毕业设计(论文)-基于Unity的Android手机小狗快跑游戏的研发.doc
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河北工业大学
毕业设计说明书
作者：
学号：
112435
学院：
计算机科学与软件
系（专业）：
计算机科学与技术
题目：
基于Unity的Android手机小狗快跑游戏的研发
指导者：
评阅者：
2015年5月29日
河北工业大学2015届本科毕业设计说明书
基于Unity的Android手机小狗快跑游戏的研发
摘要：
随着手机时代的到来，越来越多的人拥有智能手机。
Android系统由于其卓越的性能，在手机操作系统中占有相当的大的比例。
科技的迅速发展使得手机硬件以非常快的速度更新，手机游戏的市场将会越来越大。
本课题实现的基于Unity的Android手机小狗快跑游戏采用主菜单的场景，具有合理巧妙的剧情安排，精心设计各种物理碰撞监视器，系统中有金币和各种道具的设置。
游戏设计采用Unity3D游戏引擎，利用Visualstudio2010作为脚本编译器，开发中运用软件工程的设计过程设计和实现系统功能。
该游戏界面友好，操作方便，鲁棒性强，游戏的各个功能模块均已测试过，能够稳定运行。
关键词：
手机游戏酷跑类游戏Unity3DAndroid
毕业设计（论文）中文摘要
毕业设计（论文）外文摘要
TitleThedevelopmentofAndroidmobilephonegamethedog runningbasedon Unity
Abstract：
Withthearrivaloftheeraofmobilephone,moreandmorepeoplehave
Intelligentmobilephone.Duetoitsexcellentperformance,Androidoccupiesalargeproportionoftheequivalentmobilephoneoperatingsystem.Therapiddevelopmentofscienceandtechnologymakesthemobilephonehardwareataveryfastspeedupdate,marketofmobilephonegamewillbemoreandmore.
TherealizationoftheAndroidmobilephonethedogrunninggamebasedonUnityusesthemainmenuofthescene,withreasonableingeniousplotarrangement,elaboratedesignofvariousphysicalcollisionmonitors,goldcoinsandavarietyofpropsinthesystemsettings.ThegamedesignUnity3Dgameengine,usingvisualstudioasthescriptcompiler,development,applicationandrealizationofthesystemfunctiondesignprocessofsoftwareengineering.
Thegamehasfriendlyinterface,convenientoperation,strongrobustness,eachfunctionandmoduleofthegamehavebeentested,stableoperation.
Keywords：
MobilephonegamesUnity3DAndroidCoolRunningGames
目录
1引言 1
1.1Unity3D基础认识 1
1.2Unity3D的发展前景 1
1.3课题研发意义 2
2平台简介 4
2.1开发平台介绍 4
2.2小狗快跑架构分析 5
3需求分析 8
3.1系统概述 8
3.2系统简介 8
4系统概要设计 10
4.1游戏设计 10
4.2系统架构 15
4.3系统功能结构 15
4.4系统功能模块简介 16
5游戏界面设计 17
5.1系统结构设计 17
5.2游戏初始界面设计 18
5.3游戏主菜单界面 19
5.4设置界面 20
5.5成绩界面 21
5.6关于界面 21
5.7游戏界面 22
5.8游戏结束界面 24
6系统详细设计 25
6.1模型的布局分析 26
6.2游戏类的实现 26
6.3游戏的详细设计及实体类 28
7程序调试与测试 31
7.1程序调试 31
7.2测试 31
结论 33
参考文献 34
致谢 35
1引言
科技的迅速发展使得手机硬件以非常快的速度更新，随着智能机的出现，手机游戏已经具有很好的娱乐性和复杂的场景描述，交互性的提升和便捷的携带，手机游戏已经堪比电脑的网页式游戏，手机游戏的市场将会越来越大。
1.1Unity3D基础认识
Unity3D是由UnityTechnologies开发的一个轻松创建三维视频游戏、建筑可视实时三维化、实时三维动画等交互内容的、多平台的综合型游戏开发工具，是一个全面整合的专业游戏引擎，通过Unity简单的用户界面，玩家可以完成任何工作。
Unity类似Director、BlenderGameEngine、Virtools和TorqueGameBuild等以交互的图形开发环境为首要方式的3D游戏引擎软件。
NVIDIAPhysX内置物理引擎带给玩家生活的互动。
实时三维图形混合音频流、视频流。
Unity的游戏和应用可以用C#语言，UnityScript（一种JavaScript的扩展）或者Boo（一种受Python启发的语言）来开发，其编译过程根据不同的目标平台而变化其编译器运行在Window和MacOSX下，可发布游戏至Window、Max、Wii、iPhone和Android平台，也可利用UnityWebPlayer插件发布网页游戏，支持Mac和Window的网页浏览，并且Unity的网页播放器也被MacWidgets所支持。
Unity简单的用户界面是层级式的综合开发环境，具备可视化详细的属性编辑器和动态的游戏预览特性。
由于其强大的综合编辑特性，因此Unity也被用来快速地制作游戏或者开发游戏原型。
Unity图形引擎使用的是Direct3D（Windows）、OpenGL（Mac,Windows）和自有的APIs（Wii），可以支持Bumpmapping、Reflectionmapping、Parallaxmapping、ScreenSpaceAmbientOcclusion、动态阴影使用的ShadowMap技术与Render-to-texutre和全屏PostProcessing效果。
1.2Unity3D的发展前景
近几年来，Android平台游戏、iPhone平台游戏以及Web网页游戏发张迅猛，已经成为带动游戏发展的新生力量。
遗憾的是除了少数的作品成功外大部分的游戏都属于宣传攻势大于内容品质的平庸之作。
面对这一情况，3D游戏成为独辟蹊径的一种选择，而为3D游戏提供强大技术支持的Unity3D引擎，对DirectX和OpenGL拥有高度优化的图形渲染管道，以其创造高质量的3D游戏和真实视觉效果的核心技术，为开发3D游戏提供强大的源动力。
Unity3D不仅在游戏领域里有广阔的应用，其还可以用于3D虚拟仿真、大型产品展示、3D虚拟展会、3D场景导航以及一些精密仪器使用方法的演示等，可谓领域非常广泛。
Unity3D游戏引擎技术研讨会最早于2011年5月在韩国举行。
据悉，现在10种以上新引擎开发都采用了Unity3D游戏引擎技术。
现已有部分开发商利用ChinaJoy展会的契机，展示了该引擎的运行效果，目前已有不少厂商与开发商签订了提前预定引擎的协议。
未来几年必定是Unity3D“大行其道”的时代，其开发群体的迅速壮大、WebPlayer的装机率的快速提升使得Unity3D迅速爆发的实机已经到来。
曾有业内知名人士“不要再对所谓的Flash3D抱有什么希望，也不要再去花心思学习那些杂七杂八的Flash3D插件，赶紧学习Unity3D才是正经。
”
1.3课题研发意义
在科技和娱乐越来越发达的今天，手机成为我们生活的必不可少的一部分。
而手机游戏是手机娱乐的重要组成。
现在随着智能机的出现，手机游戏已经具有很好的娱乐性和复杂的场景描述，交互性的提升和便捷的携带，手机游戏已经堪比电脑的网页式游戏。
所以，下载一种适合自己的手机游戏可以满足大家闲暇时间的娱乐。
Unity广泛用于开发手机平台游戏和网页游戏，成为移动游戏领域较为优秀的游戏引擎。
随着手持式终端的快速推广和发展，人们开始逐渐习惯于在手持设备上寻求乐趣，加之一系列物理引擎对手持设备的支持，移动端模拟现实已不再遥远。
本课题是一款基于Android平台的手机休闲跑酷类游戏，本游戏使用当前最为流行的Unity3D开发工具，结合智能手机的触摸技术打造的一款小型手机游戏。
玩家通过滑动屏幕来实现小狗转弯、跳跃、下蹲等效果。
游戏充分发挥了酷跑类的游戏节奏，能充分发挥玩家的反应能力。
在游戏中玩家通过滑动屏幕控制不断奔跑的小狗，通过小狗的奔跑速度和障碍物设置来及时控制小狗的行动，以此来锻炼玩家的反应能力，给玩家很好的游戏体验。
1.3.1课题研究内容
当下流行的跑酷类型游戏有《神庙逃亡》《地铁酷跑》等等。
《小狗快跑》是一款第三人称休闲跑酷类游戏。
当玩家单击开始游戏按钮后，小狗开始跑动并且记录成绩，路上有些障碍物，玩家通过滑动屏幕来逃避碰撞，收集道路上的金币得到分数奖励。
这款游戏操作简单，界面感染性强，采用手持设备为载体，操作感强，适合全龄段进行游戏，此游戏需要玩家大小脑的合理分配，给用户很好的游戏体验。
课题使用Unity3D游戏引擎作为开发工具和C#脚本作为开发语言，结合智能手机的触摸技术。
在Unity新建一个场景，导入资源，然后通过对游戏地图、灯光、天空盒、模型等环境的设置来搭建游戏场景。
随后对主相机进行相关设置并进入MonoDevelop编辑器中编写系列脚本。
接着创建小狗对象，为其添加动画组件和创建相关的脚本。
然后是各种碰撞监视器的创建，通过碰撞检测来决定游戏的状态。
还有金币的创建和磁铁道具、圆球道具的创建。
最后重中之重的是静态类的构建，在其中可以定义游戏中某些变量以便管理。
游戏场景具有很强的立体感和逼真的光彩效果以及真实的物理碰撞，采用特定的游戏引擎自带的着色器呈现出的漂亮的光彩效果，玩家将在游戏中获得真实的视觉体验。
本课题运行平台为Android2.0或者更高版本。
1.3.2课题重点解决的问题
（1）游戏场景的搭建方面的难题
本课题的游戏场景搭建是一切设计的前提，首先创造一个游戏环境，利用脚本控制环境的无限生成。
课题中共有三个游戏跑道环境，通过随机生成下一个跑道，让玩家体会到环境的变化。
由于跑道可能会有弯曲处，通过路线的设置，规定小狗一直处于跑道中。
（2）游戏功能设计方面的难题
在小狗快跑这款游戏中，整个游戏功能的设置是此项目的中心。
该游戏有多项功能，玩家可以自主地选择要实现的功能，给用良好的游戏体验：
① 运行游戏，首先进入的是欢迎界面，随后进入的是本游戏的加载界面，这里使用异步加载技术，可以直观的看到游戏的加载进度。
② 加载结束后进入本游戏的主菜单界面，这是游戏的中转站，从这里可以通过单击不同的功能按钮进入不同的界面。
单击“成绩”按钮，进入成绩界面，成绩界面上半部分显示游戏的最高路程、分数和金币数，下半部分显示出游戏总的路程、分数和金币数。
单击“返回”按钮回到主菜单界面。
单击“设置”按钮，进入设置界面。
通过滑动滚条设置音量大小和感应灵敏度大小。
单击“返回”按钮回到主菜单界面。
单击“关于”按钮，进入关于界面。
单击“返回”按钮回到主菜单界面。
在主界面单击“退出”按钮，退出游戏。
③ 在主菜单选择“开始游戏”，进入游戏界面，正式开始游戏。
游戏界面的右下角为暂停按钮，右上角是计分板。
当小狗收集到各种道具时游戏界面的左边会出现道具效果的剩余时间显示条。
当玩家在游戏界面按下暂停按钮后，会从屏幕上方滚出游戏暂停界面，界面显示本次游戏的路程、分数、金币。
单击“主菜单”按钮，返回主菜单界面；单击“新游戏”，从新开始游戏；单击“继续游戏”按钮，从新开始游戏。
④ 当小狗碰撞到障碍物时，滚出游戏结束界面，此时会显示出本次游戏的路程、分数、金币和是否超过最高纪录。
单击“主菜单”按钮，返回主菜单界面，单击“再来一次”按钮，从新开始游戏。
（3）小狗酷跑碰撞逻辑方面的难点
小狗开始时处于屏幕中央，而游戏中的障碍物是随机出现的，因此玩家需要操控小狗躲避障碍物。
通过创建碰撞监视器和编写脚本，通过碰撞监视查看小狗是否发生碰撞，若没有发生碰撞，游戏继续运行，否则弹出游戏结束界面。
2平台简介
每款游戏都需要一个适合开发的平台，手机游戏的平台虽然比较多，但是每款游戏所应用的平台是不同的。
合适的平台应该是程序员得力的助手，是游戏设计的初始化灵魂。
2.1开发平台介绍
在基于Unity的Android手机小狗快跑游戏研发中，主要运用到的工具有三
个：
一个Unity3D游戏引擎，它用于安卓小狗快跑游戏的开源框架，可以为游戏开发者构建3D游戏、演示游戏程序和一些图形界面交互和绘制等。
通过Unity的简单用户界面，玩家可以完成任何工作；要使Unity项目能够在手机上运行，必须将其转化成apk文件，这时需要一个安卓专属的软件开发工具包：
AndroidSDK；最后一个是Visualstudio2010外部脚本编译器（也可以使用Unity内置的Monodevelop脚本编译器），开发相关的C#游戏脚本。
2.1.1开发环境Visualstudio2010
VisualStudio2010是微软公司推出的开发环境，是目前最流行的Window平台应用程序开发环境。
MicrosoftVisualStudio2010支持C#、C++、VB多种语言，可以快速实现相应的功能。
所写的目标代码适用于微软支持的所有平台，包括MicrosoftWindows、.NETFramework、.NETCompactFramework和MicrosoftSilverlight及WindowsPhone。
特点易于使用、高效、灵活。
在此设计中利用其开发Unity游戏相关的C#脚本。
2.1.2插件AndroidSDK
SDK是SoftwareDevelopmentKit的简称，中文名译为软件开发工具包。
被广大软件开发工程师用于为特定的软件包、软件框架、硬件平台、操作系统等建立应用软件的开发工具的集合。
AndroidSDK指的是Android专属的软件开发工具包。
2.1.3游戏引擎Unity
Unity是由UnityTechnologies开发的一个让玩家轻松创建诸如三维视频游
戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型游戏开发工具，
是一个全面整合的专业游戏引擎。
Unity类似于Director、BlenderGameengine、
Virtools和TorqueGameBuilder等利用交互的图型化开发环境为首要方式的
3D游戏引擎软件。
其编辑器运行在Windows和MacOSX下，可发布游戏至
Windows、Mac、Wii、iPhone、Windowsphone8和Android平台。
也可以利用
Unitywebplayer插件发布网页游戏，支持Mac和Windows的网页浏览。
实时
三维图形混合音频流、视频流。
2.2小狗快跑架构分析
开发课题时，在完成游戏开发前的策划和准备工作后，就要进行设计游戏场景和相关脚本编写工作，并且描绘游戏的整体架构。
2.2.1游戏场景及相关脚本
基于Unity的小狗快跑游戏开发中，场景开发是游戏开发的主要工作。
每个场景包含多个游戏对象，其中某些对象还被附加了特定功能脚本。
本游戏包含包含三个游戏场景，接下来对几个场景进行简要的介绍。
（1）主菜单场景
“Welcome”是游戏场景的中心场景，该游戏场景中有多个游戏对象，主要包括主摄像机、小狗、森林等模型或者场景对象。
在该场景中可以通过单击按钮进入其他界面，如游戏界面，设置界面，关于界面，成绩界面等，该场景中包含的脚本如图2.1所示。
小狗下滑监视器
（CrashSmallColider.cs）
小狗跳跃监视器
（CrashBigCollider.cs）
主摄相机（WelcomeButton.cs,GradeDisplay.cs,
Options.cs,Explations.cs,SmoothFollw.cs）
小狗（WelcomeRun.cs,WelcomeAnimation.cs）
主菜单
场景
图2.1主场景的框架图
（2）游戏场景
游戏场景”StartGame”是本游戏最重要的场景，该场景中有多个游戏对象，主要有摄像机，小狗，森林，障碍物，金币，磁铁，钻石等模型或者场景对象。
本游戏中的其他对象，如特等粒子渲染效果、金币模型等被制作成预制作。
该场景中包含的脚本如图2.2所示。
主摄相机（DashBoard.cs,EnvGenerator.cs,
GameControler.cs,SmoothFollw.cs）
游戏结束监视器
（GameOver.cs）
小狗（DogMove.cs,
DogAnimation.cs）
小狗跳跃监视器
（CrashBigCollider.cs）
小狗下蹲监视器
（CrashSmallColider.cs）
游
戏
场
景
图2.2游戏场景的框架图
（3）加载场景
加载场景”Loading”用于实现游戏场景的异步加载，显示进度条。
场景中包含主摄像机”MainCamera”，其功能是实现异步加载到其他的游戏场景、绘制加载进度条等，这样可以动态地显示加载进度。
该场景中包含的脚本如图2.3所示。
主摄像机（Loader.cs）
加载场景
图2.3加载场景的框架图
2.2.2游戏框架简介
（1）打开本游戏，首先进入的是主场景”Welcome”,主摄像机”MainCamera”被激活，其挂载的脚本”WelcomeButton.cs”和挂载在”Player”的游戏对象的脚本”WelcomeRun.cs”开始执行，显示出主菜单界面，小狗原地不动。
如果设置了背景音乐为可播放，则同时播放背景音乐。
（2）在主菜单界面单击”开始游戏”按钮后，则游戏进入场景”StartGame”.该场景的主相机激活，开始执行其上挂载的脚本”DashBoard.cs”,”EnvGenerator.cs”,
”GameControler.cs”,”SmoothFollw.cs”
（3）在脚本”Forests.cs”的作用下，在场景上生成金币，磁铁，钻石和障碍物等。
在脚本”SmoothFollow.cs”的作用下摄像机跟随小狗移动，脚本”DashBoard.cs”用于绘制游戏场景的暂停按钮，计分板，道具剩余时间等。
（4）“Player”游戏对象挂载的脚本”DogMove.cs”开始执行，小狗在”DogMove.cs”脚本的作用下不断地向前奔跑。
“Player”游戏对象下的子对象“Dog”上挂载“Player”的”DogAnimation.cs”用于让玩家控制小狗跳跃，下蹲，左转和右转。
（5）主菜单界面单击”成绩”按钮，主摄像机上挂载的脚本”WelcomeButton.cs”被禁用，而脚本”GradeDisplay.cs”被启用，进入成绩界面。
（6）主菜单界面单击”设置”按钮，主摄像机上挂载的脚本”WelcomeButton.cs”被禁用，而脚本”Options.cs”被启用，进入设置界面。
（7）主菜单界面单击”关于”按钮，主摄像机上挂载的脚本”WelcomeButton.cs”被禁用，而脚本”Explations.cs”被启用，进入关于界面。
3需求分析
需求分析是对一个系统中疑难问题的解决方法进行详细的分析，一般在需求分析中要弄清系统的整个架构，有哪些需求要实现，通过输入一些怎样的数据，通过实现，输出怎样的结果。
一个好的需求分析能够定位我们将要进行的事情和要达到的最终成果。
3.1系统概述
游戏分为五个大模块：
开始游戏、成绩、关于、设置、退出。
游戏采用主菜单场景，玩家可以自由地选择要实现的功能。
成绩模块显示玩家游戏信息，设置模块进行游戏设置，开始游戏模块实现运行游戏，关于模块介绍游戏开发者信息，退出模块用于退出游戏。
系统的用例图如3.1所示。
图3.1系统用例图
3.2系统简介
在安卓版的小狗酷跑游戏系统中，总共提供五个系统功能：
成绩功能、设置功能、开始游戏功能和关于功能。
3.2.1成绩
成绩里存储着游戏玩家的相关信息。
成绩里有两大模块：
单词游戏和总游戏时间，单词游戏中可以显示最高分、最高路程、最多金币；总游戏时间里面显示总游戏时间、总路程和金币总数。
成绩功能的设计在表3.1中列出。
表3.1成绩的详细设计
Name
Function
Precondition
Postconditions
BasicFlow
成绩
玩家可以查看自己的游戏信息
玩家进入了游戏主界面
玩家点击成绩按钮
玩家进入成绩界面
3.2.2设置
游戏设置对小狗快跑的背景音乐和灵敏度进行了设置，玩家可以根据自己的喜好进行设置，比如背景音乐的开启和关闭。
游戏中的设置这一功能的设计用表3.2来说明。
表3.2设置的详细设计
Name
Function
Precondition
Postconditions
BasicFlow
设置
玩家可以设置背景音乐和灵
升级会员 