【假一罚四】UNITY3D游戏设计与开发曹晓明

前　　言
当前，游戏设计与开发课程主要存在三大问题：一是缺少同课程教学目标与内容相匹配的教材，二是缺少同MOOC课程等混合教学组织形式相匹配的教材，三是面向高等教育领域非游戏专业的教材比较少。《Unity3D游戏设计与开发》面向计算机科学与技术、计算机软件、数字媒体技术、教育技术等专业的学生，以及其他游戏开发爱好者，是一套项目化、任务式的立体化教材。《Unity3D游戏设计与开发》一方面服务于相关院校开设游戏设计相关的课程，支持教师开展面授或混合式的学习，另一方面也为游戏开发者提供丰富案例，支持自定步调的自主学习。
作为3D游戏开发引擎，Unity由于跨平台能力强、开发流程简便快捷受到开发者们的喜爱。从2005年诞生至今，Unity不断更新版本，从Unity 1.0到Unity 5.6，又从Unity 2017.x到Unity 2018.x，功能越来越强大，已成为开发者的工具。在游戏行业火爆的今天，学习Unity日益流行，也是初学者迅速进入游戏开发大门的首荐方式。以Unity作为游戏的开发引擎，具有上手快、开发场景丰富、发布跨终端等其他引擎不可比拟的优势，因此《Unity3D游戏设计与开发》选定Unity作为游戏开发的引擎，介绍游戏设计与开发的过程。
编写目的
《Unity3D游戏设计与开发》主要面向对动漫、游戏设计有兴趣的读者或交互媒体方向、计算机软件开发相关专业的读者，具有较广的读者群体。编写《Unity3D游戏设计与开发》的主要目的是普及游戏设计与开发的知识与流程，通过案例教学引导读者参与游戏设计的全过程，培养读者的计算思维与创新能力，帮助读者具备独立设计与开发游戏的基本素养。
编写思想
CDIO是《Unity3D游戏设计与开发》编写的主要指导思想。CDIO是由美国麻省理工学院发起的，代表的是构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)、运作(Operate)，是近几年工程教育改革的成果；以CDIO为框架将使得《Unity3D游戏设计与开发》在实践型的教学与创作中更有指向性。
主要内容
《Unity3D游戏设计与开发》的主要内容包括Unity软件的基本操作和实践案例两部分，涵盖手机游戏开发、2D多场景游戏开发、3D多场景游戏开发等单元。全书由基础篇和项目篇两个部分组成，分为13章。其中，基础篇包括第1~9章，内容为环境准备、Unity的开发环境、熟悉游戏物体和组件、创建3D游戏场景、物理系统、2D动画、人形动画、UGUI系统、粒子系统等9个相对独立的Unity技术章节；项目篇包括第10~13章，内容为兔子快跑、开心农场、寻找消失的大洲、保卫碉楼等4个综合型的游戏开发案例。
目标读者
《Unity3D游戏设计与开发》可作为高等院校或职业院校游戏设计相关专业(如教育技术、数字媒体技术、数字媒体艺术、计算机软件等专业)的教材。适合的教学方法主要有案例教学、任务驱动教学等，引导读者了解游戏开发逻辑，逐步掌握操作要领，激发自我动手能力；并通过生活中游戏主题的选择，激发读者的创新意识与能力，引导学有余力的读者将课程设计选题同未来创新创业结合起来开展实践。
《Unity3D游戏设计与开发》的知识点均使用浅显的描述，结合丰富且具体的配图，实现真正的“无门槛”学习。随着在线学习的兴起，《Unity3D游戏设计与开发》采用任务式、项目化编制方法，也适合读者依托MOOC课程进行混合学习，编者将在后续的工作中推出《Unity3D游戏设计与开发》配套的MOOC课程，以更好地为广大读者服务。
资源说明
《Unity3D游戏设计与开发》为Unity的技术使用教材，着重介绍Unity引擎的使用、代码的编写及工程的设计，其提供的图片、模型等资源仅作为演示案例的需要，不作为可销售部分。《Unity3D游戏设计与开发》提供部分素材资源的目的是便于读者学习，其所有内容(包括但不限于素材、资源和工程代码)不可作为任何目的与形式的商业或正式出版用途。
《Unity3D游戏设计与开发》案例编写的主要素材和资源为原创。但由于案例较为丰富，引用了部分第三方的素材和资源，仅用于学习和演示、测试项目编码，在此特别致谢。若读者以其他目的使用这些素材和资源，请联系原素材和资源的版权方。部分素材资源来源如下：
(1) 第4章中房子模型资源来源：
CG模型王http://www.cgmxw.com/thread-7021-1-1.html
(2) 部分模型资源从Asset Store中获取，列表如下：
“Unity-Chan!” Model
Fantasy Skybox FREE
Gorilla Character
Golden Tiger
Butterfly with Animations
Imperial Penguin
Rhino Cartoon
Elephant Cartoon
Fantasy Horde-Barbarians
(3) 第11章部分图片资源来源：
我图网https://weili.ooopic.com/weili_15901694.html
在使用《Unity3D游戏设计与开发》的过程中，若发现素材资源等出处有疑问之处，请联系作者或出版社，我们将妥善处理。
资源下载
《Unity3D游戏设计与开发》课件和素材资源分享地址如下：
    
课件    素材资源

致谢
在《Unity3D游戏设计与开发》的编写过程中，郑琳怡辅助编者完成了大量文稿的整理和文字的编写工作，对《Unity3D游戏设计与开发》的完成起到了非常重要的作用；林卓泉、简海鹏、蔡诗毓为《Unity3D游戏设计与开发》提供了教学案例，林丽明、姚辉铎帮助编者进行了校稿，感谢以上几位为《Unity3D游戏设计与开发》做出的贡献。
信息反馈
由于编者精力、水平及编写时间所限，书中难免会有疏漏的地方，也恳请广大读者批评指正。若有勘误等相关书籍问题，请联系出版社，邮箱为wkservice@163.com。

编　者
2019年5月

《Unity3D游戏设计与开发》由基础篇和项目篇两个部分组成，分为13章。其中，基础篇包括第1~9章，内容为环境准备、Unity的开发环境、熟悉游戏物体和组件、创建3D游戏场景、物理系统、2D动画、人形动画、UGUI系统、粒子系统，针对Unity 5.6的新特性，介绍了地形系统、物理系统、粒子系统、UGUI系统等模块；项目篇包括第10~13章，内容为兔子快跑、开心农场、寻找消失的大洲、保卫碉楼，通过由浅入深的工程案例介绍游戏项目开发的全过程。读者可通过兔子快跑游戏项目，掌握开发2D游戏的基本方法和技能；通过开心农场游戏项目，了解结合地形系统开发种植游戏的过程；通过寻找消失的大洲游戏项目，熟悉开发AR游戏的基本概念；通过保卫碉楼游戏项目，了解使用*的动画系统制作3D游戏的方法。 《Unity3D游戏设计与开发》尽量使用简单的代码实现功能，语言通俗易懂，配图丰富而具体，可作为高等院校或职业院校游戏设计相关专业(如教育技术、数字媒体技术、数字媒体艺术、计算机软件等)的教材，也适合Unity初学者、游戏开发爱好者和游戏美术人员使用。

目　　录

基础篇
第1章　环境准备    2
1.1　认识Unity    2
1.2　Windows平台下的环境准备    3
1.3　MacOS平台下的环境准备    6
1.4　资源链接    7
第２章　Unity的开发环境    8
2.1　打开项目工程    9
2.2　常用界面    10
2.2.1　常用工作窗口    10
2.2.2　工具栏    18
2.2.3　菜单栏    24
2.3　基本操作    27
2.4　思考练习    33
第３章　熟悉游戏物体和组件    34
3.1　游戏物体    36
3.1.1　创建游戏物体    37
3.1.2　获取游戏物体    39
3.1.3　改变游戏物体的Transform    40
3.1.4　克隆游戏物体    44
3.1.5　销毁游戏物体    45
3.2　组件        46
3.2.1　添加组件    46
3.2.2　获取组件    47
3.2.3　修改组件    48
3.2.4　移除组件    49
3.2.5　禁用组件    49
3.3　案例实战——Alphabet Game    49
3.3.1　游戏介绍与分析    49
3.3.2　前期准备    50
3.3.3　制作字母卡片A    50
3.3.4　制作预制体A    51
3.3.5　生成预制体A    52
3.3.6　制作所有字母的预制体    53
3.3.7　生成所有字母的预制体    54
3.3.8　添加背景    56
3.3.9　完善游戏细节    58
3.4　思考练习    59
第4章　创建3D游戏场景    60
4.1　打开项目工程    61
4.2　地形编辑器    62
4.2.1　地形参数设置    63
4.2.2　绘制高度    63
4.2.3　升降高度    64
4.2.4　平滑高度    65
4.2.5　绘制贴图    66
4.2.6　放置树木    67
4.2.7　绘制细节    68
4.3　水效果    68
4.4　天空盒子    69
4.5　雾效        72
4.6　使用外部的3D模型    73
4.7　制作简单的人称漫游    76
4.8　思考练习    78
4.9　资源链接    78
第5章　物理系统    79
5.1　基础知识    80
5.2　刚体(Rigidbody)组件    80
5.3　碰撞体(Collider)组件    84
5.4　角色控制器(Character Controller)组件    90
5.5　射线(Ray)    93
5.6　思考练习    96
5.7　资源链接    97
第6章　2D动画    98
6.1　给游戏物体添加简单的动画效果        99
6.2　制作Sprite Animation    103
6.3　思考练习    111
6.4　资源链接    111
第7章　人形动画    112
7.1　了解人形动画模型的构成    113
7.2　模型导入设置    117
7.3　制作动画状态机    119
7.4　第三人称漫游    122
7.5　动画重定向    125
7.6　思考练习    126
7.7　资源链接    126
第8章　UGUI系统    127
8.1　了解基础知识    128
8.2　Canvas(画布)    130
8.2.1　Canvas(画布)组件    130
8.2.2　Canvas Scaler(画布缩放器)组件    135
8.2.3　Graphic Raycaster(图像射线)组件    137
8.3　Image(图片)    137
8.4　Raw Image(原始图片)    140
8.5　Text(文本)    141
8.6　Button(按钮)    142
8.7　InputField(输入框)    146
8.8　Toggle(切换开关)    147
8.9　Slider(滑块)    149
8.10　Scroll View(滚动视图)    150
8.10.1　Scrollbar(滚动条)    150
8.10.2　Scroll Rect(滚动矩形)    151
8.10.3　Mask(遮罩)    152
8.11　Dropdown(下拉列表)    153
8.12　Rect Transform(矩形变换)    154
8.12.1　Pivot(轴心点)    155
8.12.2　Anchor(锚点)    155
8.13　思考练习    156
8.14　资源链接    157
第9章　粒子系统    158
9.1　Particle System组件    159
9.2　烟雾特效    165
9.3　繁星特效    169
9.4　礼花特效    174
9.5　思考练习    179
9.6　资源链接    179

项目篇
第10章　平台游戏——兔子快跑    182
10.1　游戏构思与设计    183
10.1.1　游戏流程分析    183
10.1.2　游戏脚本    183
10.1.3　知识点分析    183
10.1.4　游戏流程设计    184
10.1.5　游戏元素及场景设计    184
10.2　游戏开发过程    186
10.2.1　资源准备    186
10.2.2　搭建场景    186
10.2.3　制作兔子的动画    190
10.2.4　兔子的状态程序设计    197
10.2.5　兔子的总体控制程序设计    199
10.2.6　摄像机跟随    203
10.2.7　制作乌龟动画    204
10.2.8　乌龟的状态程序设计    204
10.2.9　UI制作：开始，胜利，失败    205
10.2.10　游戏总控制程序设计    210
10.2.11　项目输出与测试    213
第11章　种植游戏——开心农场    215
11.1　游戏构思与设计    217
11.1.1　游戏流程分析    217
11.1.2　游戏脚本    217
11.1.3　知识点分析    217
11.1.4　游戏流程设计    217
11.1.5　游戏元素及场景设计    218
11.2　游戏开发过程    218
11.2.1　资源准备    218
11.2.2　搭建自然场景    220
11.2.3　添加场景中的其他物品    226
11.2.4　游戏界面设计    237
11.2.5　游戏逻辑设计    244
11.2.6　本地化存储    259
11.2.7　项目输出与测试    266
第12章　AR游戏——寻找消失的大洲    268
12.1　游戏构思与设计    269
12.1.1　游戏流程分析    269
12.1.2　游戏脚本    270
12.1.3　知识点分析    270
12.1.4　游戏流程设计    270
12.1.5　游戏元素及场景设计    271
12.2　游戏开发过程    272
12.2.1　资源准备    272
12.2.2　搭建Start场景    272
12.2.3　搭建Menu场景    274
12.2.4　设置识别图和对应显示的物体    277
12.2.5　显示大洲简介    278
12.2.6　在拼图里显示不同大洲的动植物图片    282
12.2.7　项目输出与测试    285
第13章　塔防游戏——保卫碉楼    287
13.1　游戏构思与设计    289
13.1.1　游戏流程分析    289
13.1.2　游戏脚本    289
13.1.3　知识点分析    289
13.1.4　游戏流程设计    289
13.1.5　游戏元素及场景设计    290
13.2　游戏开发过程    29