游戏引擎架构【笔记一】

这个系列只会记录部分内容，如果对内容感兴趣的可以直接看原书。

1.3 游戏引擎是什么

mod是指，一些特殊游戏玩家组成的小组，或小规模的独立游戏工作室，利用原开发商提供的工具箱修改现有的游戏，从而创作出新内容。

通常，游戏和其引擎之间的分界线是很模糊的。一些引擎有相当清晰的划分，一些则没有尝试把二者分开来。在一款游戏中，渲染代码可能特别“知悉”如何画一只妖兽；在另一款游戏中，渲染引擎可能只提供多用途的材质及着色功能，妖兽可能是完全由数据去定义的。

数据驱动架构或许可以用来分辨一个软件的哪些部分是引擎。哪些部分是游戏。若一个游戏包含硬编码逻辑或游戏规则，或使用特例代码区渲染特定种类的游戏对象，则复用该软件去制作新游戏就会变得困难的不行，因此，这里说的“游戏引擎”指的是可扩展的软件，而且不需要大量修改就能成为多款游戏软件的基础。

我们可以根据每个引擎的可复用性，把引擎放置于一个连续谱上：

1.4 不同游戏类型中的引擎差异

常见的游戏类型和各个类型的技术需求：

第一人称射击（FPS），FPS是开发技术难度极高的游戏类型之一，FPS游戏通常会注重技术：

• 高效的渲染大型三维虚拟世界
• 快速反应的摄像机控制及瞄准机制
• 玩家的虚拟手臂和武器的逼真动画
• 各式各样的手持武器
• 宽容的玩家角色运动及碰撞模型，通常使游戏有种“漂浮”的感觉
• 非玩家角色（如玩家的敌人或者同盟）有逼真的动画及智能
• 小规模在线多人游戏的能力（通常支持多至同时64位玩家在线），及无处不在的死亡竞赛模式

二元空间分割树（BSP tree）

在计算机科学中，二叉空间分割（Binary space partitioning，简称BSP）是一种通过使用超平面作为分割，递归细分空间为两凸集的算法。这个过程将空间细分转化为了树结构，即所谓的二叉空间分割树（BSP树）。

关于BSP树的更多内容可以见本人的另一篇博客：

https://blog.csdn.net/packdge_black/article/details/114681992?spm=1001.2014.3001.5501

平台及其他第三人称游戏：

“平台”游戏(platformer)指的是基于人物角色的第三人称游戏，在这类游戏中，主要的机制是在平台之间跳跃。

详细内容见维基百科

https://en.wikipedia.org/wiki/Platform_game

从技术上说，平台游戏可以和第三人称射击/动作/冒险游戏类型一起考虑。

第三人称游戏特别注重的技术如下：

• 移动平台、梯子、绳子、棚架及其他有趣的运动模式。
• 用来解密的环境元素。
• 第三人称的“跟踪摄像机”会一直注视玩家角色，也通常会让玩家用手柄右摇杆或鼠标旋转摄像机。
• 复杂的摄像机碰撞系统，以保证视点不会穿过背景几何物体或动态的前景物体。

格斗游戏：

格斗游戏（fighting game）通常使两个玩家控制角色在一个擂台互相对打。

https://en.wikipedia.org/wiki/Fighting_game

 

传统格斗游戏注重以下技术：

• 丰富的格斗动画。
• 准确的攻击判定。
• 能侦测复杂按钮及摇杆组合的玩家输入系统。
• 人群，或相对静态的背景。

由于这些游戏的三维世界比较小，而且摄像机一直位于动作的中心，以往这些游戏只有很少甚至不需要世界细分（world subdivision）或遮挡剔除。同样的，这些游戏不要求使用高阶的三维音频传播模型。

https://zhuanlan.zhihu.com/p/74936111

更尖端的格斗游戏，会把技术提升到另一个层次，这类作品有以下特点：

• 高清的角色图形，包括仿真的皮肤着色器（shader）。着色器模拟了表面下散射（subsurface scattering，SSS）及冒汗效果。
• 逼真的角色动画。
• 基于物理的布料及头发模拟。

竞速游戏：

包括所有以赛道上驾驶车辆或者其他载具为主要任务的游戏。关于这类游戏的子类别，可以见下面的链接：

https://en.wikipedia.org/wiki/Racing_game

竞速游戏通常是非常线性的，这比较像旧时的FPS游戏。但移动速度一般比FPS游戏快许多。因此，这类游戏经常使用非常长的走廊式赛道和环形赛道，有时加入一些可选分支或捷径。

典型竞速游戏有一下技术特性。

• 使用多种“窍门”去渲染遥远的背景，例如使用二维纸板形式的树木，山岳和山脉。
• 赛道通常切开成简单的二维区域，成为“分区(sector)"。这些数据结构用来实现渲染优化、可见性判断(visibility determination)，帮助非玩家操控车辆的人工智能及路径搜寻，以及解决很多其他技术问题。
• 第三人称视角摄像机通常追随在车辆背后，第一人称摄像机有时候会置于驾驶舱里。
• 如果赛道经过天桥底及其他狭窄空间，必须花精力防止摄像机和背景几何物体碰撞。

关于可见性判断(visibility determination)的相关内容可以见本人的另一篇博客：

https://blog.csdn.net/packdge_black/article/details/114876523

实施战略游戏：

实时策略(real-time strategy RTS)游戏类型可以认为是由《沙丘魔堡》奠定的。RTS通常不容许玩家改变视角以观看不同距离的景物。这个限制使开发者能在RTS渲染引擎上采用各种优化。

较老的同类游戏基于栅格(grid-based 或成为基于单元/cell-based)去构建游戏世界，并使用正射投影(即3个轴投影到屏幕时仍然是平行的。和透视投影相反，正射投影不会有远小近大的效果)，这两个技巧大大简化了渲染系统。

现在的RTS游戏也会使用透视投影及真三维世界，但这些游戏可能仍使用栅格排列系统，以保证作战单位和背景元素如建筑物能适当的对齐。

RTS游戏的惯用手法如下：

• 每个作战单位使用相对较低解析度的模型，使游戏能支持同时显示大量单元。
• 游戏的设计和进行是在高度场地形画面上展开的。
• 除了部署兵力，游戏通常准许玩家在地形上兴建新的建筑物。
• 用户互动方式通常为单击及以范围选取单元，再加上包含指令、装备、作战单元种类、建筑种类等的菜单及工具栏。

大型多人在线游戏：

MMOG定义为能同时支持大量玩家，一般来说，这些玩家会在非常大的持久世界里进行游戏(持久世界是指其状态能持续很长一段时间，比特定玩家每次玩的时间长很多)。

除了同时在线人数和持久性外，MMOG的游戏体验和小型的多人游戏是相似的。

MMOG的子类型有MMO角色扮演游戏(MMORPG)，MMO实时策略游戏(MMORTS)及MMO第一人称射击游戏。

MMOG的核心是一组非常强大的服务器。这些服务器维护游戏世界的权威状态，管理用户登入/登出，也会提供用户间文字对话或ip电话等服务。

其他游戏类型：

还有很多类型就不详细解释了：

• 体育游戏
• 角色扮演游戏
• 上帝模拟游戏
• 环境或社会模拟游戏
• 解密游戏
• 非电子游戏的移植，如象棋，卡牌游戏
• 基于网页的游戏
• 其他更多游戏类型