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游戲界面設計論文范文1

關鍵詞：數字媒體藝術；專業課程；設置

隨著數字技術的飛速發展與數字媒體藝術產業的推動，近年來，我國許多高校都接連增設了數字媒體藝術專業。一方面培養了眾多專業人才，促進了我國數字媒體藝術的發展；另一方面在學科快速發展的進程中，也暴露出許多問題，比如，作為學科建設核心部分的課程設置不夠科學合理，這直接影響到了學生的就業。

一、數字媒體藝術研究

“數字媒體藝術”屬于藝術類專業范疇，但其與傳統意義上的“藝術”所不同的，數字媒體藝術專業定位學科領域有一定的交叉和細化，是關于媒體領域，表現方式為數字化，也就是“換筆”了的藝術類專業。

當人類從工業社會走進信息社會后，藝術家與科學家都猛然發現藝術與科學竟然同處一個載體中，以至于達到密不可分的程度。這種密不可分的現象，幾乎遍及藝術與科學的任何一個領域，如：舞蹈、音樂、繪畫、戲劇、電影等。一切都離不開新技術，有了新技術，傳統的藝術形式才更加絢麗多彩。藝術需要借助科學技術來塑造形象，創造更新、更奇、更異的藝術效果；科學也同樣需要調動一切藝術手段，證明和推銷自己的新技術，依賴藝術無邊的想象來創新。

數字媒體藝術專業主要培養具有良好的科學素養以及美術修養、既懂技術又懂藝術、能利用計算機等新媒體設計工具進行藝術作品設計和創作的復合型應用設計人才。本專業要求學生學好計算機科學與技術的基本理論、知識和技能；能熟練掌握各種數字媒體制作軟件，具有較扎實的數字媒體藝術操作能力；了解數字媒體藝術的發展動態，具有獨立完成數字媒體藝術設計的基本能力。

二、數字媒體藝術課程設置研究

當前，我國高校數字媒體藝術課程普遍以核心課程為主，其他課程協助的方式進行設置。本學科的核心課程一般為：《數字游戲概論》、《游戲三維視覺制作技術》、《游戲原畫設計》、《游戲界面設計》、《游戲引擎應用技術》、《游戲三維場景制作技術》、《游戲場景設計》、《游戲角色設計》、《游戲三維角色制作技術》九大類。

《數字游戲概論》目的是使學生系統地掌握數字游戲的定義、發展簡史，以及數字游戲開發和市場運營相關的知識，初步了解數字游戲行業。為學生學習后續專業課程下堅實的基礎。

《游戲三維視覺制作技術》目的是使學生系統地掌握三維建模與貼圖，理解游戲建模與貼圖的深入含義，了解游戲美工的工作流程，培養學生三維游戲場景，道具及三維游戲角色模型的制作能力，提高學生制作游戲道具貼圖和場景貼圖的繪制技巧和要求，為學生學習后續次世代場景與次世代角色模型課程和從事游戲美工工作打下堅實的基礎。

《游戲原畫設計》要求學生掌握游戲角色、場景、配飾及道具基本的造型規律、透視規律以及塑造游戲美術資源的一些表現手段，使學生創作的游戲內容更為豐滿、真實，強化學生的造型基礎。針對現今游戲行業中的場景及角色概念設計原畫，開展此課主要針對學生獨立創作游戲場景的概念設計能力與技能的培養。

《游戲界面設計》目的是使學生系統地掌握游戲界面設計的基本方法，理解游戲用戶界面設計原則，了解除游戲外其他軟件用戶界面設計需求，培養學生在游戲用戶界面方面的設計能力等。

《游戲引擎應用技術》目的是使學生系統地掌握游戲引擎的基本使用方法，理解不同游戲引擎特點，了解游戲引擎的發展歷史，培養學生在獨立游戲開發和團隊游戲開發中游戲引擎的協同操作能力等。

《游戲三維場景制作技術》目的是使學生系統地掌握游戲場景及道具的制作流程，理解網絡游戲場景和次時代游戲場景的特點和區別，了解2D、2.5D、3D及次時代游戲道具及次時代游戲場景的制作方法和技巧，培養學生對游戲場景的模型制作，UV拆分以及貼圖繪制的實踐能力。

《游戲場景設計》要求學生掌握游戲場景，建筑基本的造型規律、透視規律以及塑造場景及建筑的一些表現手段，了解如何塑造游戲場景的正確方法，使學生創作的游戲場景更為豐滿、真實，強化學生的造型基礎。

《游戲角色設計》要求學生掌握游戲角色、非人生物、配飾道具基本的造型規律、透視規律以及塑造游戲角色的一些表現手段。了解如何塑造游戲場景的正確方法，使學生創作的游戲角色更為豐滿、真實，強化學生的造型基礎。針對現今游戲公司中的場景及角色概念設計原畫，開展此課主要針對學生獨立創作游戲場景的概念設計能力與技能的培養。

《游戲三維角色制作技術》目的讓學生對游戲項目實踐開發的流程進行了解，實現教學內容與工作實踐相結合，使學生達到學以致用。了解傳統三維游戲和次時代游戲項目生產的一般流程與各個環節之間的不同，懂得游戲美術制作方面的具體要求，掌握游戲中角色的制作方法。

三、總結

數字媒體藝術專業是技術和藝術融合的新興交叉學科，社會需要數字媒體藝術人才，不過，隨著越來越多的院校開設數字媒體藝術專業，這一專業的就業壓力開始逐漸增大。該專業課程設置非常有意思，特別是核心課程，實用性很強，但要完全掌握好一個軟件，需要花很長的時間，大學四年的時間很難學得精深。而且由于這門課程是新興課程，眾多高校懂行的老師較少，很多都是從計算機系等其他專業調過來的，想法不夠前瞻，技術水平也老套。中國傳媒大學動畫學院院長廖祥忠先生指出了幾乎在所有院校都存在的問題：“首先，總體上還未能形成科學的體系，課程種類也存在缺失，課程之間的銜接有問題，就像是散開的珠子，乍一看都不錯，卻有不少雷同內容，反反復復學了，有些知識點卻仍是空白。其次，核心主干課程缺少特色和絕對實力，跟國外的專業院校相比，可以體會到國外‘小而精’而我國‘大而全’的特點。”由此可見，數字媒體藝術的發展任重道遠，離不開每一位從事這項工作的學者、教師的努力。

參考文獻：

游戲界面設計論文范文2

關鍵詞：Flash；網頁游戲；設計研究

中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 20-0000-02

Flash網頁游戲是一種新興起的游戲形式，以游戲簡單、操作方便、綠色無需安裝、文件體積小等優點而漸漸被廣大網友所喜愛。Flash因其基于矢量圖的優勢而被廣泛應用于一些趣味化和小型的游戲之上，在游戲形式上的表現Flash網頁游戲與傳統游戲基本無異，因為具有體積小、傳播快、畫面美觀的特點漸漸有取代傳統網絡游戲的趨勢。它的使用簡單方便，比傳統的網絡游戲進步許多，只要瀏覽器安裝了Flash Player就可以玩游戲。

1 Flash網頁游戲的特點

Flash最初用來研發交互式或動畫網址組建，在近幾年取得了突飛猛進的發展，現在不僅用于電腦上，更在大力向智能手機等終端發展。目前越來越多的網友自己制作Flas游戲，也出現了一大批的粉絲使得Flash成為網絡上不可缺少的一部分，現在的Flash網頁游戲已經不單單是一個游戲，而成為了一種網絡文化。Flash使用的是矢量圖形和流式播放技術，流式播放技術使得動畫可以邊播放邊下載，能夠緩解用戶焦急等待的情緒；矢量圖形可以任意縮放尺寸而不影響圖形的質量。Flash網頁游戲還可以把音樂、動畫和聲效互方式融合在一起，而且可以支持MP3的音樂格式。現在，越來越多的人已經把Flash作為網頁動畫設計的首選工具。Flash用在網頁設計上不僅可以使網頁更加生動，而且可以使得動畫在打開網頁很短的時間里就得以播放。此外，Flash通過使用關鍵幀和圖符使得所生成的動畫文件非常小，幾K字節的動畫文件已經可以實現許多令人心動的動畫效果。

目前從事動畫游戲制作的人員已經成為了最為搶手的人才，MAYA、3D MAX等計算機軟件的功能日益強大，給了動畫游戲制作人員更廣闊的空間。Flash網頁游戲結合了Flas的所有優點，同時還增加了作者與游戲者交互的關系，使得游戲成為每個人都可以參與制作并且同時滿足每個人不同需求的新產物。Flash網頁游戲不僅囊括了新時代一切的時尚元素如網絡、互動、娛樂、音樂、動畫等，還充滿個性化，游戲設計者可以借鑒現有的小游戲開發出具有有個人特色的、更加完善的Flash網頁游戲。另外，Flash與當今最流行的網頁設計工具Dreamweaver配合默契，可以直接嵌入網頁的任一位置，非常方便。強大的動畫編輯功能使得設計者可以隨心所欲地設計出高品質的動畫，通過ACTION和FS COMMAND可以實現交互性，使Flash具有更大的設計自由度。

2 Flash網頁游戲的設計

目前，Flash網絡游戲與傳統的網絡游戲相比有了新的特點，針對其特點，游戲設計者應在游戲中設計全新安全加密方式來保證用戶游戲的安全性。通過域檢查方式增加服務端腳本檢查url，當游戲運行的時候，先檢查運行游戲服務器上，是不是有合法的安全腳本。然后通過swf加載游戲的主swf文件，編寫腳本并在開始游戲時從服務端加載對應密碼，如果密碼驗證失敗則退出游戲。在注意安全性問題的同時，游戲的引擎是游戲設計與實現的核心內容，一個游戲引擎和游戲本身之間的主要區別在于引擎如同汽車的發動機，同類游戲可以使用同一類的通用引擎，而不必重復開發那些和具體游戲內容無關的部分，這樣就可以提升游戲開發速度和品質。

從用戶的角度來看，Flash網頁游戲的設計應具有挑戰性。隨著網絡游戲的流行，在大型多人在線游戲和休閑競技類游戲中，玩家在一起切磋，若網頁游戲設計的具有挑戰性，會更加引起玩家興趣，促進玩家之間交流攻略戰法等，認識越來越多的朋友。Flash網頁游戲中的成就系統讓玩家不斷獲得裝備、聲望、金錢、經驗、技能等，一邊玩一邊獲得收益，這往往是最吸引用戶的地方，因此，游戲中成就的設計至關重要。在虛擬的網頁游戲世界中，游戲的設計者應該充分發揮想象，這樣用戶就能夠體驗到現實中沒有的內容，在工作學習之余，找到一個世外空間，隨心所欲地的暢游在虛擬世界，比起無法自主選擇的電視節目更加讓人興奮。好的游戲還應讓用戶獲得知識，現今的知識傳播極為快速，Flash網頁游戲能很好的寓教于樂，幽默詼諧的故事最容易讓大眾接受。

Flash網頁游戲作為統一整體而存在，在游戲設計中，應從整個游戲的角度出發，游戲代碼要統一、設計規范要標準、傳遞的語言要盡可能一致。可靠性既是評價游戲設計質量的一個重要指標，又是游戲設計的一個基本出發點，只有設計出的游戲是安全可靠的才能在實際運行中發揮作用。為了保持游戲的長久生命力，就要求系統具有較強的環境適應性，在游戲設計中，應盡量采用模塊化結構，以便于對模塊的修改，提高模塊獨立性，從而使得游戲具有較好的開放性和結構的可變化性。在游戲設計中既要考慮到現實系統的費用，又要考慮到游戲實施后的費用，在滿足游戲需求的前提下，盡可能的減少游戲的開銷。此外，游戲應集合不同的藝術門類，把藝術與技術相結合，從而讓人可以在游戲中的到美的享受。讓設計師之與玩家之間產生交流，從而完善游戲。

在設計網頁游戲特別是設計界面時，應該盡量讓玩家忘記網絡的影響，盡量使游戲速度不受到用戶網絡帶寬的影響。可以考慮位為不同網速的用戶設計不同的界面，不能為了一個無關緊要的僅僅為了美觀的圖片或多媒體從而使得用戶打開游戲速度變慢。在網上，用戶在不同的網站和不同的設計之間具有相當的流動性，對于用戶的感覺，所有的網站是一個整體，而不是某個特定的網站，現今的網絡已經變成了一個整體的概念，每一個網站都是這個概念的一部分。雖然在整個開發過程中不能保證用戶的每一個環節都參與，但注重用戶的感受能夠令設計人員始終把用戶的需求放在第一位來考慮。為了設計出更好的Flash網頁游戲，用戶應當積極主動加入設計過程，并進入設計組共同進行決策，參與設計的用戶對于游戲本身的理解以及對游戲界面的認識在很大程度上決定了他所能提出的建議和意見，所以應制定出嚴格的挑選機制，這樣不但可以增加參與者的責任感，同時也顯示出了游戲界面設計的嚴肅性。對于參與用戶的意見和建議最終應該

經過游戲設計小組會議討論過后才能決定是否采納，對于游戲用戶在使用過后的意見，應該提取最具代表意義的問題進行集中討論，并最終確定是否要進行改進。

3 結束語

Flash網頁游戲是目前比較流行的網絡游戲，有著較大的發展潛力，Flash由于其自身的優勢，已經成為開發網頁游戲主要用到了技術，其成本低、效率高、開發技術短。游戲系統是一個復雜的系統，開發一個Flash無客戶端游戲系統是一個龐大的工程。在Flash網頁游戲的設計過程中，以用戶為中心原則是網頁游戲界面設計的重要原則，中心問題是要設計出一個既便于游戲用戶使用又能提供愉悅游戲體驗的游戲界面。一個好的游戲界面設計應該是既有實用功能又能滿足使用者的審美需求。在理論知識方面，需要了解相關的數學、物理學和計算機圖形學的各種知識，同時需要掌握各種的數據結構，并將這些技術應用于游戲的設計開發中。總之，隨著3G時代的來臨，Flash網頁游戲必將有一個更大的上升發展空間。

參考文獻：

[1]葉思義.游戲設計全方位學習[M].北京：中國鐵道出版社，2005，12.

游戲界面設計論文范文3

關鍵詞:多媒體;教學軟件;素描課程

隨著計算機軟硬件技術的快速發展，多媒體技術也在不斷的發展變化，過去的很多設想慢慢的都能得以實現。應用多媒體技術開發的教學軟件已經在眾多高校得以應用。素描課程作為繪畫及設計專業的基礎課程，也需要順應時代潮流進行改革。將多媒體教學軟件應用于素描課程教學可以改變傳統的教學方法，提高教學效果。

一、素描多媒體教學軟件及其相關概念

多媒體教學軟件不僅能替代教師教學中所使用的教材、黑板、粉筆等工具材料的作用，還能讓傳授知識的過程更加直觀、形象，提高學生的學習積極性。要想應用多媒體技術開發出優質的教學軟件，我們首先需要了解多媒體技術、素描多媒體教學軟件的相關概念。

(一)多媒體技術

多媒體信息包括文本、圖形、圖像、音頻、動畫、視頻等類型，每一種類型的信息又有多種文件格式。［1］多媒體技術是指用戶應用計算機對文字、圖形、視頻、音頻等素材進行處理和管理，使用戶可以和計算機進行實時信息交互的一種技術。多媒體技術現在廣泛應用于社會生活的方方面面，如教育、娛樂、游戲、金融、家庭、通訊等。多媒體技術的特點首先是能將各種信息進行綜合，其次能進行交互操作且能通過網絡進行傳輸。

(二)素描多媒體教學軟件

素描多媒體教學軟件是指應用多媒體技術，依據素描課程的教學目標，表現素描課程的教學內容，體現教師的教學理念和策略的一種計算機教學程序，它能對教學信息進行儲存、傳輸，能讓師生進行交互操作和溝通，還能對學生的學習情況進行反饋交流和評價。

二、素描多媒體教學軟件的研究現狀及存在的問題

1958年，美國IBM公司沃思頓研究中心開始嘗試將程序教學和教學機器理論應用到計算機上，并設計了全世界第一個計算機教學系統，標志著計算機輔助教學的產生。［2］在我國，多媒體教學軟件的設計與開發研究起步較晚。1978年在北京師范大學、華東師范大學成立了教育技術研究所，專門從事計算機輔助教學方面的研究。目前國內的眾多高校都開展了有關多媒體教學軟件的研究，例如北京航空航天大學在分布式飛機模擬方面的應用;浙江大學在建筑方面進行虛擬規劃、虛擬設計的應用;哈爾濱工業大學在人機交互方面有很好的成果。目前，多媒體教學軟件普遍存在下列的問題:部分多媒體教學軟件基本上就是課本教材的翻版，只是簡單的將書本教材做成了電子版;多媒體教學軟件的技術含量不高，軟件的效果不夠真實，缺乏說服力;多媒體教學軟件缺乏教學理念的支撐，部分教學內容和安排不太符合教育教學規律，也缺乏可操作性。但是通過查閱資料和數據檢索我們發現基于信息化手段開發多媒體教學軟件，將其應用于素描課程教學并創新教學模式的研究尚無，這為本論文提供了可嘗試的研究空間。

三、素描多媒體教學軟件的研究目標

針對素描課程的教學內容開發多媒體教學軟件并應用于教學實踐，可以減少授課教師的工作量，降低教學強度。同時也能幫助解決很多偏遠地區缺少專業美術教師的困難。將素描多媒體教學軟件應用于課堂教學，可以豐富授課教師的教學方法。傳統素描教學方法多為臨摹和示范，有了素描多媒體教學軟件，教師可以綜合應用眾多的教學手段，如:實驗法、現場演示法、討論法、參觀學習法等。該素描多媒體教學軟件具有更換場景模型、改變燈光方向、攝像機拉近推遠等功能。這些功能打破了傳統素描教學對場景、燈光、觀察角度的限制，讓很多繪畫的設想得以直觀的呈現。素描多媒體教學軟件還具有網絡傳輸和存儲功能。學生可以通過網絡進行在線學習，打破了傳統素描教學對學習場地和授課時間的約束，這樣學生可以靈活自由的選擇學習時間和空間。此外素描多媒體教學軟件還具有交互功能，師生可以通過本軟件進行教學互動，及時反饋教學效果和建議，達到教學相長的目的。

四、素描多媒體教學軟件的研制及應用

(一)開發思路

以專業人才培養方案、素描課程的教學大綱和教學理念為指導思想，同時考慮到教學目標、教學內容、開發流程、軟件界面、軟件評價等因素。

(二)教學目標

本教學軟件是針對本科院校美術及設計專業的素描基礎課程的教學內容而開發的。因此素描課程的教學目標為:通過本課程的學習，學生應理解素描的概念和意義;了解各種透視的基本規律;掌握素描繪畫的基本步驟及過程;了解各種繪畫工作的使用方法;掌握畫面構圖、空間表現、體積表現的方法和技巧;理解繪畫對象的結構特征及素描表現方法;掌握創造思維與獨特體驗的視覺化過程等方面的知識。將本教學軟件應用于素描教學以后，應該充分利用軟件的優勢和特點，采用新的教學理念和教學方法，使授課過程和手段更加多樣化，充分調度學生的學習積極性，取得更好的教學效果。

(三)教學內容的確定

素描多媒體教學軟件所涉及的教學內容以素描教學大綱所規定的內容為依據。所選教材采用北京交通大學出版社出版的由張恒國編著的《素描》為主，參考教材為清華大學出版社出版的由張虹主編的《素描》、人民美術出版社出版的由竇鳳至主編的《素描》。在教學過程中，我們參考傳統素描教材的教學內容，充分應用素描多媒體教學軟件的優勢和特色進行教學，通過實時呈現場景效果、改變角度和燈光等技術手段，再加上靈活方便的交互功能，激發學生的學習積極性，提高學習效果。

(四)開發流程

軟件研發人員通過分析素描課程的教學內容、教學方法、教學理念，制定了素描多媒體教學軟件的研發思路和軟件使用需求。本軟件的開發流程基本分為三個步驟，分別是三維模型的建立、三維模型集成、軟件的編制等。

1．三維模型的建立

三維模型是素描多媒體教學軟件中很重要的組成部分，它直接影響到軟件最終的效果。我們應用3DSMAX軟件和PHOTOSHOP軟件，根據素描課程的教學內容進行建模。首先我們需要應用3DSMAX軟件建造教室場景，然后建造靜物臺，再創建一系列的素描繪畫所需物體，如幾何體、陶罐、花瓶、盤子、玻璃杯、金屬器皿、桌面、襯布等。在進行三維建模的過程中，我們要盡量注意下列的要求:通常情況下，3DSMAX軟件中的單位應該設置成米;通常用多邊形面片建模的方法建立三維模型;通常使用英文或拼音對模型或材質進行命名，否則在將模型導入其他軟件或插件的時候，容易丟失文件或圖片路徑;模型的面段數在不影響物體效果的前提下應該盡量的精簡，這樣可以讓軟件的運行速度更快。

2．三維模型的集成

素描多媒體教學軟件所需的全部素材，包括三維模型和貼圖等在之前的操作中已經全部制作完成，接下來我們需要將這些素材導入到UNITY3D軟件中。在模型導入的過程中，要注意下列問題:3DSMAX軟件制作完成的模型在導出的時候，應該保存成．fbx格式，這樣在模型重新導入UNITY3D軟件中以后，才能確保原模型軸的方向是正確的;在3DSMAX制作的材質，導入UNITY3D軟件中后，材質會丟失，所有的材質，我們都需要重新設置;模型導入到UNITY3D軟件中后，比例尺寸可能會發生變化，需要根據實際情況調整單位。

3．軟件的編制

Unity3D是由UnityTechnologies公司開發的綜合性專業游戲引擎，可以讓用戶輕松創建諸如三維游戲、建筑可視化、實時渲染動畫等類型互動內容的多平臺開發工具。Uni-ty3D軟件具有對三維模型進行編輯、添加光源系統、添加音效、制作物體碰撞的物理系統等功能。同時Unity3D軟件還具有強大的程序編輯功能，使用C#或JavaScript等高級語言實現腳本功能，就能很方便的實現各種軟件交互功能。

4．軟件界面設計

軟件的界面設計通常需要經歷下列幾個步驟:可行性分析、市場調研、功能定位、產品創意、繪制原型草圖、原型的制作、可行性測試等。對于用戶界面設計而言，有三條黃金定律:第一，界面用戶控制;第二，減少用戶記憶負荷;第三，保存界面的一致性和連續性。在軟件界面設計的過程中，還應該注重點線面因素的應用，要將信息元素進行變化和組合。“點動成線，線動成面，面動成體”。［3］合理、簡潔、美觀的界面設計可以提高軟件的吸引力，激發學生的使用興趣，取得事半功倍的教學效果。

5．軟件的評價

本教學軟件的評價分為軟件技術評價和教學評價兩個部分。評價團隊由3名專業教師和3名軟件開發人員組成，在軟件開發的每一個階段，都會對軟件教學檢測、測試，尋找軟件技術上的各種問題并尋求解決方案。軟件開發全部完成后，評價團隊會對整個軟件的界面設計、軟件運行、教學設計、教學內容進行全方位的使用和評估，最后技術人員根據總體性的評價結構再一次對軟件進行修改、完善。在界面設計方面，我們要求界面簡潔、美觀、有親和力，界面設置合理且容易操作。軟件運行方面我們要求流暢、兼容性好、容錯性和可維護性好。教學設計方面我們要求新穎有創意，要充分發揮信息技術的優勢，要體現交互性。教學內容方面我們要求內容完整、全面，要符合教學目標的要求，要和教學大綱相匹配。本軟件開發完成后，進入正式教學使用以前，我們邀請學生代表、計算機專業教師、素描課程授課教師共32人一起對本軟件進行了鑒定評價。鑒定結果如下:87%的人認為本軟件使用非常方便，界面美觀大方;90%的人認為本軟件的教學內容非常合理、全面;92%的人認為本軟件教學互動效果良好，能激發學生的學習積極性;91%的人認為使用本軟件相比傳統教學模式更有優勢，教學效果會更好。本教學軟件由于開發時間比較倉促，開發經驗不足，肯定還會存在很多不足之處。我們將會在后續的教學中加以改進，不斷完善。我們也會在今后將素描多媒體教學軟件的開發經驗向其他課程和院校推廣，以促進教研教改質量的共同提高。

參考文獻:

［1］李希文，趙小明．多媒體教學軟件設計與制作實驗教程［M］．北京:中國鐵道出版社，2013．

［2］魯佩云．論CAI在高等職業教育中的應用［J］．考試周刊，2007，(35)．

［3］孫海英，程會杰，李振亭．教學軟件界面的視覺藝術性設計策略［J］．中國現代教育裝備，2011，(03)．

［4］張雪莉．多媒體藝術設計基礎［M］．北京:國防工業出版社，2010．

游戲界面設計論文范文4

（西安石油大學計算機學院，陜西 西安 710065）

【摘要】隨著我國計算機網絡技術的飛速發展，虛擬現實技術也隨之而出，虛擬校園就是虛擬技術的一個分支。本論文以西安石油大學新校區為例，基于Unity3d平臺開發的系統運行效率高、維護簡單的特點，運用3dmax建模軟件進行對場景建模，通過JavaScript和C#語言實現人機交互，最后結合html進行融合導出，從而完成虛擬校園的開發。針對虛擬漫游網絡占用大量網絡帶寬，影像虛擬漫游系統運行的流暢性，提出了在建模優化及程序中的優化實施措施，經過軟件測試，表明該優化方法能夠有效地降低網絡帶寬，能夠一定程度上提高虛擬漫游系統運行效率，為構建虛擬數字化校園及相關方向研究提供實用參考價值。

關鍵詞 虛擬現實；虛擬校園；校園漫游；Unity3d

Design and Realization of Virtual Campus Roaming Based on Unity3D

WANG Cai-ling　LIU Rui-xiang　SONG Zhao

(Xi’an Shiyou University, School of Computer science, Xi’an Shaanxi 710065, China)

【Abstract】The virtual reality technology comes with the rapid development of computer network technology, and the virtual campus is a branch of it. In this paper, the new campus of xi’an Shiyou university is taken as an example, the system based on Unity3d platform which has high efficiency and good maintenance, it used 3dmax to model the scene and realize human-computer interaction through JavaScript and c#, finally combining HTML to export and fuse, thus completing the development of the virtual campus, and providing practical reference value for building a virtual digital campus and the relevant research.

【Key words】Virtual reality; Virtual campus; Campus roaming; Unity3D

0　引言

在網絡快速發展的時代，虛擬現實技術成為了高等教育機構和國內外商業搶占市場和提高競爭力的一個強有力手段。他們通過虛擬現實技術，讓用戶足不出戶就可以了解到他們所需要的東西，而且具有身臨其境地感覺。使用者利用網絡手段真實感觸到產品、環境及體驗，對虛擬現實技術的要求更高更迫切。基于雙方的需求，更加促進了web3d技術的完善和成熟。

所謂虛擬現實是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物。虛擬現實技術已經廣泛應用在醫療[1]、教育[2-3]、電子商務[4-5]等眾多領域。其中，Web3D技術是當前虛擬現實 的主流技術。Web3D又稱網絡三維，是一種在虛擬現實技術的基礎上，將現實世界中有形的物品通過互聯網進行虛擬的三維立體展示并可互動瀏覽操作的一種虛擬現實技術。相比起目前網上主流的以圖片、flash、動畫的展示方式來說，Web3D技術讓用戶有了瀏覽的自主感，可以以自己的角度去觀察，還有許多虛擬特效和互動操作。Unity3d是由Unity Technologies開發的一個可以輕松創建諸如三維視頻游戲、建筑可視化、實時三維動畫等類型互動內容的多平臺的綜合型游戲開發工具，是一個全面整合的專業游戲引擎。Unity3D最大的優勢是性價比高, 并且可以成網頁瀏覽的方式, 用戶不用下載客戶端, 就可以直接體驗. Unity3D支持各種腳本語言包括Javascript、C# 兼容各種操作系統, 真正的實現了跨平臺。

本論文從創建數字校園需求分析入手，通過前期測量，三維建模完成各個數字模塊，最終完成一個數字化校園。首先應該通過CAD平面圖[6-7]和實地拍攝圖片[8-10]構造模型主題，經過測量和分析得到虛擬場景內各個模型的尺寸，利用3dmax建模軟件對各個建筑體進行建模，然后進行場景合并。運用3dmax插件導出為FBX格式，將導出文件導入Unity3D中，在 Unity3D中添加燈光設置、圖紙設置、及第一人稱角色來完成人機交互。利用Unity3d的跨平臺設置生成html格式，將html格式文檔在互聯網中，可實現網絡環境下虛擬校園的漫游。

1　三維虛擬校園漫游的總體設計

1.1　虛擬校園漫游開發流程

基于西安石油大學新校區的虛擬校園漫游開發流程如圖1所示。

首先，獲取校園地理相關信息數據。在這里首先獲取校園AutoCAD平面圖和相關建筑物設計圖紙。對建筑物分別從四個正面及八個方向拍照，獲取外部輪廓及細節圖；對草地、水域及道路等采用實景拍照獲取相關信息。

其次，將所采集到的數據及圖片信息利用3Dmax建模軟件，制作三維數字模型，對粗糙模型進行加工渲染，得到效果逼真的三維模型。

再次，將三維模型利用3Dmax插件導出，由于Unity3D軟件要求輸入模型為FBX類型，因此，按照Unity3D軟件平臺要求輸出指定模型，進行后續的開發。

最后，利用Unity3D軟件，使用Javascript和C#語言，添加燈光照射和人物角色，對人物添加碰撞檢測，實現基于第一人稱的無失真漫游。

1.2　開發過程中的關鍵技術

1.2.1　漫游功能的實現

漫游功能是實現數字化校園的關鍵, 交互是實現漫游的方式. 基本的人機交互方式，例如人物行走，需要采用鼠標點擊前進、后退、左轉、右轉、跳躍等功能，在Unity3D中可以以WSAD實現，代碼在FPScontral.js腳本文件中，其關鍵代碼如下：

var Speed=5;

var RotateSpeed=20;

function Update () {

if(Input.GetKey(KeyCode.W)){transform.Translate( Vector3.forward* Time.deltaTime * Speed);

if(Input.GetKey(KeyCode.S)){transform.Translate( Vector3.forward* Time.deltaTime * -Speed);

if(Input.GetKey(KeyCode.A)){transform.Translate( Vector3.up* Time.deltaTime * RotateSpeed);

if(Input.GetKey(KeyCode.D)){transform.Translate( Vector3.up* Time.deltaTime * - RotateSpeed);}

}

另一種重要的交互功能是GUI界面設計，在虛擬校園中，需要場景的跳轉，如圖2所示，根據選擇進入場景，實現相應的漫游模式。核心代碼如下：

function OnGUI(){

GUI.Label(Rect(280,150,400,200),str);

if(GUI.Button(Rect(250,320,100,25),"進入校園"))

{

Application.LoadLevel("xishiyou02");

}

if(GUI.Button(Rect(600,320,100,25),"退出系統")){

Application.Quit();

}

}

1.2.2　碰撞檢測設計

碰撞檢測[11-12]是模擬現實環境中的人物及物體在遇到障礙物時發生的本能反應,例如，當角色遇到墻壁,如果沒有設計碰撞檢測，則角色會出現穿墻而過的失真現象，在現實中，應該是當發現墻壁與角色存在一定距離時，則需要停止前進。在這種情況下，設計人員需要添加碰撞檢測函數。碰撞檢測實現及性能是整個數字校園漫游的性能指標之一。Unity3d開發平臺默認給每個對象(GameObject)添加一個碰撞組件(ColliderComponent)，一些背景對象則可以取消該組件。在unity3d中，能檢測碰撞發生的方式有兩種，一種是利用碰撞器，另一種則是利用觸發器。這兩種方法應用都非常廣泛。

在Unity3d中，主要有以下接口函數來處理這兩種碰撞檢測：

觸發信息檢測：

1）MonoBehaviour.OnTriggerEnter( Collider other )當進入觸發器

2）MonoBehaviour.OnTriggerExit( Collider other )當退出觸發器

3）MonoBehaviour.OnTriggerStay( Collider other )當逗留觸發器

碰撞信息檢測：

1）MonoBehaviour.OnCollisionEnter( Collision collisionInfo ) 當進入碰撞器

2）MonoBehaviour.OnCollisionExit( Collision collisionInfo ) 當退出碰撞器

3）MonoBehaviour.OnCollisionStay( Collision collisionInfo ) 當逗留碰撞器

2　虛擬校園的實現

2.1　虛擬校園漫游系統設計要求

虛擬校園提供三維瀏覽功能有利于用戶通過網絡直觀地獲取信息，可以自主控制前進方向。構建這樣的虛擬校園系統，在開發過程中需要解決的問題如下：

1）可以實現網絡瀏覽, 文件不能過大, 要保證適合大多數計算機可以訪問;

2）以一定的比例真實縮小實體校園, 所有重要的場景要盡量真實還原;

3）提供比較人性化的GUI界面, 比如“幫助導航”用來給用戶提示信息;

4）設置與學校官網鏈接的頁面導航;

5）配備背景音樂, 并可以由用戶自行設置關閉或打開;

6）設置導航圖方便用戶了解校園的整體;

7）通過服務器多用戶交互。

2.2　構建過程

2.2.1　數據收集

通過實地考察量，測量，拍照等方式進行數據信息的收集。

2.2.2　模型構建

學校模型通常為學校大門，教學樓，路燈，花池，樹木，草地等元素構成。根據收集的數據通過3dmax 對基礎模型進行平面建模，在模型構建過程中添加貼圖，材質，燈光，效果等構建出逼真的模型。在模型的構建中需要注意的是多邊形模型的優化. 一個虛擬校園系統還是比較大的, 對模型充分的優化可以減小最后網絡文件的大小, 利于用戶瀏覽。

2.2.3　人機交互

人機交互技術是通過計算機輸入、輸出設備, 以有效的方式實現人與計算機對話的技術. 在本系統中主要的人機交互包括GUI界面設計和漫游設計.。用戶通過網頁瀏覽器打開該系統，在系統的介紹下進行校園漫游，用戶以第一人稱視角進行瀏覽，增強體驗感，通過控制鍵盤wasd控制視角的移動同時鼠標控制視角的旋轉。音樂可以給用戶帶來試聽上的，結合視角，使其有種身臨其境的感覺，同時用戶可以自己開關音樂。系統添加碰撞檢測系統使得用戶不會出現穿墻現象，完善虛擬環境的真實性。

3　效果展示

4　軟件測試與優化

任何系統都需要進行黑盒子測試以發現系統存在的問題和漏洞。本系統也進行了相應的測試。在測試中發現，基于網絡環境下，系統存在占用網絡流量大，運行緩慢的現象。分析原因是因為測試電腦配置較低及網絡帶寬限制。這就要求我們從用戶角度出發，在保證真實度的情況下盡量減少模型的數量，大部分建筑需要通過平面建模來優化模型的復雜度，在建模過程中盡量減少模型頂點和分段數，在unity3d處理過程中，盡量使用靜態燈光，動態實時燈光相比靜態燈光，非常耗費資源。所以除了能動的角色和物體靜態的地形和建筑。盡量減少視角范圍和距離，減少不必要的運行消耗。

具體實施方案有：

1）模型設計方向：

a）使用層距離來控制模型的顯示距離；

b）陰影其實包含兩方面陰暗和影子，建議使用實時影子時把陰暗效果烘焙出來，不要使用燈光來調節光線陰暗；

c）少用像素燈和使用像素燈的Shader；

d）如果硬陰影可以解決問題就不要用軟陰影，并且使用不影響效果的低分辨率陰影；

e）實時陰影很耗性能，盡量減小產生陰影的距離；

f）允許的話在大場景中使用線性霧，這樣可以使遠距離對象或陰影不易察覺，因此可以通過減小相機和陰影距離來提高性能。

2）程序優化方向：

a）刪除腳本中為空或不需要的默認方法；

b）只在一個腳本中使用OnGUI方法；

c）避免在OnGUI中對變量、方法進行更新、賦值，輸出變量建議在Update函數中調用；

d）同一腳本中頻繁使用的變量建議聲明其為全局變量，腳本之間頻繁調用的變量或方法聲明為全局靜態變量或方法；

e）不去頻繁獲取組件，將其聲明為全局變量；

f）需要隱藏/顯示或實例化來回切換的對象，不使用SetActive　Recursively或active，使用將對象遠遠移出相機范圍和移回原位的做法；

g）盡量少用模運算和除法運算，比如a/5f，需改寫成a*0.2f。

5　結束語

本文以西安石油大學新校區為例，基于Unity3d平臺開發的系統運行效率高、維護簡單，運用3dmax建模軟件進行對場景建模，通過Javascript和C#語言實現人機交互，最后結合html進行融合導出，從而完成虛擬校園的開發。在論文中重點介紹了系統設計過程中的關鍵技術以及對系統從模型設計及程序設計兩方面的優化。該系統經過測試，基本實現學生用戶的使用需求。

參考文獻

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游戲界面設計論文范文5

[關鍵詞]聲控游戲；兒童言語康復；游戲治療；語音信號處理

[中圖分類號]G40-057 [文獻標識碼]A [論文編號]1009-8097（2013）05-0103-05 [DOI]10.3969/j.issn.1009-8097.2013.05.021

一、引言

特殊教育是我國教育體系中不可或缺的重要組成部分，提高特殊人群的生活質量，解決他們的社會需求，尤其是特殊兒童的教育、康復和保健問題，使其身心得到全面發展，是維持我國社會和諧穩定健康發展的重要基礎。在我國，各類言語障礙患者數量高達幾千萬，致病原因包括生理病變、功能損失、情緒緊張等多方面，尤其對于兒童患者，言語障礙會影響其語言表達和日常交流，影響身心的健康發展，甚至可能成為影響社會安定的隱患。目前，言語障礙的康復治療依次包括評估和訓練兩大部分，“評估”旨在用聲學參數和生理指標評價患者的言語功能是否存在障礙，根據這些參數和指標代表的臨床含義來診斷言語障礙的具體類型；“訓練”則是根據評估結果對患者的言語障礙類型開展針對性的康復工作。在我國，言語障礙的評估方法已經形成較為成熟的體系，但是相關康復訓練的手段仍比較單一，由醫生或言語康復師對患者進行面對面的康復訓練，輔助訓練工具種類較少，例如，播放正常語音讓患者練習跟讀或利用印有文字和圖像內容的卡片對患者進行誘導訓練等。這些手段對于具備一定學習能力和知識積累的成人患者來說較為合適，而兒童患者的智力尚未發育成熟，學習能力有限，個別患者還可能伴有腦癱、自閉癥等更為復雜的病癥，上述訓練方式在吸引兒童注意力、激勵他們的學習熱情上很難發揮作用，因此，如何為兒童言語障礙患者設計更適合他們的康復訓練系統，已成為特殊教育和康復科學領域的熱門問題。

游戲對兒童發展的重要作用已被多數教育工作者認同，作為兒童生命早期的主導活動，游戲是兒童學習和融入社會的途徑，對兒童身體發育和心智發展具有重要意義。將游戲與康復治療結合的應用已經取得了很大的進展，這是由于將游戲融入治療并非某一學科或者學派的特有方法，而是任何一種治療都可以采用的工具，作為治療和訓練的一種中介。兒童言語障礙的康復訓練能否借助游戲形式將復雜的監控指標動畫化，讓兒童在接受治療的過程中逐步對語音及其特性，諸如響度、音調和起音等建立感性認識，這一問題的答案是肯定的。游戲訓練的主體是兒童自己，由于身心發展的需要，他們迫切想要找到一種自主控制的感覺，如果游戲內容的設計具有互動性，使兒童在無論是否有能力完成游戲訓練內容的情況下，都能夠得到游戲中虛擬伙伴的表揚或鼓勵，心理上獲得的成就感或安慰可以刺激他們繼續完成后續內容的學習熱情，有助于提高康復訓練效率。綜上所述，提出一種基于聲控游戲的兒童言語障礙康復訓練系統，運用Visual C++程序語言，主要面向兒童言語障礙患者，使他們在色彩鮮艷、畫面生動的動畫環境中循序漸進地提高言語能力，一定程度上克服心理障礙，同時為特殊教育同行設計游戲訓練系統提供借鑒。

二、游戲設計

本訓練系統專門針對兒童由于言語障礙而導致的言語功能低下或缺失而設計，目的是能夠使他們重新掌握控制言語發聲的能力，如對語音響度、起音、最長聲時、音調和構音等的控制能力。本系統基于較為成熟的語音信號處理技術，直接對語音進行聲學分析，提取用于監控康復過程的聲學參數，嚴格遵循兒童言語功能發育的過程編排康復訓練內容，將復雜的語音信號處理過程用生動活潑的游戲替代，將言語運動過程與連貫的動畫建立對應關系，使兒童能夠對言語過程和語音特性產生感性認識，增強學習興趣。

按照兒童言語功能的發展規律，本系統的訓練游戲內容依次設計為五級：第一級為認識聲音，第二級為起音和最長聲時，第三級為語音的響度和音調，第四級為單元音及多元音構音，第五級為清濁音。下面按照上述順序闡述系統設計過程。

1.認識聲音

“認識聲音”模塊主要面向年齡較小的幼兒或者對語音缺乏知覺的言語障礙重度患者設計。該游戲模塊的設計理念是讓兒童通過視覺變化來感受語音的存在，對語音建立感性認識，同時，也要考慮到兒童注意力集中范圍受限的因素，因此，游戲畫面呈現的是以一個體積較大的動畫角色為主，若干體積較小的輔助動畫角色作為配合。當患者通過麥克風發出任意語音的時候，主要動畫角色和輔助動畫角色都會在各自原始的位置發生動作，如圖1所示的“快樂熊”游戲，患者發音時，畫面上的主要動畫角色——大熊會在原地打擊手中的樂器，而旁邊的小老鼠則會拍手。患兒會在訓練過程中將注意力集中在這些色彩鮮艷、形象可愛的卡通游戲角色上面，感受到語音的產生實際上是一種變化過程，引起他們對說話的興趣。

2.起音和最長聲時

起音障礙是兒童言語障礙的常見類型，起音過程屬于前發聲期階段，作用時間很短，是能否發出正常、連貫語音的重要前提。起音障礙產生的原因可能是構音器官運動不協調，患者需要進行連續的訓練才能掌握起音技巧。“起音”訓練游戲的設計遵循臨床康復的實際需要，讓患者在一定時間內完成一連串重復的起音動作，以該模塊中的“啟動汽車”為例，如圖2所示，患者在言語康復師的指導下，通過完成連續起音的動作，幫助老鼠先生點亮指示燈。指示燈一共有5個，患者每進行一次起音（通常是短促的發/a/音），指示燈就會點亮一個，當五個指示燈在規定時間內全部點亮，老鼠先生就可以發動汽車繼續前進，否則汽車無法開動。針對不同言語障礙程度的患者，治療師可以設置不同的規定時間，讓患者有合適的時間完成游戲，每次訓練時再根據患者前一次的完成情況來調整游戲的規定時間。

兒童言語障礙患者中也經常出現發音方式正確，但是軟綿無力，無法持續發音，甚至“有口形，無語音”的情況。這通常與患兒的呼吸功能異常，尤其是呼吸支持不足有關。臨床康復訓練中，監控呼吸能力最常用的指標是“最長聲時”，即讓患者深吸氣后一口氣發元音/a/所持續的最長時間。一般，呼吸功能異常患兒的測量結果通常只有幾秒鐘，遠低于正常水平。本系統基于呼吸功能異常康復訓練的基本理念，設計了“最長聲時”游戲模塊，患者通過一次性持續發元音的方式完成游戲，從而達到訓練的目的。如圖3所示，以“買蛋糕”游戲為例，游戲初始畫面左邊有一只小貓，畫面右側則是一臺自動蛋糕販售機，患者深吸氣后持續的發出元音/a/，會驅動小貓不斷地向蛋糕販售機方向行走，如果患者在規定時間內幫助小貓買到蛋糕，游戲就會呈現小貓手捧蛋糕并開心大笑的畫面：若患者發音持續時間較短，無法完成游戲任務，小貓則會在停止的位置開始哭泣。這種多結局的游戲設計，能夠讓患兒在一定程度上體會到言語障礙所給日常生活帶來的不便。在言語康復師的循循善誘下，患兒在游戲過程中逐步幫助小貓成功買到蛋糕，提高自身的最長聲時水平，強化言語呼吸功能。

3.響度和音調

響度和音調是語音的兩大重要特征。響度異常表現為語音音量過大或者過小，音調異常表現為音調過高、過低或者過于單一，不僅影響語音的可懂度，還可能對構音器官造成器質性上海。響度異常矯治訓練游戲的設計思路是使患者意識到自身存在的障礙，并引導他們降低或者提高言語響度。以提高響度的游戲“長頸鹿”為例（圖4），長頸鹿的脖子會隨著患者語音音量的增加或降低而伸長或縮短，言語康復師引導兒童盡可能的大聲發音，目的是為幫助長頸鹿的脖子伸到足夠長，在規定時間內能夠吃到樹上的葉子。訓練過程中，需要根據患兒語音的實際情況設定響度基準，只有響度大于該基準的語音才能驅動長頸鹿等動畫角色的運動。降低響度的游戲設計思路基本類似，誘導兒童通過降低語音響度，控制動畫角色實現下降動作以完成游戲。

音調異常訓練的游戲設計兼顧音調過高、過低和過于單一三種主要障礙類型，以游戲“茶壺”為例，如圖5所示，兒童在言語康復師的指導下通過改變自己的音調控制畫面上的擬人化茶壺穿過由茶杯組成的陣列。茶杯陣列的類型包括“穿越”和“定向”兩種，“穿越”是指茶壺在語音控制下穿過茶杯陣列，保證不與茶杯相撞，一旦兩者發聲碰撞，本次訓練終止，當茶壺成功穿過茶杯陣列，系統會顯示為茶壺頒發獎杯的畫面，對患兒的訓練成果給予肯定和鼓勵。“定向”則是指患者利用語音控制茶壺與陣列中的每一個茶杯完成碰撞，以達到提高音調、降低音調或者變化音調的目的。兩種訓練類型的結合，能夠使患兒通過不同的訓練形式，鍛煉音調控制能力。

4.單元音和多元音構音

發聲功能正常（能夠正常起音，語音的音調和響度正常），但是語音清晰度仍然較差的兒童言語障礙患者并不少見，這大多是由于患者的構音器官協調運動出現問題而導致的構音障礙。對于絕大多數語種來說，元音都是語音的核心，是評估構音功能正常與否，以及進行構音異常訓練的最基本材料。本系統選取普通話單元音a、o、e、i和u作為訓練材料，設計以發單個元音或者多個元音為手段的達成目標類游戲，完成構音障礙訓練之目的。訓練游戲包括單個元音到四個元音等四種訓練模式。以兩個元音的訓練游戲“灰姑娘”為例，如圖6。首先，患者需要錄制樣本元音并選擇訓練的元音個數，才能正式進入游戲。游戲中，患者需要按照錄制的樣本元音發音，每個元音對應畫面上的一個游戲對象。在“灰姑娘”游戲中，兩個元音分別對應灰姑娘和馬車車夫，系統會自動對患者的發音進行識別，兩個動畫對象只有在患者的構音語音與樣本元音完全一致時才會運動，直到在規定時問內到達系統規定的位置才能完成任務。這類游戲的最大特點是游戲重復利用率高，同一款游戲能夠對不同的元音進行訓練，游戲目的在畫面中能夠直觀體現，易于被患兒理解并接受。

5.清濁音

構音語音的分類，通常根據聲帶是否振動分為濁音和清音兩類。在普通話中，清音都是輔音，清音構音出現障礙，勢必影響語音的可懂度。在本系統中，清濁音訓練游戲的設計依照目前普遍使用的以不同顏色區分語音類型的方法，用紅色動畫主體表示濁音，而清音則用綠色動畫主體來表示。以游戲“賽車”為例，如圖7所示，畫面上有左右兩條賽道，左側行駛的是代表清音的綠色賽車，右側行駛的是代表濁音的紅色賽車。患者需要按照言語康復師的指導，在規定時間內交替發出指定的清濁音，驅動兩輛賽車前進，即患者發濁音時紅色賽車前進，發清音時綠色賽車前進，若患者不發音，則兩輛車都不會產生動作。言語治療師可以根據實際情況，設計能夠讓患兒在規定時間內將兩輛賽車都驅動到終點的清濁音訓練語料。任務完成時，系統畫面將會為到達終點的賽車手頒發獎杯，以鼓勵兒童成功完成本次的訓練任務。

綜上所述，本系統包含的每一級言語障礙訓練模塊，其內部包含4～5個玩法基本相同的小游戲。系統為使用者提供操作簡便而功能強大的設置選項，如，環境噪聲設置、游戲時間控制、實時錄音、語音信號波形和圖譜顯示、用戶記錄保存、快速游戲切換以及快速重啟游戲等。本系統涵蓋了大部分言語障礙兒童的訓練目標及其相關內容，游戲難度適宜，畫面鮮艷可愛，易被兒童接受和完成。同時，豐富的系統內容還能幫助特殊教育教師和言語康復工作者節省為每一位患者分別制定訓練材料的時間，將大幅提高治療效率。

三、游戲實現

本系統利用Visual C++語言在微軟Windows操作系統平臺上進行開發，游戲主程序、uI菜單界面基于MFC開發，聲控動畫游戲的實現則是基于DirectDraw開發包和語音信號處理算法。由于Visual C++語言具有運行效率高的優勢，配合成熟可靠的語音處理技術，足以在普通家用計算機上提供出色的聲控游戲使用體驗。

1.語音信號處理技術

聲控游戲的實現分為兩步，首先是選定并提取聲學參數，然后再建立聲學參數與游戲動作之間的關聯。不同類型的言語障礙對應不同的聲學參數，這些參數都是康復訓練中常用的監控指標。本系統包含了五個級別的言語障礙訓練聲控游戲，根據語音信號處理方法和提取聲學參數類型的不同，可將“認識聲音”、“起音”、“最長聲時”和“響度”歸為第一類，主要計算語音信號的幅度和能量，第二類則是“音調”和“清濁音”，主要計算語音的基音頻率，而“單元音及多元音構音”需要利用語音信號的共振峰進行簡單的語音識別，故作為第三類。提取這三類聲學參數的語音信號處理方法框架如圖8，這些技術均基于實際應用非常廣泛的成熟算法，故不再贅述。圖中白色方框為語音信號處理的具體方法，灰色方框為需要實現的游戲訓練項目，實線箭頭指向的是語音信號處理的流程，虛線箭頭指向的是最終實現的游戲訓練項目。

2.界面設計

系統界面依次為初始界面、用戶記錄界面、環境噪聲設置界面、游戲菜單界面以及游戲訓練界面。打開系統即可進入初始界面，確認使用系統則首先進入用戶記錄界面，由言語康復師填寫患者的個人信息，保存后進入環境噪聲設置，記錄環境噪聲的目的是在語音處理過程中排除環境噪聲對語音的干擾。游戲菜單界面包括訓練項目菜單和每個項目下包含的游戲名稱圖標，用鼠標單擊菜單或圖標即可進入相應的訓練項目或訓練游戲。游戲訓練界面包含游戲場景、音頻控制（錄音、播放）、參數設置、錄音時間進度條、訓練模塊及游戲快速切換菜單等。

3.功能模塊

聲控游戲的功能模塊包括：錄音及播放模塊、語音處理模塊、圖像繪制模塊。其中，圖像繪制模塊基于DireetDrawSDK開發，能夠提供比GDI層次更高、功能更強大的繪圖機制，并且同樣具有與硬件屬性無關的優良特性充分，利用圖形圖像硬件設備的加速特性為用戶提供最優的顯示速度和效果。游戲過程中，用戶的語音經過語音處理模塊進行實時特征參數提取，用于實現聲控游戲的后臺控制。同時，用戶的語音被錄音及播放模塊保存成WAV格式的音頻文件，可以實現音頻與聲控游戲的回放。

四、總結

游戲界面設計論文范文6

關鍵詞：J2ME；RMS；LCDUI；統一建模語言；電子課程表

中圖分類號：TP319文獻標識碼：A文章編號：1672-7800（2013）006-0060-04

作者簡介：宋國柱（1982-），男，黃岡師范學院教育科學與技術學院講師，研究方向為計算機軟件技術；徐小雙（1970-），男，黃岡師范學院教育科學與技術學院教授，研究方向為云計算、計算機軟件技術與應用。

0引言

J2ME是Java平臺的微縮版，在手機、PDA等移動信息設備上得到了廣泛應用，目前已成為手機程序開發的主流平臺之一。本文首先介紹了J2ME層次結構，LCDUI類圖結構以及RMS存儲的基本原理，然后對電子課程表的功能要求作了分析，使用UML建模設計出數據類和界面類。最后對RMS高級操作作了詳細分析，并構建了開發平臺實現電子課程表系統。

1技術背景介紹

1.1J2ME

J2ME是sun公司針對移動電話、PDA和電視機頂盒等嵌入設備定義的Java技術平臺。

其目的是為這些資源受限的嵌入式設備提供一個公共的、靈活的、開放的Java程序運行環境。也為軟件開發人員開發嵌入式設備上的Java應用程序提供一個靈活、開放的開發環境。

J2ME平臺由一系列技術規范組成。J2ME被設計成層次結構，主要由配置（configuraton）、簡表（profile）和可選包（optional package）3部分組成，如圖1所示。

1.2LCDUI

LCDUI是MIDP專家專門為移動信息設備設計的圖形用戶界面組件類庫，定義在javax.microediton.lcdui包中。該包中主要的類、接口及它們之間的關系見LCDUI類圖，如圖2所示。

每個MIDlet都有一個與之相關的Display實例對象，負責管理設備的顯示屏幕，通過Display的類方法getDisplay（MIDlet）可以獲取這個實例對象。一旦MIDlet獲得了Display實例對象，就可以使用這個對象調用setCurrent（Displayable）方法把一個Displyable對象設置在屏幕上顯示，任一時刻在屏幕上只能有一個Displayable對象。

1.3RMS

記錄管理系統（record management system，RMS）是一種簡單的小型數據庫，能夠支持MIDP規范地在移動信息設備上使用，javax.microedition.rms包提供了操作這個數據庫的類和接口，圖3是RMS包中的類和接口圖。

在記錄管理系統中，可以創建多個記錄存儲區（Record Store），每個記錄存儲區就是一個記錄的集合，數據以記錄的形式被永久地存儲在記錄存儲區中。在同一個記錄存儲區中，每條記錄都有一個唯一的ID號。記錄是以字節的形式存儲的，任何能夠表示為字節類型的數據都能存儲在記錄存儲區中，例如：字符串、圖像、聲音等。同一個記錄存儲區中的記錄可以有不同的長度。圖4為 RMS與record store及record之間的關系。

2系統的設計與實現

2.1系統的功能要求

電子課程表軟件設計功能要求如下：

（1）向課程表中增加新的上課信息。用戶能夠輸入：課程的名字、任課教師、上課地點、上課時間和關于課程的說明等信息，并且可以把這些信息永久保持在手機上。被保存的上課信息不會因為軟件退出、手機關機或者更換電池而丟失。

（2）用戶可以從課程表中刪除選定的課程信息，或清空整個課程表。用戶可以把保存在手機上的上課信息刪除。

（3）瀏覽課程表，用戶可以查看一周的上課情況，同時也可以快速查看當天的上課情況。

根據系統功能要求，設計系統的頂層功能模塊如圖5所示。

2.2類設計及類功能介紹

2.2.1課程表數據類設計

根據系統的功能要求，圖6列出了構成課程表數據存儲的類及它們之間的關系。

（1）Curriculum類： 該類創建的對象表示課程表中的一條上課信息，它封裝了課程名、任課教師、上課地點、上課時間和備注等屬性，并為每一個屬性都提供了set和get方法。該類還提供了對象序列化方法和反序列化方法。對象序列化方法能夠把當前對象的Curriculum對象編碼成字節序列，以便把當前對象保存在一個記錄存儲區中；反序列化方法可以使用編碼的字節序列生成一個新的Curriculum對象。

（2） CurriculumDAO類：該類創建的對象表示一個數據訪問對象（data access object， ADO），它封裝了對課程表記錄存儲區的訪問。該類使用了單類模式，在整個應用程序中只有一個CurriculumDAO實例對象，可以通過類方法getInstance（）訪問。

（3） CurrComparator類：該類實現了RecordComparator接口，對課程表記錄存儲區中的上課信息按時間進行排序。

（4） FindFilter類：該類實現了RecordFilter接口，實現了過濾器功能，用于課程的查找。

（5） DAOException類：該類創建的對象表示數據訪問對象異常。

2.2.2用戶界面設計

根據系統的功能需求，電子課程表系統為用戶提供了“當天課程”、“瀏覽課程表”、“添加課程”、“刪除”和“關于…”等功能，每個功能都由一系列顯示界面完成。由于手機顯示屏幕尺寸的限制，每個顯示界面只完成一個單一的簡單功能。將每個顯示界面都設計成一個獨立的功能單元，能夠處理自身的事件。具有相同功能的顯示界面由同一個類來描述，這些描述顯示界面的類都擴展了抽象類MicroComponent，圖7顯示用戶界面類之間的關系。

（1）ECSMIDlet類 。ECSMIDlet繼承了javax.microedition.MIDlet， 是應用程序的主類。該類負責創建程序的主菜單，并根據用戶的選擇創建相應功能的顯示界面。

（2）MicroComponent類。MicroComponent是一個抽象類，是所有功能顯示界面的父類。該類定義了4個抽象方法：

protected abstract void createModel（ ）

protected abstract void createGUI（ ）

protected abstract Displayable getGUI（ ）

protected abstract void update（ ）

這4個抽象方法清晰描述了數據模型、界面視圖及更新功能。

（3）MicroMenu類與MicroMenuListener接口。MicroMenu是MicroComponent的子類，該類創建的對象表示一個菜單，可以在屏幕上顯示多個菜單項。MicroMenuListener接口定義了菜單上事件的處理方法。任何實現MicroMenuListener接口的類創建的對象都可以作為菜單的監視器，監視菜單上的事件。用戶選擇一個菜單項或菜單上的命令時，監視該菜單的監視器就會回調MicroMenuListener接口中的方法。

（4）CurriculaOfDay類。 CurriculaOfDay是MicroComponent的子類，該類創建的對象能夠顯示一天的上課信息。在電子課程表程序中，快速顯示當天的上課信息和瀏覽課程表中顯示某天的上課信息都是使用CurriculaOfDay創建的對象。

（5）CSBrowse類。CSBrowse是MicroComponent的子類，該類創建的對象能夠瀏覽課程表中任意一天的上課信息。

（6）AddCurriculum類。AddCurriculum是MicroComponent的子類，該類創建的對象為用戶提供了一個熟人上課信息的界面，和把用戶輸入的信息保存在課程表記錄存儲區中的功能。

（7） DeleteCurriculum類。DeleteCurriculum是MicroComponent的子類，該類創建的對象為用戶提供了一個課程表中所有上課信息的列表，用戶可以刪除列表中的任意一項。

3關鍵技術介紹

RMS中record store更像一個文件，而不是一個數據庫管理系統，缺少數據庫管理系統中常用的復雜特性。例如，不能向記錄倉庫發送一條SQL語句，也不能要求記錄倉庫根據關鍵詞查詢或者對記錄進行排序，這些都是數據庫管理系統常有的操作。使用RecordEnumeration接口仍可以在記錄倉庫中進行查詢和排序。記錄倉庫提供方法enumerateRecods（ ），該方法返回一個對應與記錄倉庫的枚舉對象，原型如下：

public RecordEnumeration enumerateRecords（RecordFilter filter， RecordComparator comparator， Boolean keepUpdated）

該方法參數說明如下：

filter：過濾器，保證返回的記錄符合特定條件。具體的條件設置由RecordFilter接口中的抽象方法matches（byte[] data）完成。

comparator：返回記錄的順序由comparator參數決定，通過實現RecordComparator接口并重寫接口中的compare（byte[] first， byte[] second）方法來實現。

KeepUpdated：枚舉集合中的記錄是否與記錄存儲區中的記錄保存一致。

在FindFilter類中實現RecordFilter接口，重寫matches（byte[] date）方法。主要代碼如下：

4模擬實驗

系統在eclipseME+SDK平臺下，采用Sun公司的WTK進行模擬，通過實驗達到了預期的效果。以下是系統運行的部分圖片，如圖8所示。

5結語

手機軟件開發逐漸成為研究的熱點。本文以一款簡單實用的電子課程表作為開發項目，采用J2ME中的RMS技術，在系統的設計中采用UML建模思想。詳細闡述了RMS高級操作的關鍵技術。通過模擬實現取得預期的效果，該項目具有較好的實用價值。

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