火场逃生三维教育游戏游戏项目组.ppt

火场逃生三维教育游戏游戏项目组｜引擎调研报告火场逃生三维教育游戏游戏项目组｜引擎调研报告3D 游戏引擎介绍报告l开篇Ø支持DirectX技术的最新三维游戏引擎CryEngine2性能演示§孤岛危机阳光衍射，柔和粒子，环境完全交互等效果演示（30秒）§容积云(Volumetric Clouds)：§球谐(Spherical Harmonics)§柔和阴影(Soft Shadows)§柔和粒子(Soft Particles)§逆光(Backlighting)§焦散(Caustics)：§阳光衍射(sunrays)§HDR(High Dynamic Lighting):§运动模糊(Motion Blur)：§景深(Depth of Field):一、3D 游戏引擎的起源l（一）、起源§自Doom（毁灭公爵）以来我们在三维游戏上已经走了很远Doom 不只是一款伟大的游戏，它同时也开创了一种新的游戏编程模式：游 戏 “引擎” 这种模块化，可伸缩和扩展的设计观念可以让游戏玩家 和程序设计者深入到游戏核心，用新的模型，场景和声音创造新的游 戏， 或向已有的游戏素材中添加新的东西大量的新游戏根据已经 存在的游戏引擎开发出来，而大多数都以ID公司的Quake（雷神之锤 ）引擎为基础， 这些游戏包括了现在最流行的网络对战游戏的 Counter Strike，还有些游戏使用了Unreal Tournament（虚幻竞 技场）引擎。

事实上， “游戏引擎” 已经成为游戏设计者和游戏玩家 的标准用语一、3D 游戏引擎的起源l（二）、什么是引擎？§我们可以把游戏的引擎比作赛车的引擎，玩家所体验到的剧情、关卡 、美工、音乐、操作等内容都是由游戏的引擎直接控制的，它扮演着 中场发动机的角色，把游戏中的所有元素捆绑在一起，在后台指挥它 们同时、有序地工作简单地说，引擎就是“用于控制所有游戏功能 的主程序，从计算碰撞、物理系统和物体的相对位置，到接受玩家的 输入，以及按照正确的音量输出声音等等§经过不断的进化，如今的游戏引擎已经发展为一套由多个子系统共同 构成的复杂系统，从建模、动画到光影、粒子特效，从物理系统、碰 撞检测到文件管理、网络特性，还有专业的编辑工具和插件，几乎涵 盖了开发过程中的所有重要环节 一、3D 游戏引擎的起源l（三）、引擎的基本组成§(1).动画系统可以分为两种：一是骨骼动画系统，二是模型动画系统 ，前者用内置的骨骼带动物体产生运动，比较常见，后者则是在模型 的基础上直接进行变形引擎把这两种动画系统预先植入游戏，方便 动画师为角色设计丰富的动作造型 §(2).物理系统，这可以使物体的运动遵循固定的规律，例如，当角色 跳起的时候，系统内定的重力值将决定他能跳多高，以及他下落的速 度有多快，子弹的飞行轨迹、车辆的颠簸方式也都是由物理系统决定 的。

碰撞探测是物理系统的核心部分，它可以探测游戏中各物体的物 理边缘当两个3D物体撞在一起的时候，这种技术可以防止它们相 互穿过，这就确保了当你撞在墙上的时候，不会穿墙而过，也不会把 墙撞倒，因为碰撞探测会根据你和墙之间的特性确定两者的位置和相 互的作用关系一、3D 游戏引擎的起源l（三）、引擎的基本组成§(3).渲染是引擎最重要的功能之一，当3D模型制作完毕之后，美工会 按照不同的面把材质贴图赋予模型，这相当于为骨骼蒙上皮肤，最后 再通过渲染引擎把模型、动画、光影、特效等所有效果实时计算出来 并展示在屏幕上渲染引擎在引擎的所有部件当中是最复杂的，它的 强大与否直接决定着最终的输出质量§(4).引擎还有一个重要的职责就是负责玩家与电脑之间的沟通，处理 来自键盘、鼠标、摇杆和其它外设的信号如果游戏支持联网特性的 话，网络代码也会被集成在引擎中，用于管理客户端与服务器之间的 通信一、3D 游戏引擎的起源l（四）、3D游戏引擎的核心Ø(1).渲染器（核心）§(A). 应用程序/ 场景§ 场景/ 几何数据库遍历§ 对象的运动，观察相机的运动和瞄准§ 对象模型的动画运动§ 3D 世界内容的描述§ 对象的可见性检查，包括可能的遮挡剔除§ 细节层次的选择 (LOD)一、3D 游戏引擎的起源l（四）、3D游戏引擎的核心Ø(1).渲染器（核心）§(B). 几何§ 变换 (旋转，平移， 缩放)§ 从模型空间到世界空间的变换 (Direct3D)§ 从世界空间到观察空间变换§ 观察投影§ 细节接受/ 拒绝 剔除§ 背面剔除 (也可以在后面的屏幕空间中做)§ 光照§ 透视分割 - 变换到裁剪空间§ 裁剪§ 变换到屏幕空间一、3D 游戏引擎的起源l（四）、3D游戏引擎的核心Ø(1).渲染器（核心）§(C). 三角形生成§ 背面剔除 ( 或者在光照计算之前的观察空间中完成)§ 斜率/ 角度计算§ 扫瞄线变换§(D). 渲染 / 光栅化§ 着色§ 纹理§ 雾§ Alpha 透明测试§ 深度缓冲§ 抗锯齿 (可选择的)§ 曲面片（高次表面） § 显示一、3D 游戏引擎的起源l（五）、3D游戏引擎的设计要素Ø设计要素－对光照和纹理的处理 §世界的灯光§顶点光照§顶点着色 ( Gouraud 着色)§Phong 着色§照明映射§混合照明§裁剪运算§三角形生成阶段§纹理与MIP映射（多纹理映射）§多重纹理与凹凸映射 §凹凸贴图§高速缓存抖动§纹理压缩 一、3D 游戏引擎的起源l（五）、3D游戏引擎的设计要素Ø设计要素－对内存使用，特效和API§颜色深度§显存§分辨率§雾§体积雾§Alpha 测试§纹理Alpha混合§模板阴影§深度测试§抗锯齿§顶点与像素着色§API §DirectX与OpenGL一、3D 游戏引擎的起源l（五）、3D游戏引擎的设计要素Ø设计要素－模型与动画，细节级别§角色建模与动画§骨骼模型系统§网格的系统§具有层次的骨骼系统§动画混合§反向运动学§LOD几何系统一、3D 游戏引擎的起源l（五）、3D游戏引擎的设计要素Ø设计要素－物理，运动，效果§世界建造§3DMax/Maya建造关卡§BSP(二叉空间分割) §PVS(潜在可视集像)§游戏物理学§碰撞检测§效果系统§过程shader§粒子系统一、3D 游戏引擎的起源l（五）、3D游戏引擎的设计要素Ø设计要素－声音系统，音频APIs§EAX声音扩展§OpenAL§Miles声音系统§Eagle编辑器产生声音地图§位置的声音§DirectSound§Music Tracks in Games（游戏中的音轨）§MP3格式一、3D 游戏引擎的起源l（五）、3D游戏引擎的设计要素Ø设计要素－网络和连线游戏环境§网络游戏§Internet§TCP/IP§TCP和UDP的选择§客户端预测§延迟问题§包大小§智能数据传输§反作弊一、3D 游戏引擎的起源l（五）、3D游戏引擎的设计要素Ø设计要素－脚本系统§脚本系统§剪辑场景§脚本和人工智§多重线索§控制复杂度§可视化脚本系统一、3D 游戏引擎的起源l（五）、3D游戏引擎的设计要素Ø设计要素－现成产品与定做的游戏引擎设计工具§现成产品与定做的设计工具§引擎选择§插件§自制工具§游戏控制机制§实体和照相机§武器系统一、3D 游戏引擎的起源l（五）、3D游戏引擎的设计要素Ø设计要素－人工智能和导航（路径发现）§人工智能（AI）§NPC角色§世界导航§局部导航§人工智能和角色动画§平衡§游戏规则二、主流3D游戏引擎介绍l（一）、 主流商业引擎Ø(Doom-Quake, Unreal，Lithtech）Ø这些主流引擎在行业内应用极为广泛，价格对于普通的开发团队 来说也是相当昂贵的。

这些引擎一般都可以免费下载开发工具， 有的还有部分Source Code（源代码）下载或者买一个这些引 擎作的游戏就附带了开发工具，可以在上面开发新的MOD（改造 版）但是不能开发商业游戏一般免费的版权协议比较苛刻， 往往是在上面开发的游戏或者MOD版权属于原游戏公司或者其有 优先商业化的权利二、主流3D游戏引擎介绍l（一）、 主流商业引擎Ø(1). Doom-Quake§支持Windows，Linux，MacOS(X)平台现在的版本采用OpenGL 渲染这个是最有名的引擎吧其主开发人员是三维引擎“教父“级别 的人物John Carmack现在还在开发的Doom3引擎所有地方采用 实时光影，效果一流但是对室外场景支持不好，场景组织还是 BSP+Portal作单机fps和冒险游戏是不错的授权金250K$左右§代表作有Doom-Quake系列游戏，HalfLife，CS，重返德军司令部 ，荣誉勋章等等二、主流3D游戏引擎介绍l（一）、 主流商业引擎Ø(1). Doom-Quake［游戏（半条命）截图］二、主流3D游戏引擎介绍l（一）、 主流商业引擎Ø(2). Unreal系列Ø支持Windows, Linux, MacOS，PS2，XBOX，NGC平台。

可能 是授权最多的引擎开发工具十分强大，引擎整体架构比较合理 现在的授权金在200K$左右Ø代表作有Unreal系列，Ubi的的很多游戏，网络游戏《天堂II》等二、主流3D游戏引擎介绍l（一）、 主流商业引擎Ø(2). Unreal系列［ubi《索尼克大冒险》游戏截图］二、主流3D游戏引擎介绍l（一）、 主流商业引擎Ø(3). LithTech系列 D3D渲染引擎，Windows平台授权金在75k$~250k$ Ø代表作有无人永生等 二、主流3D游戏引擎介绍l（一）、 主流商业引擎Ø(3). LithTech系列［无人永生II游戏截图］二、主流3D游戏引擎介绍l（一）、 主流商业引擎Ø(4). Source系列Ø代表作：HalfLife 2（半条命2）§Halflife2 HDR效果（High Dynamic Range，高动态范围 ）演示§Halflife2 物理系统效果（使用了Havok的引擎效果）演示（3分钟）§Halflife2引擎综合效果演示（2分钟）二、主流3D游戏引擎介绍l（一）、 主流商业引擎Ø(5). CryEngine系列Ø代表作：孤岛危机§孤岛危机体积云，景深控制，运动模糊等效果展示（1分钟）§孤岛危机阳光衍射，柔和粒子，环境完全交互等效果演示（30秒）§孤岛危机河流及水效果演示（30秒）二、主流3D游戏引擎介绍l（二）、高性价比主流引擎Ø(1).Torque引擎§引擎介绍： TGE引擎是美国的一个引擎，只需花费100美元即可获得这个引 擎，支持opengl和d3d,而且对网络支持也很好。

§支持的开发语言：支持Visual C++ 6.0 支持脚本语言二、主流3D游戏引擎介绍l（二）、适合教育游戏开发的高性价比主流引擎Ø(1).Torque引擎§引擎特征：1适合快速开发（快速搭建3d程序） 2完全支持 DirectX8.1和DirectX9 ,D3D3支持硬件 T&L技术（用于实现动态水面效果） 4DirectX硬件灯光渲染 5支持BSP地图格式，支持3DS, X, MDL, MD2, MD3格式 6优化顶点渲染 7支持动画材质脚本系统8大自然环境支持烟雾、动态的云、天空（天空盒）、星星9支持DOT3纹理帖图（凹凸帖图，Dump Texture）10支持物体的动态阴影11支持2D渲染（平面UI接口） 12支持高级碰撞检测13动画系统 二、主流3D游戏引擎介绍l（二）、适合教育游戏开发的高性价比主流引擎Ø(1).Torque引擎（水效果图1）二、主流3D游戏引擎介绍l（二）、适合教育游戏开发的高性价比主流引擎Ø(1).Torque引擎（水效果图2）二、主流3D游戏引擎介绍l（二）、适合教育游戏开发的高性价比主流引擎Ø(1).Torque引擎（官方网站）§。