數字潛流 - 倉庫番推箱遊戲

專案簡介

Digital Subcurrent (數位潛流) 是一個倉庫番類型推箱遊戲，透過 Unity 引擎開發的 2D 益智遊戲。遊戲結合了經典倉庫番推箱機制與資訊系統概念（指令擷取 IF、指令解碼 ID、執行 EX、記憶體存取 MEM、寫回 WB），玩家需要收集鑰匙碼（Keycodes）、推動箱子、避開陷阱並與終端機互動來解鎖出口。專案採用 C# 開發，整合動態過場效果、進度條系統、地圖生成器與物件控制邏輯。

核心理念

格子基礎移動系統：玩家與物件對齊格子中心，精準的位置計算
邏輯推理挑戰：結合推箱子與收集要素，需策略性規劃移動路徑
資訊系統教育：關卡設計融入 CPU 五階段概念（IF/ID/EX/MEM/WB）
流暢過場體驗：黑屏淡入淡出、進度條動畫、場景轉換管理

團隊協作

本專案為課程作業協作開發，團隊成員包含：

我（專案負責人）：負責核心遊戲邏輯、系統架構設計、物件控制、UI 與場景管理
@lin0813you：協助引擎開發與遊戲機制構想
@calculusfkyou：協助引擎開發與遊戲機制構想

我的職責

作為專案的主要開發者，我負責：

系統架構設計

設計單例模式遊戲管理器（GameManager Singleton）
實作矩陣基礎地圖系統（objectMatrix + floorMatrix）
設計關卡載入器（LevelLoader）與場景轉換管理
建立狀態堆疊系統（Stack<GameState>）支援撤銷功能

核心遊戲邏輯開發 (約 2,062 行 C#)

GameManager.cs (262 行)：
- 矩陣管理：objectMatrix（物件層）、floorMatrix（地板層）
- 碰撞檢測：PlayerTryMove()、BoxTryMove()
- 狀態管理：SaveState()、RestoreState()
- 物件查詢：HasBox()、GetBox()、FindPlayerPosition()
PlayerController.cs (223 行)：
- 格子移動系統：TryMove()、MoveTowardsTarget()
- 輸入處理：HandleMovement()（WASD 控制）
- 動畫控制：Animator 方向與移動狀態
- 鑰匙管理：hasKey 布林值追蹤
- 箱子推動邏輯：呼叫 BoxController.TryMove()
LoadMapInfo.cs (177 行)：
- 地圖資料載入：ReadMapInfo()
- 物件實例化：InstantiateObjects()
- 矩陣轉換：將文字地圖轉為 int[,] 陣列
- 位置計算：MatrixToWorld()、WorldToMatrix()
DialogueManager.cs (155 行)：
- 對話系統：DisplayNextSentence()
- 打字機效果：TypeSentence() 協程
- 對話佇列管理：Queue<string>
TransitionManager.cs (126 行)：
- 場景過場：FadeToBlack()、FadeFromBlack()
- 進度條控制：UpdateProgress()
- 協程管理：LoadSceneAsync()

物件控制系統

BoxController.cs (66 行)：
- 箱子推動：TryMove()
- 平滑移動動畫：MoveTowardsTarget()
- 與 GameManager 互動確認移動合法性
TerminalController.cs (51 行)：
- 終端機互動：OnTriggerEnter2D()
- 門解鎖邏輯：檢查玩家是否收集所有鑰匙
KeyController.cs：
- 鑰匙拾取：碰撞檢測
- 銷毀物件：Destroy(gameObject)
HoleController.cs (44 行)：
- 陷阱機制：偵測箱子掉入洞中
- 遊戲失敗觸發

UI 與場景管理

LevelLoader.cs (94 行)：
- 關卡載入協程：LoadLevel()
- 地圖生成器整合
- 過場動畫觸發
StoryManager.cs (83 行)：
- 劇情觸發器管理
- 對話系統整合
SceneManager.cs (51 行)：
- 場景切換：LoadScene()
- 遊戲重啟：RestartLevel()
PauseMenu.cs (64 行)：
- 暫停選單：Time.timeScale 控制
- 音效開關
- 返回主選單

美術與動畫整合

TextMesh Pro 字型渲染
Sprite 動畫控制（玩家四方向動畫）
Tile Palette 地圖繪製
UI Materials 特效

核心功能

1. 格子移動系統

精準對齊：
- 玩家與物件始終對齊格子中心（gridSize = 1x1）
- 使用 Vector2.Lerp() 實現平滑移動動畫
- moveSpeed 控制移動速度
碰撞檢測：
- 矩陣基礎檢測：objectMatrix[y, x]
- 邊界檢測：IsOutOfBounds()
- 物件層級：牆壁 (-1)、空地 (0)、玩家 (1)、箱子 (2-9)、門 (-2)

2. 推箱子機制

箱子移動規則：
- 玩家推動箱子至相鄰空格
- 箱子前方必須為空地或洞
- 箱子無法推動其他箱子
- 箱子掉入洞中會消失（觸發 HoleController）
策略挑戰：
- 需規劃箱子移動路徑避免阻擋自己
- 避免將鑰匙箱推入洞中導致失敗

3. 鑰匙與終端機系統

鑰匙收集：
- 玩家碰觸 KeyController 自動拾取
- hasKey 布林值記錄持有狀態
- 可能需要收集多把鑰匙（依關卡設計）
終端機互動：
- 檢查玩家是否擁有所有鑰匙
- 解鎖門（objectMatrix 中的 -2）
- 觸發 doorUnlocked = true

4. 地圖生成系統

矩陣架構：

int[,] objectMatrix; // 物件層（玩家、箱子、門）
int[,] floorMatrix;  // 地板層（普通地板、洞）

地圖載入流程：
1. 讀取文字格式地圖檔案（ReadMapInfo）
2. 解析為整數矩陣
3. 實例化對應 Prefab（InstantiateObjects）
4. 設定物件位置（MatrixToWorld 轉換）
動態生成：
- 支援任意大小地圖
- 自動計算 offset 居中顯示

5. 狀態管理與撤銷系統

GameState 快照：

class GameState {
    int[,] objectMatrix;
    int[,] floorMatrix;
    Vector2Int playerPosition;
    bool doorUnlocked;
}

狀態堆疊：
- SaveState()：每次移動前儲存
- RestoreState()：撤銷功能（Undo）
- Stack<GameState> 資料結構

6. 過場與載入系統

TransitionManager：
- 黑屏淡入：FadeToBlack()（1 秒協程）
- 黑屏淡出：FadeFromBlack()
- CanvasGroup.alpha 控制透明度
進度條系統：
- 圓形進度條（ProgressBarCircle）
- Image.fillAmount 動態更新
- 顯示關卡載入進度
非同步載入：
- SceneManager.LoadSceneAsync()
- allowSceneActivation 控制啟動時機

7. 對話系統

DialogueManager：

對話佇列：Queue<string> sentences

打字機效果：

IEnumerator TypeSentence(string sentence) {
    foreach (char letter in sentence.ToCharArray()) {
        dialogueText.text += letter;
        yield return new WaitForSeconds(0.05f);
    }
}

繼續對話：空白鍵或滑鼠點擊

8. 音效系統

AudioManager：
- 音效播放：PlaySound()
- 背景音樂管理
- 音量控制
音效觸發：
- 玩家移動音效
- 箱子推動音效
- 鑰匙拾取音效
- UI 點擊音效

使用技術

遊戲引擎

Unity 6000.0.26f1：遊戲引擎
C# 9.0：程式語言
Universal Render Pipeline (URP)：渲染管線

Unity 核心系統

Physics2D：2D 碰撞檢測（Collider2D, Rigidbody2D）
Animator：角色動畫控制
Coroutines：非同步操作（移動、載入、對話）
SceneManagement：場景載入與切換
Input System：玩家輸入處理（InputSystem_Actions.inputactions）

UI 框架

Unity UI (uGUI)：按鈕、文字、圖片、畫布
TextMesh Pro：高品質文字渲染
CanvasGroup：UI 淡入淡出效果

資料結構與設計模式

Singleton Pattern：GameManager、TransitionManager
Stack<T>：狀態堆疊（撤銷功能）
Queue<T>：對話佇列
二維陣列 (int[,])：地圖矩陣

美術資源

Tile Palette：2D 地圖繪製工具
Sprite Animation：2D 角色動畫
Audio Mixer：音效混音器

開發工具

Visual Studio 2022：IDE
Git：版本控制
GitHub：程式碼託管

專案狀態

當前版本：1.0 (課程作業完成版)

開發時間：2024 年（遊戲設計課程）

功能完成度

✅ 已完成：
- 完整的格子移動系統
- 推箱子核心機制
- 鑰匙收集與終端機互動
- 地圖矩陣生成系統
- 狀態堆疊與撤銷功能
- 過場動畫與進度條
- 對話系統（打字機效果）
- 音效系統
- 暫停選單
- 主選單與關卡選擇
- 劇情觸發器
- 多個關卡設計
📋 課程結束後可能不再維護：
- 新關卡設計
- 更多謎題機制
- 成就系統
- 關卡編輯器

開發挑戰與收穫

1. 格子對齊系統

挑戰：如何確保玩家與物件始終對齊格子中心？

解決方案：

使用 Vector2.Lerp() 平滑移動：

void MoveTowardsTarget() {
    transform.position = Vector2.Lerp(
        transform.position, 
        targetPosition, 
        moveSpeed * Time.deltaTime
    );
    if (Vector2.Distance(transform.position, targetPosition) < 0.01f) {
        transform.position = targetPosition; // 精準對齊
        isMoving = false;
    }
}

目標位置計算：targetPosition = currentPosition + direction * gridSize
移動完成後重置 isMoving 旗標

收穫：

理解 Lerp 平滑插值原理
掌握格子座標與世界座標轉換
學習協程控制移動流程

2. 矩陣基礎碰撞檢測

挑戰：如何用矩陣實現高效的碰撞檢測？

解決方案：

設計雙層矩陣架構：

objectMatrix[y, x]:
  -1: 牆壁
   0: 空地
   1: 玩家
   2-9: 箱子
  -2: 門

floorMatrix[y, x]:
   0: 普通地板
   1: 洞

移動前檢測：

Vector2Int targetPos = playerPos + direction;
if (IsOutOfBounds(targetPos) || 
    objectMatrix[targetPos.y, targetPos.x] < 0 || 
    floorMatrix[targetPos.y, targetPos.x] == 1) {
    return false; // 無法移動
}

收穫：

理解矩陣在遊戲開發中的應用
掌握二維陣列索引技巧
學習分層設計（物件層 + 地板層）

3. 狀態堆疊與撤銷功能

挑戰：如何實現 Undo 功能保存遊戲狀態？

解決方案：

使用 Stack<GameState> 堆疊：

void SaveState() {
    GameState state = new GameState {
        objectMatrix = (int[,])objectMatrix.Clone(),
        floorMatrix = (int[,])floorMatrix.Clone(),
        playerPosition = playerMatrixPosition,
        doorUnlocked = doorUnlocked
    };
    stateStack.Push(state);
}

void RestoreState() {
    if (stateStack.Count > 0) {
        GameState state = stateStack.Pop();
        objectMatrix = state.objectMatrix;
        // ... 還原其他狀態
    }
}

收穫：

理解 Stack LIFO（後進先出）資料結構
掌握深拷貝（Clone）與淺拷貝差異
學習快照模式（Memento Pattern）

4. 協程非同步載入

挑戰：如何實現流暢的場景載入體驗？

解決方案：

協程 + 非同步載入：

IEnumerator LoadSceneAsync(string sceneName) {
    yield return StartCoroutine(FadeToBlack());
    
    AsyncOperation asyncLoad = SceneManager.LoadSceneAsync(sceneName);
    asyncLoad.allowSceneActivation = false;
    
    while (!asyncLoad.isDone) {
        float progress = Mathf.Clamp01(asyncLoad.progress / 0.9f);
        UpdateProgress(progress);
        
        if (asyncLoad.progress >= 0.9f) {
            asyncLoad.allowSceneActivation = true;
        }
        yield return null;
    }
    
    yield return StartCoroutine(FadeFromBlack());
}

收穫：

理解協程（Coroutine）運作原理
掌握 AsyncOperation 非同步載入
學習 yield return 控制流程

5. 打字機對話效果

挑戰：如何實現逐字顯示的對話效果？

解決方案：

IEnumerator TypeSentence(string sentence) {
    dialogueText.text = "";
    foreach (char letter in sentence.ToCharArray()) {
        dialogueText.text += letter;
        yield return new WaitForSeconds(0.05f); // 每個字延遲 0.05 秒
    }
}

收穫：

掌握 foreach 遍歷字元陣列
理解 WaitForSeconds() 協程延遲
學習 UI 文字動態更新

6. Singleton 模式應用

挑戰：如何確保 GameManager 只有一個實例？

解決方案：

public class GameManager : MonoBehaviour {
    public static GameManager Instance;
    
    void Awake() {
        if (Instance == null) {
            Instance = this;
        } else {
            Destroy(gameObject);
            return;
        }
        // DontDestroyOnLoad(gameObject); // 跨場景持續
    }
}

收穫：

理解單例模式（Singleton Pattern）
掌握 Awake() 生命週期
學習 DontDestroyOnLoad() 用法

專案亮點

技術創新

✅ 矩陣基礎碰撞檢測系統（高效能）
✅ 狀態堆疊撤銷機制（Stack<GameState>）
✅ 協程驅動的流暢過場動畫
✅ 雙層矩陣設計（物件層 + 地板層）

遊戲設計

✅ 結合推箱子與收集要素
✅ 資訊系統概念融入關卡設計（IF/ID/EX/MEM/WB）
✅ 劇情對話系統（打字機效果）
✅ 直覺的 WASD 控制

工程實務

✅ Singleton Pattern 管理全域狀態
✅ 協程（Coroutine）處理非同步操作
✅ 模組化腳本設計（29 個 C# 腳本）
✅ 清晰的程式碼架構

學習成果

✅ 深入理解 Unity 2D 遊戲開發
✅ 掌握格子移動系統實作
✅ 學習狀態管理與資料結構應用
✅ 實作完整的解謎遊戲

應用程式執行截圖

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專案簡介

核心理念

團隊協作

我的職責

系統架構設計

核心遊戲邏輯開發 (約 2,062 行 C#)

物件控制系統

UI 與場景管理

美術與動畫整合

核心功能

1. 格子移動系統

2. 推箱子機制

3. 鑰匙與終端機系統

4. 地圖生成系統

5. 狀態管理與撤銷系統

6. 過場與載入系統

7. 對話系統

8. 音效系統

使用技術

遊戲引擎

Unity 核心系統

UI 框架

資料結構與設計模式

美術資源

開發工具

專案狀態

當前版本：1.0 (課程作業完成版)

功能完成度

開發挑戰與收穫

1. 格子對齊系統

2. 矩陣基礎碰撞檢測

3. 狀態堆疊與撤銷功能

4. 協程非同步載入

5. 打字機對話效果

6. Singleton 模式應用

專案亮點

技術創新

遊戲設計

工程實務

學習成果

應用程式執行截圖