数字媒体技术在游戏开发中的应用

摘要：本文介绍了数字媒体技术在游戏开发的应用，随着人们生活水平的不断提高，人们也将物质上的追求转变为精神上的享受，游戏则是基于物质需求之上的一种精神上的需求。当然游戏的开发离不开数字媒体技术的应用。数字媒体技术不光应用到各个领域，也让游戏方面带来巨大改变，由起初的二维图像演变为三维图像，由起初的手柄控制到现在的VR虚拟现实的广泛应用。此文将根据数字媒体技术在游戏开发中的应用进行详细说明。

关键词：数字媒体技术，游戏开发，实时渲染技术，游戏AI应用

1.引言

数字媒体技术的不断发展，也使得游戏发生了巨大的改变，其中体现最为明显就是游戏的画质与游戏的智能性。相比于传统游戏，数字媒体技术赋予游戏更多的趣味性，使玩家获得更好的游戏体验。游戏的开发者熟练运用数字媒体技术，

将会使游戏的研究开发上升到更广阔的发展空间。有利于带动游戏产业链的稳定发展。

2.正文

我们所熟知的3D游戏场景中那接近现实生活的生动画面都是依赖数字媒体技术中的实时渲染技术来完成的，实时渲染技术无疑是新时代下游戏必不可少的一样东西。举个简单的例子，比如游戏中的光线、阴影、雾等都是通过实时渲染来实现的，有些渲染效果堪比电影（如图1）比如以游戏画面著称的GTA5（Grand Theft Auto V）。

图1

下面我们以该游戏为例探讨游戏中数字媒体技术的应用。GTA5中的游戏引擎可以渲染世界尽头距离最远的山脉，绵延不绝。游戏中你甚至可以看得见街道上的细小光照或者远方的建筑群。当然我们所赞美的游戏画面并不是轻易能做出来的。游戏中有大量的静态光源与动态光源。如何做好光线效果是数字媒体技术行业要解决的问题之一，这里面涉及到延迟渲染与可见性判断等问题，比如光的反射就是一个非常庞大的运算，一个光源散发很多光束，光束从光源的位置出发，碰到物体则会继续反弹。我们都知道，光的速度非常快，大约每秒钟30万公里，所以光源开启的那一刻，这些光束不知道已经反弹多少回了，不同材质折射，反射光时是不同的，所以会涉及到多种方程进行运算。当然上述我们只是涉及到了一个光源，如果涉及到多个光源，你可以想象光的运算本身有多复杂。对于电脑运算来说，光的模拟是则是一种算法a，而光运算本身是一个无限值，所以电脑运算次数越多，光的模拟就会越接近现实，而一般情况下基于电脑本身运算能力有限，所以光的运算并不能像真实的世界一样，但随着科技的不断发展，电子计算机的运算能力不断提升，实时渲染技术也越来越成熟，未来实时渲染技术一定能做到所见到的，既是真实，也是虚幻。

上面我们提到游戏中的渲染可以渲染世界尽头的山脉。那么广阔的区域同时出现在一帧画面中，这里面就会涉及到渲染的另一个技术——多边形网格弱化。虽然画面中看起来一个小块，但在实际游戏中这一块区域是非常广阔的。，包括了各类的建筑物如果设计师在远景中进行渲染这些内容，将会产生大量的Draw-Call以及多边形，于是GTA5的设计师采用了漫反射网格处理来降低网格组件精度。而这一切现如今并不能完全自动化处理，需要美术师花费几天时间来手动微调网格。

官方数据GTA5游戏地图路面面积为98平方英里（252平方公里）*（不包含水域面积）。如此大的地图不光要完成表面建筑还要完善地图中的人物车辆等。相比与地图更难完成的是如何赋予游戏中人物一些智能。比如说游戏中的玩家或者系统造成的车祸，这种效果并不能通过预演来实现的，而是通过交互来完成的。

这就是涉及到数据媒体技术中的数据处理与交互。GTA5游戏中在不同时间不同地点的车流量是模拟现实生活中洛杉矶的交通数据来实现的。当然为了更加真实，游戏开发人员在游戏细节上下足了功夫，比如游戏中会偶尔出现行人闯红灯现象甚至一些车辆故意超车现象。当然这些东西全靠数字媒体技术里的另一个方面—人工智能。

游戏AI基本上是AI学术研究的第4个研究方向。人工智能在游戏中的应用会很大力度的增加游戏的娱乐性，游戏中的单位无外乎分为玩家、NPC、怪物这几种。其中 AI是与三类实体产生交集的游戏模块之一。例如我们平时玩的游戏中的怪物就很好的向我们展示了游戏中AI的运用。大部分情况下怪物会在游戏地图中漫无目的转圈子，但一旦玩家进入怪物所识别的范围，怪物会锁定玩家开始进行攻击。当玩家攻击怪物导致怪物血量（HP）下降到一个限度，怪物则会开始逃跑，当逃出玩家视野之后怪物又重复进行一开始的行为，即漫无目的的转圈子。这就是一个简单的游戏机制，虽然表面上容易就能理解，但实际操作起来却不是那么简单，其中会涉及到大量的逻辑关系去处理层级关系（图2）。如何平衡AI与玩家也是一个问题。AI太弱会让玩家认为该游戏毫无挑战性而AI太强玩家无法战胜会导致玩家赢少输多而流失。另外很多玩家是无法接受80%以下的胜率，玩家匹配无法满足需求。所以无论是LOL还是Dota2都会有部分人热衷于人机对战。可以这么理解AI，AI就是一群拿着剧本配合玩家的演员。好的游戏AI并不是聪明到让玩家诧异甚至无法战胜，而是让玩家能够摸索出一些规律，通过玩家安排战术战胜AI。

图2

当然未来游戏AI的发展方向并不是呆在游戏中做一个NPC。英伟达公司认为游戏行业即将进入一个新的AI时代--用AI来辅助设计和开发游戏，而且质量并不亚于人工制作。英伟达应用深度学习研究部（Applied Deep Learning Research）副总裁布莱恩·卡坦萨罗称“简单来说，过去的AI就是规则和脚本，让AI照着你的设计行动，到后来有了决策树，更先进一些。”他认为AI可以帮助开发者生成音画素材，甚至剧情、任务机制等。举个例子，大型游戏的一个特点就是画面精美，但这会耗费巨大的人力与财力。上文中我们提到的GTA耗费了。

大约2.68亿美金。许多中小型公司很难拥有如此大量的资金去花费在一个游戏项目上。所以中小型公司做出的游戏在视觉效果上往往不尽如人意。英伟达公司展示一项名叫2Shot的技术，让开发者更轻松的从真实世界中取材，并将此应用到游戏之中。该技术只需要对实物拍照取样，计算机对其进行自动处理，几分钟后即可生成相应素材。据材料现实，2Shot的生成素材质量已经达到工业水平。这会让游戏开发制作变得更加简单。

数字媒体技术推动了整个游戏行业的发展，不论是从直观的游戏画面还是内在的游戏系统上，都发生了翻天覆地的变化。数字媒体技术已经成了游戏产业中不可或缺的一部分，甚至是整个游戏行业的支柱。而游戏产业又是一个相当大的市场份额。据《2017年中国游戏行业发展报告》显示2017年，中国游戏行业整体营业收入约2089.6亿元，同比增长23.1%。而中国电竞赛事持续火爆，比如在鸟巢举办的LOL（英雄联盟）世界总决赛，此类赛事推动了电子竞技产业链的完善与成熟。而随着人们对游戏要求的越来越高，数字媒体技术将会更多的运用到游戏之中，以便用户获得更佳的游戏体验。

3.结论

数字媒体技术是一个涵括了多方面的一个专业，不仅涉及到图形图像还涉及到计算机编程与应用。随着数字媒体技术的发展，它被应用到各行各业，其中比较典型的就是游戏行业，数字媒体技术在原本游戏基础之上，提高了游戏画质，拓展了游戏类别，使游戏具有一定的艺术性，可以这样说：数字媒体技术赋予游戏以血肉，甚至灵魂，让游戏上升到一种精神享受。

参考文献

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