模塊化設(shè)計(jì)在游戲設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

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摘要：模塊化設(shè)計(jì)在虛擬現(xiàn)實(shí)游戲的制作過程中具有重要作用。模塊化設(shè)計(jì)可以縮短場景搭建時(shí)建模所用的時(shí)間，能夠削減工作量，縮短載入貼圖及模型等資源載入時(shí)間。而通過將模塊化的模型零件自由組合，可以形成不同的模型，使場景中的細(xì)節(jié)更加豐富。模塊化設(shè)計(jì)的主要目的是為了降低復(fù)雜程度，使設(shè)計(jì)、制造、調(diào)整的修改流程變得簡單化，從而達(dá)到提升工作效率的結(jié)果。模塊化設(shè)計(jì)具有互換性，獨(dú)立性和通用性等特點(diǎn)。在團(tuán)體合作中，模塊化設(shè)計(jì)可以促進(jìn)團(tuán)體合作的效率，合理的分割工作任務(wù)能夠使場景的設(shè)計(jì)風(fēng)格達(dá)到統(tǒng)一。模塊化設(shè)計(jì)可以使產(chǎn)品的生產(chǎn)更加地方便，可以削減時(shí)間，降低成本。

關(guān)鍵詞：模塊化設(shè)計(jì)；虛擬現(xiàn)實(shí)游戲；場景

一、概述模塊化的起源

模塊化設(shè)計(jì)（Modulardesign）是一種科學(xué)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，最先應(yīng)用于程序的編寫。以功能塊為單元進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)其求解算法的方式稱為模塊化。模塊化的設(shè)計(jì)主要應(yīng)用于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和造型設(shè)計(jì)中，模塊化設(shè)計(jì)的主要目的是為了降低復(fù)雜程度，使設(shè)計(jì)、制造、調(diào)整、修改等流程簡單化，提高制作的效率。模塊化設(shè)計(jì)是通過在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)用模塊化的思想，分析產(chǎn)品品種、規(guī)格與設(shè)計(jì)制造周期、成本之間的制約關(guān)系進(jìn)而獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)方案的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。通過這種分析方法能夠提取規(guī)律，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中將產(chǎn)品劃分成模塊零件。這些零件中一部分為主體部分，一部分劃為裝飾部分。主體部分主要保證產(chǎn)品的功能需求，而裝飾部分可以進(jìn)行重新組合和調(diào)整，這樣做可以使產(chǎn)品的外觀造型具有多樣性特點(diǎn)。將這些功能相同外觀造型不同的產(chǎn)品作為同一個(gè)系列的產(chǎn)品，可以在制造的過程中減少制造的周期和成本，提高產(chǎn)品生產(chǎn)的效率。模塊化設(shè)計(jì)的分解原理就是類似于臺(tái)式電腦的機(jī)箱的拆分。整體機(jī)箱由不同的零件組合而成，零件具備被功能相同零件替換的性能，替換之后可以具有不同結(jié)構(gòu)和功能，損壞時(shí)可以及時(shí)將單獨(dú)零件替換，而不需要整體替換，這樣做可以減少損失、節(jié)省時(shí)間、循環(huán)利用。模塊化設(shè)計(jì)是一種標(biāo)準(zhǔn)化、組合化的設(shè)計(jì)方法，它不是為了設(shè)計(jì)某個(gè)具體產(chǎn)品的方法，而是對某一類產(chǎn)品甚至對有相似功能的其他類產(chǎn)品進(jìn)行同類設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法。為了能夠減少重復(fù)設(shè)計(jì)，縮短設(shè)計(jì)所需要的時(shí)間，并且降低生產(chǎn)所需要的資金，這一類功能相同而外觀有所不同的產(chǎn)品在制作過程中，需要將產(chǎn)品劃分成幾個(gè)部分，通過劃分出的模塊重新組合出外觀不一樣的產(chǎn)品，通過這樣的方法能夠快速地滿足客戶的要求。

二、模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢

（一）模塊化設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

由于模塊化設(shè)計(jì)能夠使設(shè)計(jì)、制造、調(diào)整、修改等簡單化，所以模塊化設(shè)計(jì)在多個(gè)領(lǐng)域得到了不同程度的重視。大型機(jī)械的運(yùn)用就變得普及，很多機(jī)械是使用模塊化設(shè)計(jì)方法組合成的。這樣的機(jī)器是可以拆分成很多小的零件，運(yùn)輸這樣的大型機(jī)械時(shí)就會(huì)變得比較方便。使用這樣的機(jī)械工作時(shí)，若某個(gè)部分出現(xiàn)了問題，就可以找到這個(gè)型號的零件替換上去，而不需要在損壞的情況下重新購買，這樣做可以減少成本、減少時(shí)間的浪費(fèi)。例如舞臺(tái)的搭建就是運(yùn)用了模塊化場景設(shè)計(jì)的原理，通過拼接組合就可以在很短的時(shí)間內(nèi)搭建出來，而且舞臺(tái)搭建通常會(huì)選用能夠多次使用具有可循環(huán)利用性的材料。模塊化設(shè)計(jì)能夠解決定制生產(chǎn)和批量化生產(chǎn)方式之間的矛盾。定制生產(chǎn)是對產(chǎn)物有個(gè)性化的要求，而批量化生產(chǎn)是指運(yùn)用統(tǒng)一的模板大批量地進(jìn)行制作。模塊化設(shè)計(jì)具有能夠使計(jì)劃、制造、調(diào)節(jié)、修改等流程簡單化的特點(diǎn)。這種只調(diào)整部分模塊而形成新的造型的方式具有個(gè)性化，能夠滿足定制生產(chǎn)的要求。模塊化設(shè)計(jì)在產(chǎn)品中的生產(chǎn)目的是以少量的模塊模型搭建出不同的造型，用最少的資金來制作出更多樣式的產(chǎn)品，以最省錢最快速的方法滿足客戶的各種要求，滿足了企業(yè)以最小的方式獲取更多的利潤的追求。模塊化設(shè)計(jì)具有標(biāo)準(zhǔn)化，通用化和系列化的特征，這些特征能夠使產(chǎn)品的生產(chǎn)更加地方便，能夠減少制造時(shí)間，降低制作成本。精心設(shè)計(jì)的模型外觀會(huì)增加場景豐富程度，用燈光、貼圖等其他資源也能夠幫助達(dá)到場景豐富的效果。建模軟件的高速發(fā)展加快了游戲模型的制作流程。早期的游戲大多都像是使用像素化元件堆砌出來的，而游戲的細(xì)節(jié)是由材質(zhì)堆砌出來的。這樣的游戲場景中大多是使用重復(fù)的模塊模型，每個(gè)場景內(nèi)模型造型只做少部分的改變，模塊化設(shè)計(jì)在這些場景中的體現(xiàn)主要表現(xiàn)在場景中可循環(huán)物體上，例如墻面制作。模型制作的質(zhì)量是游戲細(xì)節(jié)的一個(gè)主要展現(xiàn)方式，模型的精細(xì)程度在很大程度上決定了場景中材質(zhì)和貼圖的細(xì)節(jié)質(zhì)量是否能夠達(dá)到要求。場景中每個(gè)模型都要做出細(xì)節(jié)會(huì)浪費(fèi)很多不必要的時(shí)間。模塊化設(shè)計(jì)能夠?qū)⒛Ｐ头殖啥鄠€(gè)部分，通過設(shè)計(jì)將模型重新組合，按照主題的風(fēng)格設(shè)計(jì)出符合主題的場景，因此模塊化設(shè)計(jì)在游戲建模過程中是必要的。若在場景模型設(shè)計(jì)中沒有運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)，那么多人合作的美術(shù)設(shè)計(jì)師很有可能會(huì)做出難以預(yù)料的游戲場景，可能是個(gè)體好看但風(fēng)格不同的，也可能會(huì)與主題偏離，因此我們需要使用模塊化設(shè)計(jì)達(dá)到設(shè)計(jì)風(fēng)格的統(tǒng)一。一個(gè)人若一直做同一個(gè)場景，會(huì)很快失去動(dòng)力和熱情，這樣就需要減少在同一個(gè)場景中花費(fèi)的時(shí)間，而模塊化設(shè)計(jì)就可以節(jié)省時(shí)間提高效率。

（二）模塊化設(shè)計(jì)思想在設(shè)計(jì)初期的運(yùn)用

模塊化設(shè)計(jì)是將已經(jīng)經(jīng)過美術(shù)設(shè)計(jì)的場景中的重復(fù)的部分分離，分成幾個(gè)小的零件，將零件的規(guī)格大小和比例標(biāo)注出來，建模師只需要根究尺寸制作出幾個(gè)小的零件。因?yàn)槭前凑粘叽缱龅乃阅Ｐ椭g拼接基本能夠能夠做到無縫銜接。在完成一個(gè)場景的設(shè)計(jì)中，盡管模塊化設(shè)計(jì)前期會(huì)比較繁瑣，但我們只需要將經(jīng)過美術(shù)設(shè)計(jì)的場景中重復(fù)的部分劃分成幾個(gè)零件。而模型中沒有改變的，只是經(jīng)過拉伸和縮放的模型可以歸為一種零件，類似這種分類的方式，在這種方法的前期設(shè)計(jì)過程中會(huì)比較占用時(shí)間，而在后期建模時(shí)會(huì)比較節(jié)省時(shí)間，能夠減少失誤，也能夠節(jié)省貼圖資源。在想要修改模型時(shí)，模塊化設(shè)計(jì)分離出來的零件會(huì)比較方便修改，能夠節(jié)省工作量，提升效率。而如果不使用模塊化設(shè)計(jì)，那么建模師就會(huì)在幾個(gè)星期都制作同一個(gè)場景，會(huì)使其產(chǎn)生疲勞感，對這個(gè)場景失去熱情，就會(huì)失去做下去的動(dòng)力。

（三）模塊化設(shè)計(jì)在搭建場景中的應(yīng)用

在虛擬現(xiàn)實(shí)游戲場景中模塊化設(shè)計(jì)在搭建場景時(shí)，若模型在場景中不是主體的部分，可以不需要做出細(xì)節(jié)。例如遠(yuǎn)處不會(huì)走過去細(xì)看的部分和棚頂?shù)雀咛幍牟糠?，我們就可以在搭建場景時(shí)使用配件拼接。如果拼接出來的方有縫隙我們可以使用零件進(jìn)行遮蓋，這樣做既可以省時(shí)間而且在遠(yuǎn)處看時(shí)也會(huì)有細(xì)節(jié)的效果。在場景搭建中利用模塊搭建場景時(shí)，我們可以自由地對場景進(jìn)行設(shè)計(jì)，更新場景也很便利。如果對某一部分的材質(zhì)不滿意，可以將需要改變的模塊導(dǎo)出重新貼圖，可以做到想改的時(shí)候立刻改，不需要在不滿意的時(shí)候再進(jìn)行最開始的的美術(shù)設(shè)計(jì)。若需要在場景中添加一扇門等需要修改整個(gè)場景布局時(shí)，使用模塊化設(shè)計(jì)而搭建出來的場景可以快速地重新搭建出來，不需要重新調(diào)整的整個(gè)布局方案進(jìn)行重新建造，這樣做可以有效地節(jié)省了我們的時(shí)間。在場景搭建的過程當(dāng)中，我們需要盡可能的縮減內(nèi)存的使用空間。使用模塊化設(shè)計(jì)中的模塊來構(gòu)建場景，場景中的模型可以由多個(gè)模塊相互組合而成，這樣可以減少內(nèi)存的使用空間。如果一個(gè)場景的搭建是由一個(gè)團(tuán)隊(duì)來完成的，因?yàn)槊總€(gè)人的設(shè)計(jì)思想不是統(tǒng)一的，因此很可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)場景的風(fēng)格不統(tǒng)一。而模塊化設(shè)計(jì)基本不會(huì)出現(xiàn)風(fēng)格不統(tǒng)一的問題，因?yàn)閯?chuàng)建出來的模型會(huì)經(jīng)過重新組合而形成新的物體，為了使場景保持統(tǒng)一性，會(huì)在整個(gè)場景中重復(fù)的使用這些零件，這樣做就能夠使場景保持統(tǒng)一性。模組化的場景設(shè)計(jì)對場景中模型和貼圖的細(xì)節(jié)制作有很大的幫助。我們可以根據(jù)游戲的分類做出不同的細(xì)節(jié)，除此之外，模組化的場景設(shè)計(jì)可以使設(shè)計(jì)的專注于設(shè)計(jì)的美感，地形編輯的專注于編輯地形的好玩性，而不需要再去關(guān)注細(xì)節(jié)表現(xiàn)。有了模組化設(shè)計(jì)可以使團(tuán)體合作更加合理有效，更加方便管理，有利于提高工作效率。

三、模塊化設(shè)計(jì)與虛擬現(xiàn)實(shí)游戲設(shè)計(jì)相結(jié)合的重要意義

（一）模塊化設(shè)計(jì)在制作過程中的必要性

虛擬現(xiàn)實(shí)游戲由于電腦硬件設(shè)備以及其它客觀條件的限制。在場景過大時(shí)移動(dòng)就會(huì)出現(xiàn)卡頓的情況，體驗(yàn)會(huì)受到影響，這也就要求虛擬現(xiàn)實(shí)游戲場景在搭建的時(shí)候需要盡量地減少內(nèi)存的占用。怎樣減少內(nèi)存的占用？減少內(nèi)存的占用需要在搭建場景時(shí)使用比較少的模型，而減少模型的數(shù)量就需要使用模塊化設(shè)計(jì)。模塊化設(shè)計(jì)具有標(biāo)準(zhǔn)化，通用化和系列化的特征，這些特征可以使整個(gè)場景劃分成幾個(gè)可重復(fù)使用的零件，使用根據(jù)零件的尺寸建出的模型搭建出的場景，可以節(jié)省內(nèi)存的占用。因此可以知道模塊化設(shè)計(jì)在虛擬現(xiàn)實(shí)游制作流程中是必要的。為了能夠減少重復(fù)設(shè)計(jì)，節(jié)約設(shè)計(jì)所需要的時(shí)間，并且縮減項(xiàng)目預(yù)算。在搭建場景時(shí)就需要使用更加快速的方法，減少時(shí)間的浪費(fèi)。模塊化設(shè)計(jì)是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)用模塊化的思考方式，通過分析產(chǎn)品的種類、相應(yīng)規(guī)格與制作周期、預(yù)算成本之間相互制約的關(guān)系進(jìn)而獲得最佳設(shè)計(jì)方案的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法。因此融入模塊化設(shè)計(jì)思想的項(xiàng)目在工期縮短，效率提高的同時(shí)，也對項(xiàng)目的整體質(zhì)量有了極大的提升，眾多的優(yōu)勢使其成為虛擬現(xiàn)實(shí)游戲設(shè)計(jì)中極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

（二）模塊化設(shè)計(jì)在制作過程中的作用

模塊化設(shè)計(jì)在虛擬現(xiàn)實(shí)游戲中起到了節(jié)省時(shí)間、減少空間的占用、保持場景統(tǒng)一性等的作用。通過模塊化設(shè)計(jì)可以在制作流程中起到節(jié)省時(shí)間的作用，能夠減少建模和修改模型所用的時(shí)間。模塊化設(shè)計(jì)能夠減少空間的占用，一個(gè)完整的模型與模塊化的模型相比較完整模型所占的空間會(huì)比較多，體現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢。模塊化設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)出來的零件具有靈活性和變通性，能夠自由組合。模塊化設(shè)計(jì)具有標(biāo)準(zhǔn)化，通用化和系列化的特征，這些特征能夠使搭建場景更加地方便，能夠減少時(shí)間，降低成本。

（三）模塊化設(shè)計(jì)在制作過程中的優(yōu)勢體現(xiàn)

模塊化設(shè)計(jì)在虛擬現(xiàn)實(shí)游戲中的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在可修改性，可調(diào)整性和可自由分解組合上。虛擬現(xiàn)實(shí)游戲是一種集沉浸式體驗(yàn)和交互性質(zhì)于一身的新型游戲。在這種游戲中想要有一種身臨其境的感覺，搭建這個(gè)場景的模型必須要比較精細(xì)、細(xì)節(jié)更加豐富，模型的質(zhì)感要比較接近于實(shí)際的場景，這就要求搭建場景的模型需要規(guī)定好尺寸。場景的搭建若是一個(gè)整體的時(shí)候，在需要修改的時(shí)候就會(huì)變得非常的麻煩。在場景比較大的時(shí)候整個(gè)模型的搭建和修改會(huì)比較浪費(fèi)時(shí)間，而模塊化可以只做幾個(gè)模型，在場景中重復(fù)使用，修改時(shí)只需要改一部分零件，這樣做無疑會(huì)節(jié)省很多時(shí)間，從而大大地提高了工作效率。模塊化就是將一個(gè)整體有條理地分割成多個(gè)部分并進(jìn)行組合與拼接的方式。若想要增加或者減少某個(gè)地方的形狀時(shí)，可以將模塊化的零件進(jìn)行相應(yīng)改變，這樣做可以有效地節(jié)省建模的時(shí)間，體現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)的可修改性和可擴(kuò)展性。將零件重新組合之后可以形成新的模型，經(jīng)過模型的變形，組合成不同的造型，這體現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)的可分解組合的特性。在虛擬現(xiàn)實(shí)游戲的場景搭建中，用模塊化設(shè)計(jì)將場景分割成幾個(gè)部分既可以節(jié)省建模的時(shí)間、也可以節(jié)省貼圖資源，減少重復(fù)工作。模塊化設(shè)計(jì)也是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的重要組成部分，它也成為了現(xiàn)代化設(shè)計(jì)技術(shù)的主體。

四、結(jié)論

虛擬現(xiàn)實(shí)游戲是依托于網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)而構(gòu)建出來的虛擬世界，這是一個(gè)沉浸式的可交互的游戲場景，在制作這種場景時(shí)模塊化設(shè)計(jì)作為一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段和方法是必要的。模塊化設(shè)計(jì)具有互換性，獨(dú)立性和通用性的特點(diǎn)，運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)能夠使場景的搭建更加簡單、快速、便捷，提高了工作的效率節(jié)省了時(shí)間，并且能夠豐富整個(gè)場景的細(xì)節(jié)。在團(tuán)體合作中，模塊化設(shè)計(jì)具有巨大的作用，可以促進(jìn)團(tuán)體合作增加效率，能夠使團(tuán)體合作中的設(shè)計(jì)風(fēng)格統(tǒng)一。模塊化設(shè)計(jì)是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)用模塊化的思考方式，通過分析產(chǎn)品的種類、相應(yīng)規(guī)格與制作周期、預(yù)算成本之間相互制約的關(guān)系進(jìn)而獲得最佳設(shè)計(jì)方案的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法。因此模塊化設(shè)計(jì)的工期短，效率高使其成為在游戲設(shè)計(jì)中極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。模塊化設(shè)計(jì)就是將一個(gè)整體產(chǎn)品按照功能有條理地分割成多個(gè)部分，并進(jìn)行組合與拼接的方式，因此模塊化設(shè)計(jì)在虛擬現(xiàn)實(shí)游戲的制作過程中是非常必要的。

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作者：宋柏峰 單位：魯迅美術(shù)學(xué)院