3D游戏引擎入门课程——概述

写在前面

本专栏内容均为学堂在线慕课《3D游戏引擎架构设计基础》中的内容。个人将其转化成文字和图片的版本（个人更加喜欢文字版本的教程，阅读速度更快很多），方便查阅。
原课程链接：3D游戏引擎架构设计基础。
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导图

课程思维导图：

大图查看链接：高清版
因此，本专栏将根据导图的索引，分为7个章节。

索引

• 概述
• 场景管理
• 资源管理
• 场景渲染
• 角色动画
• 事件处理与脚本语言
• 内存管理

概述

游戏引擎概述

定义：如果把游戏开发中的核心基础功能独立抽象出来，供游戏开发者调用，这样的组件被称为游戏引擎。使用游戏引擎开发游戏，能够提高游戏的开发效率和质量。在早期的游戏开发中，设计者们逐步地、不断地抽取出游戏设计的公共组件，将这些功能抽象化、模块化，形成了游戏引擎。随着游戏开发的不断成熟，游戏引擎的功能已经越来越强大。

其中开源的游戏引擎包括，Unreal Engine 4，OGRE，Panda3D等，流行的商业游戏引擎包括，Unity等。下文将主要通过OGRE和Panda3D进行举例。

游戏引擎框架概述

游戏引擎的需求分析，即游戏引擎应该包含的功能。

其中环境需求包括：

• 目标硬件

• 设备驱动

• 操作系统

• 第三方软件包和中间件

• 支撑引擎的平台独立层

功能需求包括：

• 引擎的核心基础模块

• 引擎资源管理

• 引擎场景管理和图形渲染

• 角色动画

• 声音

• 物理和碰撞检测

• 人工智能

• 图形用户界面GUI

• 脚本处理等

游戏引擎的设计原则包括：功能完善（多），运行效率高（快），性能稳定（好），同时具备良好的扩展性。

游戏引擎的架构设计，应将以下内容按照一定的方式组合在一起：

• 基础平台的支撑组件

• 第三方的基础库：数据运算、图形处理、数据结构等

• 引擎功能（如上面功能需求所述）

游戏引擎层次化组织架构：

功能游戏

功能游戏的分类：

游戏引擎中的设计模式

创建型模式：

• 单例模式：系统中只存在一个实例，一般是全程存在的。

• 抽象工厂模式：为创建若干个有关联的工厂类提供接口，是抽象类，无需制定具体类。

• 工厂模式：提供若干个有关联对象的接口，是具体类，可以实例化。

结构性模式：

• 适配器模式：将一个类的接口转换成所希望的另外一个类的接口。让原本因接口不兼容而不能一起使用的那些类可以一起工作。通过该模式可以为第三方的基础库定义统一的接口。

行为性模式：

• 迭代器模式：顺序访问一个聚合对象中的各个元素，但不需要了解该对象的内部表示。

• 观察者模式：由多个观察者对象同时监听某个主体，当主体对象发生变化时，通知所有的观察者，并做成响应。

• 访问者模式：将一些操作封装，并施加于某种数据结构元素上，当修改封装的操作时，不会影响被施加的数据结构，即可以将不稳定的方法和稳定的数据结构隔离。如，将渲染算法封装为访问者模式的类，可将方法和数据隔离，如果某个数据结构的某个算法发生改变，则只需要修改算法，而不影响数据结构的元素。

文档链接

[金山文档] 3D游戏引擎基础.doc