自閉癥兒童3D訓(xùn)練游戲設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

錢凱豪+顧漢杰

摘要摘要：科學(xué)研究表明，通過(guò)積極游戲訓(xùn)練可以緩解甚至治愈自閉癥。根據(jù)美國(guó)英格索爾自閉癥兒童社交游戲訓(xùn)練指南，使用Unity引擎開(kāi)發(fā)了有針對(duì)性的社交訓(xùn)練游戲，用于自閉癥兒童的輔助治療。基于3dsMax三維建模以及Unity引擎進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)，游戲模塊包括語(yǔ)言訓(xùn)練、感知、交往等，提高了兒童社交、語(yǔ)言和感知能力。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：自閉癥；訓(xùn)練游戲；3dsMax；Unity

DOIDOI：10.11907/rjdk.162276

中圖分類號(hào)：TP319文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)文章編號(hào)：16727800（2017）001006902

引言

自閉癥又稱孤獨(dú)癥，是一種多發(fā)于兒童的癥狀，表現(xiàn)為不同程度的言語(yǔ)障礙、行為呆板、興趣狹隘及人際交往障礙，對(duì)家庭造成巨大心理傷害[1]。2014年《中國(guó)自閉癥兒童發(fā)展?fàn)顩r報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)0-14歲患兒可能超過(guò)200萬(wàn)[2]。針對(duì)自閉癥兒童的治療，目前較為認(rèn)可的方法之一是游戲。以游戲?yàn)槊浇椋寖和ㄟ^(guò)游戲自然表達(dá)情感、暴露問(wèn)題，以消除或緩解癥狀。兒童在游戲中學(xué)會(huì)自我控制、自我指導(dǎo)、自由表達(dá)、接納自我[3]。

研究表明，輕松的游戲活動(dòng)可以幫助自閉癥兒童學(xué)習(xí)如何與人相處、團(tuán)結(jié)合作，進(jìn)而使孩子社交、語(yǔ)言及感知能力得到進(jìn)一步提高。美國(guó)心理學(xué)家Brooke Ingersoll和Anna Dvortcsak博士是自閉癥兒童社交訓(xùn)練項(xiàng)目的發(fā)起者，將游戲的方法應(yīng)用在自閉癥兒童身上，取得了非常好的效果，獲得了很多家長(zhǎng)認(rèn)可，他們編著了《自閉癥兒童社交游戲訓(xùn)練指南》，指導(dǎo)家長(zhǎng)進(jìn)行訓(xùn)練。隨著游戲引擎技術(shù)發(fā)展，3D游戲等新型游戲發(fā)展很快，本研究依據(jù)《自閉癥兒童社交游戲訓(xùn)練指南》的游戲療法理論，為自閉癥兒童開(kāi)發(fā)了3D訓(xùn)練游戲，豐富了游戲訓(xùn)練方案。

1游戲模塊設(shè)計(jì)

面向自閉癥兒童的訓(xùn)練游戲設(shè)計(jì)，旨在引導(dǎo)自閉癥兒童參與語(yǔ)言、溝通、社交模仿等訓(xùn)練環(huán)節(jié)，提高兒童的社交、語(yǔ)言及感知能力。自閉癥訓(xùn)練強(qiáng)調(diào)交互式教導(dǎo)技術(shù)與直接教導(dǎo)技術(shù)，這與游戲媒體的人機(jī)交互強(qiáng)反饋存在共通之處。基于此設(shè)計(jì)游戲結(jié)構(gòu)如圖1所示，設(shè)置語(yǔ)言訓(xùn)練游戲、感知游戲、交往游戲等游戲主模塊，訓(xùn)練相應(yīng)能力。

1.1語(yǔ)言訓(xùn)練游戲模塊

語(yǔ)言訓(xùn)練主要涉及表達(dá)性語(yǔ)言、接受性語(yǔ)言、示范擴(kuò)展語(yǔ)言的教導(dǎo)技術(shù)，本文設(shè)計(jì)了詠鵝、拔蘿卜、填詞造句等小游戲進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練，提升語(yǔ)言表達(dá)能力。詠鵝游戲以唐詩(shī)詠鵝作為內(nèi)容題材，設(shè)計(jì)色彩鮮艷的古詩(shī)意境動(dòng)畫吸引兒童注意力并復(fù)讀詩(shī)詞，以行為主義方式訓(xùn)練其表達(dá)性語(yǔ)言；拔蘿卜游戲設(shè)計(jì)了小貓小狗等動(dòng)物呼朋喚友一起拔蘿卜的故事情境，設(shè)計(jì)引導(dǎo)性對(duì)話內(nèi)容，以站起來(lái)、舉起手、用力拉等指令引導(dǎo)兒童作出正確的行為應(yīng)答，訓(xùn)練接受性語(yǔ)言；填詞造句游戲以兒童較為熟悉的常識(shí)設(shè)計(jì)斷句提示，比如我站在西湖邊，看到（ ）的荷花，還有（ ）的鴨子，要求兒童將句子填充完整，拓展語(yǔ)言能力。

1.2感知游戲模塊

感知游戲模塊主要涉及有趣的障礙物等教導(dǎo)技術(shù)，設(shè)計(jì)了摸大象、芝麻開(kāi)門、跑酷等小游戲進(jìn)行訓(xùn)練，提升其感知能力。摸大象游戲要求兒童依據(jù)提示去接觸大象正確的身體部位，設(shè)計(jì)方法是以點(diǎn)帶面，從局部發(fā)散到整體認(rèn)知；芝麻開(kāi)門游戲要求兒童從蔬果堆里選擇正確的對(duì)象作為鑰匙開(kāi)啟大門，設(shè)計(jì)方法是形狀識(shí)別；跑酷游戲要求兒童感知空間障礙物的大小與位置，判斷需要繞開(kāi)的障礙物，設(shè)計(jì)方法是應(yīng)用空間智力感知。這3個(gè)小游戲都強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)障礙物的趣味化，引導(dǎo)兒童判斷不同形式的障礙物特征，從而提升感知能力。

1.3交往游戲模塊

交往游戲模塊主要涉及均衡輪換、社交模仿等教導(dǎo)技術(shù)，設(shè)計(jì)了過(guò)家家、換玩具游戲以鍛煉兒童的社交能力。過(guò)家家游戲通過(guò)模擬人生的虛擬情境，要求兒童扮演各種家庭角色，作為主人或客人與小朋友進(jìn)行溝通與玩耍，從社交模仿方面提升兒童的社交適應(yīng)能力；換玩具游戲設(shè)計(jì)物物交換規(guī)則，引導(dǎo)孩子每隔一段時(shí)間與其它角色交換玩具，從均衡輪換方面鍛煉孩子輪換做事的社交能力[4]。

1.4其它功能模塊

其它模塊包含設(shè)置、幫助、登錄等功能。設(shè)置模塊主要用于游戲軌跡、分?jǐn)?shù)等數(shù)據(jù)記錄與顯示；幫助模塊主要為家長(zhǎng)與兒童提供視頻教學(xué)，幫其快速了解軟件定位與操作方法；登錄模塊主要用于兒童與家長(zhǎng)等不同用戶登錄，查看游戲記錄等。

2游戲元素設(shè)計(jì)

本研究的訓(xùn)練游戲?qū)ο鬄樘厥馊后w兒童，因此在游戲元素設(shè)計(jì)方面，需要考慮到該年齡層的喜好與適應(yīng)問(wèn)題。心理學(xué)家研究表明，低齡兒童喜愛(ài)較為艷麗明快的色彩，因此在游戲UI、場(chǎng)景設(shè)計(jì)及角色設(shè)計(jì)時(shí)偏向較為鮮艷的色彩，以黃、籃、紅等代表性顏色為主色調(diào)[5]。自閉癥兒童較為敏感脆弱，因此在背景音樂(lè)與語(yǔ)音提示等交互音效設(shè)計(jì)方面強(qiáng)調(diào)聲調(diào)的柔和，營(yíng)造輕松的感知氛圍，以保護(hù)用戶心理。鑒于兒童對(duì)背景意義的關(guān)注度有限，在游戲進(jìn)程控制方面采用直線型的發(fā)展脈絡(luò)以及弱劇情故事，用以簡(jiǎn)化故事的表達(dá)形式，幫助兒童快速理解故事含義；在工具提示等重要反饋機(jī)制上，采用位置明顯、顏色突出、反饋步驟極少的提示信息用以指導(dǎo)操作，降低用戶的操作難度及熟悉時(shí)間。

3游戲程序開(kāi)發(fā)

游戲程序采用Unity引擎開(kāi)發(fā)， 3D模型通過(guò)3dsMax構(gòu)建，UI以及貼圖等圖片素材采用CorelDRAW與Photoshop繪制。

3.1dsMax建模

游戲所需的角色、場(chǎng)景模型均由3dsMax建模完成。場(chǎng)景模型基本采用內(nèi)置模型建模，角色模型以及部分找不到合適組件的場(chǎng)景模型則采用網(wǎng)格建模。建模基本以簡(jiǎn)模為主，采用合理分布模型密度、多用面片表現(xiàn)復(fù)雜造型以及保持面與面之間距離的形式，以提高模型的渲染效率。模型經(jīng)過(guò)漫反射貼圖與UV貼圖設(shè)置，再由默認(rèn)的Scanline渲染器實(shí)時(shí)渲染效果，對(duì)物體進(jìn)行烘焙增強(qiáng)光影效果，突出模型真實(shí)感，然后將模型導(dǎo)入到Unity素材庫(kù)。

3.2Unity引擎開(kāi)發(fā)

創(chuàng)建場(chǎng)景文件，與工程保存在同一目錄中。除了少數(shù)特殊地形外貌需要借助模型導(dǎo)入，Unity的大部分地形采用內(nèi)置的Terrain（地形）對(duì)象進(jìn)行繪制，其優(yōu)點(diǎn)是可以直接用鼠標(biāo)拖拽繪制刪改。使用Terrain依次繪制草地、山峰等基本地形，并進(jìn)行紋理貼圖進(jìn)行地形仿真。導(dǎo)入樹木、花草模型至游戲地圖內(nèi)，設(shè)置材質(zhì)貼圖為3D Texture（質(zhì)地），對(duì)樹木進(jìn)行貼圖。觀察光照效果，通過(guò)Light組件的Intensity（亮度）屬性調(diào)節(jié)地圖明暗，既不能太暗也不能太刺眼，以明亮柔和為原則。將地圖設(shè)為可重復(fù)調(diào)用的預(yù)設(shè)對(duì)象，為后期優(yōu)化做好備份 [6]。

在地圖中導(dǎo)入游戲角色，調(diào)整好攝像機(jī)視角，將其與角色坐標(biāo)綁定，并將攝像機(jī)設(shè)為角色子對(duì)象，編寫第一人稱視角的C#腳本控制角色移動(dòng)。為樹木、建筑、道具等對(duì)象設(shè)置最為節(jié)約資源的矩形碰撞盒，以此編寫角色與物體的交互操作腳本。使用內(nèi)置Start函數(shù)設(shè)置各個(gè)對(duì)象的初始化狀態(tài)，使用內(nèi)置Update函數(shù)編寫重復(fù)性事件，設(shè)置Destroy方法銷毀一次性物品對(duì)象以回收內(nèi)存。為NPC（NonPlayer Character，非玩家角色）設(shè)置圓形碰撞盒，設(shè)為Is Trigger（可觸發(fā)對(duì)象）并擴(kuò)大觸發(fā)半徑。利用Invoke延遲函數(shù)設(shè)置NPC的定時(shí)交互事件。為游戲內(nèi)的同類型道具設(shè)置標(biāo)簽，在腳本中統(tǒng)一設(shè)置各類交互事件，減少代碼重復(fù)量。創(chuàng)建2D UI（User Interface）對(duì)象，在對(duì)象屬性內(nèi)設(shè)置Anchor Presets（錨點(diǎn)）實(shí)現(xiàn)UI在不同分辨率下的自適應(yīng)性，并通過(guò)編寫C#腳本將角色的個(gè)人信息、反饋數(shù)據(jù)等信息反映到2D UI，通過(guò)LoadScene方法控制登錄、設(shè)置、游戲等各個(gè)場(chǎng)景的切換。

創(chuàng)建動(dòng)畫控制器，通過(guò)關(guān)鍵幀的設(shè)計(jì)在時(shí)間軸上為各類角色、NPC設(shè)置基本動(dòng)作。導(dǎo)入對(duì)應(yīng)的音效，讓角色形象更為豐滿。為道具添加粒子特效與動(dòng)畫效果，令其更為醒目。此外，為場(chǎng)景添加天空盒，令場(chǎng)景的全景效果更為逼真。最后，選擇Windows PC等主流平臺(tái)導(dǎo)出程序。

4結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)自閉癥兒童，以專業(yè)的游戲訓(xùn)練手冊(cè)作為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)了提高兒童社交、語(yǔ)言和感知能力的針對(duì)性訓(xùn)練游戲模塊，提供了一種自由安全的虛擬環(huán)境，以行為訓(xùn)練、認(rèn)知建構(gòu)等方式幫助兒童實(shí)現(xiàn)康復(fù)。Unity作為目前國(guó)內(nèi)主流、先進(jìn)的游戲引擎，對(duì)眾多平臺(tái)支持良好，