单位：中国传媒大学动画学院
主偠研究方向：计算机图形学、计算动画技术、游戏引?
引擎是图形函数在因特网上有很?引擎，其有一些还是免费的?有些商业化的引擎价格在美元到万美元之引擎需要用外部的开发系统?编写程序，使用最多的是是微软的。围绕引擎通过程来开发游戏具有?大的自由度，但也需要很多的经验、工作时间。
编程语言供了一种更加容易?编写应用程序方法因为你使用?是一种专门为游戏设计脚本语言来編写界面。这种语言不受引擎速度自由度的影响并?避免了使用“真正”程语言带来的问题z很多编程语言用——种比较容易学习的?言，但由于其落后的语言结果，所以并不合于编写大而复杂?游戏。比较适合于当&游戏开发需要的是于或者的语言。
创作游戏最简单的方法是使用创作系统—它们有自己的引擎并具备可视化编辑器?可以很快地创作一个游戏原型。当然了，有很简单的游戏才?能绕开编程，创作系&一般都提供脚本语#来进行编程或定制游戏利用创作系统，加上对独立引擎的编可以在很短的时?内创作一款游戏，很多大的游戏公司都开使用创作系统来开?游戏了。
一些简单的创作系统针对（），不提供或者只?供有限的脚本编程。尽管利用他们开发的游戏并没有什麼市场但果你不希望使用脚?或者不想让你的游戏&业化的话，也可以用他们来开发游戏而多数的创作系统可用来开发任何种类?游戏或者应用程序下面是一个当下流?的系统和引擎的对比表：
代表以被显示，但需要?三方工具来创建。
表示行或者销售游戏需?额外收费或履行特定的条件。
该表格基于年秋的各厂家说明不保证所有数据的正确性。如果有多种可版本选择价格?中的版本列出。列出的属性基于网站新的更新版本。
上表并不是要说明哪个系统更好即功能很相似，各系?之间在速度或稳定性&面也会有差距对你来说哪个系統更加出色主要取决于你的程、目标、个人倾×，当然还有你的预算。你可以通过分析屏截图、演示和使用?用版来决定你使用哪&系统。
渲染器是引擎的核心部分它完成将物体绘制屏幕上的任务。根?硬件使用法的不同可以分?和两种渲染器。渲染器通过图形库来使用硬件多卡支持这方法。而渲染器使用微软的库—&归并到操作系统中在老的卡上面，一般绘制速度较快一些在现代的卡上面，表现则哽加出色现在的版本只有一个，而版本有很多：
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基本的支持没有硬?&，整合于中
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与相似但具有?件&，整合于中
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有了重大改进支着銫器，整合于、、中
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和类似具有类的着色器语言?整合于中
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在一个物体被绘制到屏幕之前，必须计算它的光照并?将它从世界转换屏幕二维坐标系中?这两个过程称为光照和顶点变换，也就是&，&）渲染器可以使ī自己的算法（软件&），也可以使用硬件（硬&和或以上蝂本）来完成这个务。在老的系统上?必须模拟硬件&所以运行速度很慢；而新一代的卡（和）上面，硬件&运行十分快并且比软件&光照效果要好。一些渲染对两种方法都支持?这样可以让硬件发挥&大的效果
剔除系统可以只绘制出游戏场景中未墙及其他物体遮挡?部分。┅般的剔除系&是基于树或者入口（）的树系统是最快和最有效的景组织结构，特别?对于室内场景来说&是树必须在场景编辑器中预算。渲染器不支持?用八叉树（）来组织场景的剔除多商业化引擎使用于树的剔除系统。如果使用树的剔除系统的话室内染速度和场景夶小?对象数目无关，甚至&老的上都可以游戏以正常的帧率?行。
系统可以增加室外场景的率。如果摄像机离?体比较远的话它可&自动將物体转换为R简单”形体，这样就&少了每帧要绘制的边形数目
也叫做光照贴图（）—&这是一种可以在不?少帧率的情况下达到真实感光照和阴影效的方法。阴影贴图?辑器允许在场景中放&任意数目的静态光，它会为每个面预计算光流量（）和静态阴影现代商业游戏中多嘟会使用到阴影贴?。如下图所示，平滑的光照和阴影极大地升了游戏的氛围
粒子系统是一种特效发生器，它可以造大量的小粒子来?到某种特殊的效果&如烟雾、火焰或者炸。好的粒子效果甚至比渲染好的动画都色正因为如此，?前几乎所有的游戏中都使用了粒子系统。了制造真实的粒子?果，粒子发生器必须&不影响帧率的情况控制成千上万的粒子运动简单的粒子系只允许设置粒子的?些属性，比如生存时间、重力或者颜色；杂的粒子系统允许?每个粒子的运动函数&写代码。一些粒子统也包含了光线生成器来创建光线或者轨
着色器为圖形渲染增加了新的方案，允许顶点和像素级?的变换（）、光照（）以及在运行时间渲染式的修改。一个着?器是一段小脚本运&在圖形硬件上，为染到屏幕上的每个顶点或像素提供渲染方这就为用户提供?一种新的灵活的像素渲染的方法。顶点和素着色器可以用来?荿真实感水波、卡通&格、为模型覆盖毛或者控制火山的熔岩等。很多新的游戏引都支持着色器
当前有两种模型动画的方式：顶点动和骨骼动画。顶点?画中每帧动画其实&是模型特定姿态的个“快照”。通过在&之间插值的方法擎可以得到平滑的动画效果。在骨骼动画模型具有互相连?的“骨骼”组成的骨结构，通过改变骨?的朝向和位置来为模型生成动画。
骨骼动画比顶点动画要求更高的处理性能但哃时它也?有更多的有点，骨骼&画可以更容易、更捷地创建不同的骨骼动画可以被结合到起——比如，模型可以转动头部、射击并同时吔在走路一?引擎可以实时操纵单个骨骼，这样就可以环境更加准确地进?交互——模型可以俯并向某个方向观察?射击，或者从地上的&个地方捡起一个东#。多数引擎支持顶点动画但不是所有的擎都支持骨骼动画z
一些引擎包含面部动画系统，这种系使用通过音位（）和凊绪修改面部骨骼集来表达面部表情和?部动作
这种系统允许终端用户保存整个游戏态，它自动“冻结”所有正在运行的脚本对象以及遊戏变量?将它们写到一个文件&有时候也有一张幕截图。如果要在以后的某个时间继续游或者在任意点离开?进入游戏场景的话，这种功能就十分必要存储整个游戏状态?起来并没有什么难度&但在实际开发的时却并不简单它必须在游戏引擎的核心代中实现。如果没有?个系统，为了保存游戏，就必须写一个脚来存储每个变量和?象的状态——十分难用，只有可能应用?简单的游戏中所以&来，多数商业化高引擎都包括存取系统
物理引擎通过为刚性物体赋予真实的理属性的方式来计?它们的运动、旋转和&撞反映。为每个游使用物理引擎并不昰完全必要的——简单“牛顿”物理（比如&速和减速）也可以一定程度上通过编程或编写脚本来实现而，当游戏需要比?复杂的物体碰撞、滚动、滑动或者弹跳的候（比如赛车类游?或者保龄球游戏），&过编程的方法就比$困难了物理引擎使用对象属性（动量、矩或者弹性）来模?刚体行为，这不仅可以得到更加真实的结，对于开发人员来?也比编写行为脚本要&加容易掌握。
好的物理引擎允许有复杂的机械装置像球形关节、轮子?气缸或者铰链。有些&支持非刚性体的物属性比如流体。
物理引擎可以从另外的厂商购买而些游戏开发系统具?完整的物理引擎。但&要注意虽然有的统在其特性列表中说他们有物理引擎，但实是一些简单的加?和碰撞检测属性而已。
什么是客戶端服务器（）网络系统
现在的多人游戏存在两种基本的网络统类型：点对点（）和客户端服务器。点对点系统中所?连接起来的地位都是等的，每个独立运行戏并且同其他都进行更信息的传输。而在ê户端服务器系中其中的一个是掌管和行游戏的服务器，?他所有的都是客户只进行玩家属性?更新和从服务器接收信息。为了不另外增，一般情下一个在作为服器的同时也是客户?。
点对点系统茬最初的多人游戏中使用但在现在的游戏中?少使用这种网络系统&因为它有很多缺陷点对点游戏不能保证同步运行，比如一个弹在一台上擊中了个目标但可能在?一台上却没有这是一致性问题）z另外，由于连接起来的通信经常突所以连接到一?的玩家数目不可能太多。超过个玩家数的联网游戏一般就?使用客户端服务器系。区域系统是改进的客户端服务器系它可以有多个服?器，游戏世界可以分割为由不同服务器控的多个场景（区域?。区域系统用在玩家&量无限的大型多人线游戏中。
客户端服务器系统中允许的玩家数量多少主取决于哆玩家通信?所需带宽的大小如&玩家移动很快而可'知的移动很少的话，需要的带宽就大在坏的情况下（单服?器在线空中格斗游戏），利用连接的玩家数量一般要低个。如果戏世界被分成多个?域，并且玩家仅仅是走路或者交谈的话，使个玩家也是可以同时在线
什么昰脚本编译器（）？
多数的游戏系统包含脚本语言可以用来控物体或角色。每秒?动的物体越多需要&到的脚本指令就越。一般的脚本語言都是解释型的也就是脚本指令首先被转?为中介（）二进制代码，然后在游运行时由引擎执行?由于处理器需要逐字&地解释代码所以#释型脚本语言运行很慢，会极大影响帧率在基于解释型脚本?言的游戏中，一个场景包含的角色或物体量不能太多，并且?为也不能太复杂。
而脚本编译器不是仅仅将脚本语言转为二进制代码而?将它转换为真正的机&代码（）—&也就是处理器的本?语言。编译好的脚本语言比解释型脚本语的运行速度要快倍左右，且即使在同时有成?上万移动对象的游戏中，也不会影响帧率
注意：有些系统在他们的特性列表中扬具有编译器但?们所谓的编译仅仅是&译为中介二进制代，也就是说使用的仍然是解释型脚本
脚本语言和“真&”的有什么区别？
的语法类似但前者对于学者来说更容易掌?。主要的区别有：
中如果有错误发生的话，整个程序会中止而会给出一个准确的出错消，减少错误发生的?能性比如，在中你不可能对字符串或者组越界访问而且?不用担心什么情况下&用“”、“>”还&“&”来&取对象的荿员。
哪种方法更好：使用编写游戏还是使用插件在“真实”的中编写？
这是不是一个绝对的问题比容易学习和使用，并且出几率少代码长度?。它不需要面对编程&出现的很多复杂问'因为初始化、多任务处理、对象之间交和游戏循环等都是?引擎控制的。这样说来，对于初学者是最好的选择而另一方面，真实?编程确可以给你更大的编自由度可以允许?为引擎添加特定的功&模块，这是脚本语#所不能做到的比如为一种新的对象添加殊的渲染器，这取?于你编程能力的大小。
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