、主题娱乐公园体验设计等领域有着密切的关联。
数字娱乐设计是信息时代的媒体艺术、设计、影视、音乐与数字技术融合产生的新兴交叉学科领域，相关的教学和研究在国内还处于起步阶段。为了更好地探索该领域的人才培养模式，清华大学美术学院在2006年设立了艺术设计(数字娱乐设计方向)校内第二学士学位，同时也在信息艺术设计专业方向开展了相关的数字娱乐设计教学实践。《数字娱乐设计》系列丛书的推出正是为了满足教学实践的需要，在总结现有教学经验的基础上，进一步规范和推动数字娱乐设计教学的发展。在内容编排上，本丛书以培养复合型数字娱乐和游戏设计人才为目标，既注重培养学生的数字游戏设计创意和评价能力，同时也强调培养学生在游戏开发与制作表现方面的实践技能。
本书内容包括数字游戏的理念、三维游戏的基础知识与代表作品、三维游戏引擎的介绍、数字游戏的设计流程、三维游戏原型制作的技巧、游戏作品的评价与发布、虚拟现实和交互技术在游戏中的应用等。在教学方面偏重于对游戏设计和制作流程的讲解，即如何利用一款三维游戏引擎以及各种游戏制作素材(三维模型、二维贴图等)实现游戏的核心玩法((ore Gameplay)。本书在游戏原型制作方面选择了“达索”Virtools Dev 4．0软件，它具有“可视化编程”以及“实时运行调试”的功能，使学习者能够回避复杂的游戏程序问题，而将更多的精力放在三维游戏的关卡设计与实现上。
本书强调知识点的连贯和循序渐进，主要通过一个三维游戏原型的开发实例来讲解三维游戏设计与制作的知识和技能，以游戏研发团队中“关卡设计师”的工作为主要侧重，便于学习者充分理解和把握三维游戏设计的流程和方法，并为今后使用其他游戏引擎制作三维游戏奠定基础。
目录
第1章　三维游戏设计概论1
1．1三维游戏的基础知识1
1．1．1数字游戏的概念与特性1
1．1．2三维游戏的概念2
1．1．3二维与三维游戏的比较3
1．1．4游戏中的时空元素5
1．2　三维游戏的类型与范例7
1．2．1动作类游戏8
1．2．2冒险类游戏8
1．2．3角色扮演类游戏9
1．2．4解谜类游戏10
1．2．5模拟类游戏ll
1．2．6体育类游戏12
1．2．7策略类游戏13
1．3　三维游戏的基本构成要素14
1．3．1游戏引擎14
1．3．2图形用户界面15
1．3．3模型15
1．3．4材质与渲染16
1．3．5动画18
1．3．6脚本、特效与人工智能20
1．3．7声音与音乐22
1．3．8基础支持22
1．4　常用的商业游戏引擎23
1．4．lidTech4引擎23
1．4．2CryENGINE2引擎24
1．4．3RAGE引擎24
1．4．4弯刀引擎25
1．4．5起源引擎25
1．4．6虚幻引擎26
1．5　三维游戏设计的基本流程27
1．5．1游戏制作的基本流程27
1．5．2游戏美工部门的具体分：E30
1．6本章回顾32
1．7课后思考32
第2章　Virtools使用入门33
2．1　VirtoolsDev4．0简介33
2．1．1Virtools的开发流程34
2．1．2使用Virtools开发游戏34
2．2　Virtools使用初步35
2．2．1软件界面概览35
2．2．23DLayout窗H36
2．2．3工具面板37
2．2．4脚本模块资源库38
2．2．5资源面板39
2．2．6状态栏41
2．2．7层级管理器42
2．2．8脚本流程图43
2．3　快速原型制作43
2．3．1打开Virtools．Dev4．043
2．3．2放置地板和角色44
2．3．3为角色添加简单的互动操作51
2．3．4测试53
2．4　本章小结53
2．5　课后练习54
第3章　游戏原型制作55
3．1　游戏原型制作初步55
3．1．1导出NMO文件格式55
3．1．2导入Virtools并进行调整57
3．2　Virtools脚本初步67
3．2．1设置直接的继承属性67
3．2．2设置飞机的初始状态69
3．2．3编写第一个脚本72
3．3　脚本书写进阶78
3．3．1旋转的浮空山78
3．3．2旋转的陨石90
3．4　本章回顾93
3．5　课后练习93
第4章　完善游戏原型94
4．1　粒子94
4．1．1浮空山火箭喷射器94
4．1．2陨石星尘99
4．1．3飞机爆炸效果101
4．2　添加核心互动要素105
4．2．1碰撞检测106
4．2．2设置飞机生命数量108
4．3　本章回顾113
4．4　课后练习114
第5章　游戏界面制作115
5．1　游戏二维主选单制作115
5．1．1制作前的准备工作115
5．1．2添加游戏开始界面背景116
5．1．3添加startgame按钮119
5．1．4添加about按钮124
5．2　游戏内部界面制作129
5．2．1制作前的准备工作129
5．2．2添加显示“剩余生命数量”的2DFrame130
5．2．3添加动态显示文字的互动脚本：130
5．2．4动态显示生命剩余数量133
5．3　本章回顾138
5．4　课后练习139
第6章　其他常用制作技巧140
6．1　碰撞检测140
6．1．1LayerSlider模块140
6．1．2PreventCollision模块145
6．1．3ObjectSlider模块147
6．1．4SphereSlider模块149
6．2　三维环境下鼠标单击物体151
6．3　摄像机轨道漫游155
6．3．1绘制漫游轨道155
6．3．2添加漫游交互脚本157
6．4　本章回顾161
6．5　课后练习162
第7章　游戏后期制作与优化163
7．1　丰富游戏的视觉效果163
7．1．1光照技巧163
7．1．2简单阴影167
7．1．3高级阴影169
7．1．4Pre．1it模式171
7．1．5Shader效果172
7．2　游戏优化建议176
7．3　发布游戏为VMO格式176
7．4　本章回顾178
7．5　课后练习178
第8章　交互娱乐技术的发展及应用179
8．1　交互娱乐技术的发展179
8．1．1游戏控制技术发展概述179
8．1．2主要的游戏控制技术181
8．1．3数字游戏技术的扩展186
8．2　虚拟现实技术的发展187
8．2．1虚拟现实的发展及特征187
8．2．2虚拟现实环境的现实度188
8．2．3虚拟现实与交互娱乐的结合190
8．3　三维界面与混合现实技术的应用191
8．3．1多通道界面192
8．3．2三维界面技术与应用192
8．3．3网络虚拟环境193
8．3．4增强现实技术的应用194
8．4　交互技术在游戏中的应用195
8．4．1创新性的游戏交互方式195
8．4．2常用的游戏交互设备200
8．5　本章回顾205
8．6　课后思考206
参考文献207
三维游戏设计软件
目前常用三维游戏设计软件很多，不同模块有不同的软件。比较流行的三维游戏设计软件有如：Rhino（Rhinoceros犀牛）、Maya、3ds Max、Softimage/XSI、Lightwave 3D、Cinema 4D、PRO-E等。
1. Maya。Maya是目前最受欢迎的一款三维高端软件。具有强大的功能、完善的系统。最先进的建模、数字化布料模拟、毛发渲染、运动匹配等技术，都能与Maya软件完美地结合。但是对新手来说繁杂而细致?具有一定的难度?需要经过一段时间的熟练过程。　2.3dMax。3dMax是一款中端软件。结合了ActiveShade及Rend er Elements功能的渲染能力，比较常用在广告、影视、多媒体制作、游戏、工业设计、建筑设计、辅助教学以及工程可视化等领域。学习门槛比较低，比较受到初学者的欢迎。　3.Lightwave。Lightwave能够将建模与布局分开?特别是通过光线跟踪、光能传递等渲染技术，将建模和角色动画等方面功能发挥非常强大。电影《RED PLANET》中的绚丽特效以及游戏《恐龙危机2》都是通过此款软件处理而成。　4.Rhinoceros　Rhino?。Rhino软件可以保存obj、STL、DXF、IGES、3dm等多种格式。软件结合了3DSMAX 与Softimage的模型功能?能够制作精细而又复杂的模型作品。
　5.Bryce。Bryce拥有流畅的网络渲染、光源效果和树木造型等功能。软件大量的物理材质以及物体纹理?在网络的状态下可以创作独特的图片以及动画。
三维游戏设计发展前景
国内游戏市场却仍然处于非常火热的状态中，众多网游产品如同雨后春笋层出不穷，经典游戏不断出现。据不完全统计，我国动漫、游戏人才缺口达到60万！由于部分学校仍然保留传统教学模式，内容更新缓慢，教学设备落后，实战操作匮乏等，使得毕业学生在面对用人单位时无法立即上岗操作、独立制作。动漫游戏企业发展严重受人才匮乏制约。报告显示，自2008年开始，国内主要城市动漫、游戏类有效职位供给较年前增长42%，政策扶持力度加大，动漫、游戏产业不断的壮大，对于动漫、游戏人才的需求更将呈爆炸式增长。
　目前，我国游戏市场正处于快速发展阶段，但市场上的游戏软件主要来自日本、美国、韩国等地，完全由本土游戏制作人开发创作的游戏正在高速增加，国产原 创的游戏即将成为游戏中的主流；但是，中国游戏专业人才的缺口高达60万，这将严重阻碍国内游戏产业的发展，所以中国游戏产业正处于“市场增长迅速，人才 极度匮乏”的局面。　从市场规模来看，2009年中国网络游戏市场规模达到258亿元人民币，同比增长39.5%。其中：国产网络游戏市场规模达到157.8亿元人民币，比2008年增长41.9%，占总体市场规模的61.2%。 　从主要细分游戏市场来看：大型多人同时在线角色扮演游戏(MMORPG)是市场的主导力量，2009年MMORPG占整体网络游戏市场的比例约为79%，市 场规模达到203.8亿元，较2008年增长35.2%；高级休闲游戏(ACG)的增长速度在加快，2009年高级休闲游戏占总体网络游戏市场规模的比例 约为13.8%，市场规模达到35.5亿元，较2008年增长49.7%；信息产业部、国家科技部已将游戏产业列为IT领域重点扶持的支柱产业之一，目前已经得到政策上的大力扶持与推动。可以说三维游戏设计[1]的发展前景还是非常不错的。