游戲角色設(shè)計(jì)與靈感

1、畢業(yè)論文摘要 目前，電腦游戲熱潮席卷全球，游戲軟件的開發(fā)和維護(hù)正在成長為一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)。RPG游戲（角色扮演類游戲）無疑是目前市場上最受歡迎的游戲類型之一，本課題就是為適應(yīng)當(dāng)前電腦游戲的發(fā)展而提出的。論文首先對(duì)RPG游戲進(jìn)行概述，簡單介紹了RPG游戲的發(fā)展現(xiàn)狀和前景。然后對(duì)游戲常用的WIN32編程技術(shù)：Windows消息機(jī)制、圖形設(shè)備接口、定時(shí)器進(jìn)行介紹。然后介紹了整個(gè)RPG游戲的制作流程，包括游戲策劃、游戲與玩家的互動(dòng)及具體的2D動(dòng)畫設(shè)計(jì)。在游戲策劃方面，通過游戲主題的確立、風(fēng)格、劇本設(shè)計(jì)三個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行闡述。在游戲與玩家互動(dòng)方面，主要介紹劇情的表現(xiàn)和環(huán)境界面兩方面內(nèi)容。2D動(dòng)畫設(shè)計(jì)是論文的

2、重點(diǎn)，所以在2D的算法和動(dòng)畫制作技巧方面介紹的非常詳盡。最后通過一個(gè)具體的RPG游戲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)來對(duì)本課題的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述，通過實(shí)驗(yàn)表明上述動(dòng)畫設(shè)計(jì)技術(shù)在RPG游戲中有較好的效果。關(guān)鍵詞： RPG游戲，游戲策劃，2D動(dòng)畫設(shè)計(jì)，定時(shí)器ABSTRACTAt present, the upsurge of the computer games have sweep across the world. Development and maintenance of the computer games software have growing as a new emerging industry

3、. The RPG game (role acting class game) is the most popular one in the present market of computer game. The topic of this thesis was proposed to fit the request of current computer games development This thesis first summarized the outline of the RPG game, introduce the current situation and prospec

4、t of RPG games development. Then discussed the common used WIN32 programming technology: The Windows message mechanism, the graphics device interface and the timer.Then, introduced the technological process of the RPG game which contains the game plan, connection of the game and player and 2D animat

5、ion design. The game plan includes theestablishment of the subject, style and drama of game. Then, the expression of drama and environment were introduced in the section of connection of the games and players. 2D animation design is the focus of this thesis, so the introduction of the algorithm of 2

6、D and the technique of animation design is detailed and complete.Finally, expound the most important technique of this thesis through a concrete RPG game system design, through theexperiment indicated above animation design technology has a better effect in the RPG game.Keywords: RPG game, game plan

7、, 2D animation design,Timer游戲角色設(shè)計(jì)與角色分析角色扮演：即 RPG他是游戲的一種類型，在游戲里玩家扮演一個(gè)主角，在游戲里和主角一起感受劇情。角色扮演游戲一般在亞洲地區(qū)比較流行。中國著名的 RPG： 仙劍奇?zhèn)b傳系列，軒轅劍系列本著名的 RPG： 幻想水滸傳系列，英雄傳說另一說法，Cosplay，也即角色扮演，或稱服飾扮演。 角色扮演是心理學(xué)中常說的名稱。角色扮演的目的在于運(yùn)用戲劇表演的方法，使人發(fā)現(xiàn)問題，了解問題的癥結(jié)所在，進(jìn)而更好地調(diào)整心理狀態(tài),解決心理問題。在角色扮演中，人們能親身體驗(yàn)和實(shí)踐他人的角色，從而能夠更好地理解他人的處境，體驗(yàn)他人在不同情況下的內(nèi)心情感

8、，同時(shí)，反映出個(gè)體深藏于內(nèi)心的感情。游戲角色角色扮演法是指運(yùn)用戲劇表演的方法，將個(gè)人暫時(shí)置身于他人的社會(huì)地位，并按照這一位置所要求的方式和態(tài)度行事，以增進(jìn)人們對(duì)他社會(huì)角色和自身角色的理解，從而學(xué)會(huì)更有效地履行自己角色的心理技術(shù)。角色扮演法是指通過賦予被試一個(gè)假定的角色，要求其按照角色的要求表現(xiàn)自己的行為、觀察、記錄并評(píng)價(jià)角色扮演的行為，評(píng)價(jià)角色接近程度或勝任力。電腦游戲中的角色形象是玩家們視覺的聚焦點(diǎn)，游戲角色越豐富，游戲的可持續(xù)性就越強(qiáng)，玩家的選擇越多，就會(huì)嘗試不同的角色，在游戲中的時(shí)間也就會(huì)越長。人物建模簡介建模就是建立模型，就是為了理解事物而對(duì)事物做出的一種抽象，是對(duì)事物的一種無歧義的書

9、面描述。建立系統(tǒng)模型的過程。又稱模型化。建模是研究事物的重要手段和前提。凡是用模型描述系統(tǒng)的因果關(guān)系或相互關(guān)系的過程都屬于建模。因描述的關(guān)系各異，所以實(shí)現(xiàn)這一過程的手段和方法也是多種多樣的?？梢酝ㄟ^對(duì)物件或者人物本身運(yùn)動(dòng)規(guī)律的分析，根據(jù)事物的機(jī)理來建模;也可以通過對(duì)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)或統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的處理,并根據(jù)關(guān)于事物的已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來建模。還可以同時(shí)使用幾種方法。關(guān)于面部建模的布線講究面部布線的一個(gè)最重要目的就是為了表情動(dòng)畫。人物內(nèi)心的各種不同的心理活動(dòng)，主要是通過面部表情的變化反映出來。而面部變化最豐富的地方是眼部(眉毛)和口部，其它部位則相應(yīng)的會(huì)受這兩部分影響而變化。對(duì)于面部表情，必須把整個(gè)面部器

10、官結(jié)合起來分析。單純只有某一部分的表情不能夠準(zhǔn)確表達(dá)人物的內(nèi)心活動(dòng)的。清楚的分析理解面部肌肉的走向分布和收縮方式，十分有利于把握面部的模型布線。游戲模型的面數(shù)有一定的限制，但是布線不夠的話就不能很好的表現(xiàn)想要的表情，因此“合理和足夠的線 ”這個(gè)要求，作為我們游戲項(xiàng)目表情的制作的重要的制作標(biāo)準(zhǔn)。下圖是張布線相對(duì)比較理想的模型截圖。線的密度分配主要集中在活動(dòng)區(qū)域比較強(qiáng)烈的嘴部和眼睛部位。布線走向符合面部肌肉的走向，特別是鼻唇溝劃分比較明顯且合理。怎樣才能做到合理且足夠的布線:1 要想合理布好線，布線的方式一定要與肌肉運(yùn)動(dòng)的方向相符合，否則很難表達(dá)出你想要的表情。2 不要怕麻煩或吝嗇，關(guān)鍵部位舍不得

11、布線，沒有足夠的可控點(diǎn)，表情就肯定做不到位。3 必須對(duì)設(shè)置、動(dòng)畫有一定了解，也就要知道運(yùn)動(dòng)原理和方式，才能控制好表情目標(biāo)體模型表情肌肉：面部表情肌屬于皮膚，為一些薄而纖細(xì)的肌纖維。一般起于骨或筋膜，止于皮膚。收縮時(shí)牽動(dòng)皮膚，使面部呈現(xiàn)出各種表情。眼部和嘴部是面部最為活躍的區(qū)域，其它部位則相應(yīng)的會(huì)受這兩部分影響而變化。因此我們重點(diǎn)關(guān)注這2個(gè)部分的肌肉走向位置，和運(yùn)動(dòng)方式。眼部：a.眼部的環(huán)狀眼輪匝肌，位于眼眶部周圍和上、下眼瞼皮下。其收縮時(shí)能上提頰部和下拉額部的皮膚使眼瞼閉合，同時(shí)還在眼周圍皮膚上產(chǎn)生放射狀的魚尾皺紋。閉眼、思考等表情都會(huì)影響到眼輪匝肌.b.橫向的皺眉肌和縱向的額肌，皺眉肌：在額

12、肌和眼輪匝肌的之間靠近眉間的位置。其收縮時(shí)，能使眉頭向內(nèi)側(cè)偏下的方向拉動(dòng)，并使鼻部產(chǎn)生縱向的小溝。c. 降眉?。何挥诒歉喜堪櫭紮C(jī)內(nèi)側(cè)，其中還包括降眉間肌。當(dāng)其收縮時(shí)可以牽動(dòng)眉頭下降，并使鼻根皮膚產(chǎn)生橫紋。一般來說，皺眉肌和降眉肌是共同參與表情變化的，在愁悶、思考等表情中可以使這幾組肌肉緊張收縮而產(chǎn)生鎖眉的表情。c.，環(huán)狀的口輪匝肌和放射狀的提肌可以實(shí)現(xiàn)很多動(dòng)作。因此嘴部的布線相對(duì)密集?？谳喸鸭。阂卜Q口括約肌，位于口裂上下唇周圍?？谳喸鸭】梢钥闯墒黔h(huán)形的肌肉，在位置上可以分成內(nèi)、外兩個(gè)部分，內(nèi)圈為唇緣、外圈為唇緣外圍?？谳喸鸭?nèi)圈在收縮時(shí)，能緊閉口裂呈抿嘴的表情，外圈收縮，并在頦肌的作用下產(chǎn)生

13、撅嘴的表情。d.嘴角的模型線的穿插嘴角的布線要注意上嘴唇和下嘴唇的穿插。笑肌和顴肌肉的起點(diǎn)是靠近下嘴唇的嘴角部。笑的時(shí)候牽動(dòng)的是下嘴唇的末端，上唇是被動(dòng)牽引。圖2.1.2圖2.1.3e.尤其要注意鼻唇溝。在布線時(shí)一定要有一條完整的環(huán)狀線確定鼻唇溝。在口部周圍有稱為鼻唇溝和頦唇溝的兩條曲線，其是構(gòu)與面部形態(tài)的主要特征，同時(shí)對(duì)面部表情的變化影響也比較大。鼻唇溝是由上唇方肌和顴骨的上頜突構(gòu)成，其位置在鼻翼兩側(cè)至嘴角兩側(cè)。頦唇溝是由下唇方肌和頦隆凸構(gòu)成，位于下唇邊緣并向頦結(jié)節(jié)上緣逐漸消失。鼻唇溝是將面頰部及頜分開的體表標(biāo)志，鼻唇溝是由面頰部有動(dòng)力的組織和無動(dòng)力的組織相互作用的結(jié)果而形成。人們的許多表情

14、動(dòng)作，如微笑、哭泣等，都是通過鼻唇溝形態(tài)的改變，而開始啟動(dòng)的。例如，微笑始于鼻唇溝周圍的肌肉，當(dāng)它們收縮時(shí)，上唇便朝著鼻唇溝向后方牽拉，由于頰部厚厚的皮下脂肪，使唇在鼻唇溝處遇到阻力，使鼻唇溝彎曲并且加深。同樣，在哭泣、示齒、咀嚼等表情及動(dòng)作中，都會(huì)伴隨表現(xiàn)出鼻唇溝的彎曲及加深。青少年時(shí)，面部表情及靜止?fàn)顟B(tài)、鼻唇溝形態(tài)的變化及原狀都會(huì)給人一種自然和諧的感覺。當(dāng)年齡超過30歲時(shí)，面部逐漸出現(xiàn)衰老變化，尤其是鼻唇溝的加深最為明顯，這是由于面部皮膚的松垂堆積于鼻唇溝的頰側(cè)，再加以鼻唇溝30余年的頻繁活動(dòng)，故在靜止?fàn)顟B(tài)下，鼻唇溝逐漸加深、變寬及伸長。見下圖，30歲男人有明顯的鼻唇溝。關(guān)于身體建模1.線

15、框建模三維線框模型是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域最早用來表示三維形體的模型。建模前期，首先把人體分割為一些身體段和關(guān)節(jié)，然后將此信息轉(zhuǎn)化成若干線段，用一些頂點(diǎn)和棱邊數(shù)據(jù)來表示線段，由于只用折現(xiàn)來表示物體的的線框模型過于粗糙，所以后來在模型中就采用曲線來表示物體。但是，如果直接用離散的點(diǎn)來表示曲線，需要的數(shù)據(jù)量過大，因此多采用二次曲線，Bezier曲線和B樣曲線等參數(shù)曲線表示法，這樣，交叉使用曲線段和曲線段進(jìn)行建立的模型更接近人體形狀。線框模型的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可以產(chǎn)生任意視圖，對(duì)硬件要求不高，在CPU執(zhí)行時(shí)間和存儲(chǔ)方面開銷很低。但這些構(gòu)型方法所需信息很少，均涉及不到表面和實(shí)體的數(shù)據(jù)，建立的模型就像

16、一個(gè)骨架，不能夠逼真，形象的模擬人物。具體表現(xiàn)在如下幾方面：1） 所有的棱和曲線等顯示出來，物體的真實(shí)形狀需由人腦的解釋才能理解，容易導(dǎo)致二義性；2）3） 當(dāng)形狀復(fù)雜時(shí)，棱線過多，會(huì)引起模糊理解； 輪廓線過于粗糙，缺少曲面，真實(shí)感較差，無法識(shí)別面與體；4） 不能消除隱藏線。由于結(jié)構(gòu)簡單，有些運(yùn)動(dòng)不能表現(xiàn)。1. 實(shí)體模型實(shí)體模型技術(shù)是20世紀(jì)70年代末期、80年代初期逐漸發(fā)展起來的，典型的造型方法及造型系統(tǒng)有NUDES系統(tǒng)、Bubbleman模型和Laba表示法模型等。其方法有基本體系引用法、掃描表示法、單元分解法、邊界表示法和結(jié)構(gòu)實(shí)體幾何表示法。2.1基本體系引用法基本體系是通過函數(shù)或參數(shù)描述

17、的幾何體，如立方體(參數(shù)為長、 寬、 高) 、 圓柱體(參數(shù)為直徑、 高度)等.對(duì)基本體系進(jìn)行線性變換可以定義新的形體 ,如球體在 X、 Y、 Z 3個(gè)方向進(jìn)行不等比例的變換可得到橢球 ,正方體進(jìn)行不等比例的變換可得長方體 ,進(jìn)行三維錯(cuò)切變換科的斜棱柱體等.這種變換只改變幾何形狀 ,不改變拓?fù)潢P(guān)系.基本體系引用法簡單 ,易于實(shí)現(xiàn) ,但表示復(fù)雜形體有困難 ,特別是不能實(shí)現(xiàn)自由曲面造型。2.2掃描表示法掃描表示法是二維圖形在空間沿某一路徑產(chǎn)生的三維實(shí)體 ,一般有3種形式:1)平移掃描.二維圖形是封閉輪廓線 ,運(yùn)動(dòng)軌跡是與圖形平面垂直的直線;2)旋轉(zhuǎn)掃描.二維圖形是封閉輪廓線 ,繞某一軸線回轉(zhuǎn)而成

18、,運(yùn)動(dòng)軌跡是圓;3)廣義掃描.二維圖形是封閉輪廓線 ,而運(yùn)動(dòng)軌跡是空間曲線 ,且可以用參數(shù)曲線表示 ,這種掃描法可以使自由曲面實(shí)體模型化2.3單元分解法單元分解法是將物體分解成一些比原物體容易描述的子物體.分解可以進(jìn)行多次 ,直到每一子物體滿足預(yù)定的可描述標(biāo)準(zhǔn).單元分解法包括四叉樹分解、 八叉樹分解和多叉樹分解。1.4 邊界表示法一個(gè)物體可以表示為有限的邊界表面的集合 ,即物體的邊界是所有單個(gè)面之并 ,而每個(gè)面又由其邊界的邊所圍成 ,這些邊界位于各自頂點(diǎn)之間.這樣形成了物體的層次結(jié)構(gòu)表示法:體 面 邊 點(diǎn).在更一般的情況下 ,面上可能存在孔洞 ,這樣的面由外環(huán)和內(nèi)環(huán)之間區(qū)域組成 ,故更通用的層

19、次結(jié)構(gòu)為:體 面 環(huán) 邊 點(diǎn) ,這種表示法有利于以面和邊為基礎(chǔ)的各種幾何運(yùn)算和操作 ,如形體框架圖的顯示繪制、 有限元網(wǎng)格的劃分等。2.5實(shí)體幾何表示法實(shí)體幾何表示法(CSG)是用體素拼合物體的有效表示方法.它將物體的組成結(jié)構(gòu)與有序的二叉樹聯(lián)系起來 ,形成 CSG樹 ,能緊湊地描述物體的幾何模型.此方法把人體分解為幾種三維體素 ,如圓柱、橢球和球等 ,用 CSG樹表示人體 ,非葉子結(jié)點(diǎn)是運(yùn)算符如交、 并、 差 ,葉子結(jié)點(diǎn)一般代表基本體素 ,通過集合運(yùn)算(并、 交、 差)生成復(fù)雜形體的一種建模技術(shù).這種方法最適合于三維人體建模。實(shí)體模型的主要特點(diǎn)提供了人體的幾何和拓?fù)湫畔?,克服了線框模型的二義

20、性 ,具有局部控制效應(yīng) ,并可以實(shí)現(xiàn)人體的消隱 ,進(jìn)行真實(shí)感圖像的生成.但此模型的數(shù)據(jù)量大 ,對(duì)硬件的要求比較。3.曲面模型3.1 由一組多邊形描述最常用的基本造型元素是一組多邊形的集合 ,使用多邊形集合可以構(gòu)成大多數(shù)的任意曲面.每個(gè)多邊形由它的頂點(diǎn)來定義 ,在一個(gè)平面上依次連結(jié)它的幾個(gè)頂點(diǎn)就構(gòu)成了一個(gè)封閉的平面多邊形.多邊形可以是凸多邊形和凹多邊形 ,由于在凸多邊形內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的連線決不會(huì)越出凸多邊形之外 ,而凹多邊形則不然 ,所以凹多邊形常分解成凸多邊形.這樣 ,需要描述的曲面由一系列有序的凸多邊形構(gòu)成.很多系統(tǒng)以三角形和四邊形作為基本單元。3.2 由代數(shù)曲面描述在計(jì)算數(shù)學(xué)中有一類用參

21、數(shù)形式擬合離散數(shù)據(jù)點(diǎn)給定曲面的方法 ,此數(shù)學(xué)表達(dá)式需借助于兩個(gè)參數(shù) ,所以又稱為雙參數(shù)化曲面 ,包括 Bezier 曲面、 B樣條曲面、 非均勻B 樣條(NURBS)曲面。Bezier曲面1971 年法國學(xué)者貝塞爾 ( P. Bezier) 在為雷諾(Renault)汽車公司研制 unisur f 系統(tǒng)的過程中 ,提出了貝塞爾曲線曲面 ,從而使得由控制點(diǎn)及控制多邊形或控制多面體生成曲線曲面成為可能 ,設(shè)計(jì)人員能夠按照給定的控制點(diǎn)的位置分布就能控制曲線曲面的形狀。Bezier模型可以通過控制點(diǎn) Q 的位置來影響控制點(diǎn)附近的曲面部分 ,但對(duì)其他部分也有影響 ,尤其在復(fù)雜的人體曲面設(shè)計(jì)過程中 ,不具

22、有局部控制的特點(diǎn) ,存在著拼接方面的困難。3.4 B 樣條曲面為解決Bezier方法局部修改的問題 ,1972 年 ,德布爾(De Boor)提出了B 樣條曲線和曲面的算法 ,并于1974年被美國通用汽車公司的戈登(W. G ordon)和里森菲爾德(R. Riesenfeld) 引用到曲線曲面的設(shè)計(jì)中.B 樣條曲線與Bezier曲線曲面不同之處在于B樣條函數(shù)取代了Bernstein基函數(shù) ,其優(yōu)越點(diǎn)在于:1)具有局部控制性質(zhì);2)可以表示比貝塞爾曲面復(fù)雜得多的曲面 ,控制多面體的頂點(diǎn)數(shù)量不受限制;3)多個(gè) B 樣條曲面片的連接不需要考慮連接條件。3.5 非均勻有理B 樣條(NURBS)曲面隨

23、著三維人體建模技術(shù)的不斷成熟 ,迫切需要尋找將曲面實(shí)體溶為一體的表示方法 ,隨之 ,非均勻有理B 樣條(NURBS)曲面建模技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生 ,并獲得了較快的發(fā)展和廣泛應(yīng)用.它通過調(diào)整控制頂點(diǎn)和權(quán)因子改變曲面形狀 ,并可以方便地轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的貝塞爾曲面. 因此 ,NURBS 方法已成為曲線曲面建模中甚為流行的技術(shù)。NURBS曲線曲面表示形式的優(yōu)點(diǎn)主要為:1)可以精確地表示規(guī)則曲面.而 Bezier 和 B 樣條方法構(gòu)造參數(shù)曲面時(shí)是用逼近的方法 ,使造型不便且影響精度;2)可把規(guī)則曲面和自由曲面統(tǒng)一在一起 ,因而便于用統(tǒng)一的算法予以處理統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫加以存儲(chǔ);3)由于增加了額外的自由度因子 ,有利于曲面

24、形狀的控制和修改 ,使設(shè)計(jì)者能更方便地實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)意圖。3.6 由一些碎片描述應(yīng)用許多小片的曲面光滑地連在一起 ,以構(gòu)成復(fù)雜物體的彎曲表面的方法叫做碎片法。構(gòu)成小碎片的曲面可以由 4 條邊界來定義 ,這4條邊界一般都不是直線 ,而是三維的曲線 ,因而由這4條邊界曲線組成的空間四邊形是扭曲的小曲面。一個(gè)物體的表面由許多這樣的小碎片組成 ,并以限定的連續(xù)性條件拼合在一起 ,以構(gòu)成各種曲面形狀與結(jié)構(gòu).通常用Bezier、 B 樣條和NURBS方法生成一些小碎片 ,并根據(jù)連續(xù)性條件構(gòu)成一張足夠光滑連續(xù)的物體表面。除此之外 ,還有線性拉伸面、 直紋面、 旋轉(zhuǎn)面和掃描面等 ,是根據(jù)不同角度來選用不同的曲面建模技術(shù).表面模型可以分割