計算機游戲程序設(shè)計

第1章 計算機游戲簡介 1
1.1 什么是游戲 1
1.2 計算機游戲的發(fā)展簡史 3
1.3 計算機游戲的分類 5
1.4 計算機游戲的開發(fā)過程 10
1.5 中國游戲業(yè)的展望 12
參考文獻 13
第2章 游戲程序設(shè)計概覽 15
2.1 游戲的基本流程和體系結(jié)構(gòu) 15
2.2 游戲開發(fā)的基本理念及方法 18
2.3 游戲引擎簡介 19
2.3.1 游戲引擎技術(shù)概述 20
2.3.2 游戲引擎的發(fā)展簡史 21
2.4 游戲的調(diào)試與測試 23
2.5 游戲開發(fā)的準則和“忠告” 25
2.6 游戲編程人員的基本素質(zhì)要求 27
2.7 小結(jié) 28
參考文獻 29
第3章 二維游戲的基本編程技術(shù) 31
3.1 二維游戲的基本流程和架構(gòu) 31
3.2 圖像文件的解析 31
3.3 地圖的創(chuàng)建與顯示 34
3.3.1 固定地圖 35
3.3.2 滾屏地圖 35
3.3.3 多層次地圖 36
3.3.4 菱形地圖 37
3.4 顏色的混合與半透明效果 39
3.4.1 基本原理和步驟 39
3.4.2 Alpha融合技術(shù) 41
3.5 精靈動畫 42
3.6 二維游戲世界的模擬 46
3.6.1 碰撞檢測 46
3.6.2 物體遮擋關(guān)系 48
3.6.3 物體運動模擬 48
3.7 一個簡單的二維潛艇游戲循環(huán)實例 48
3.8 小結(jié) 51
參考文獻 51
第4章 三維圖形學(xué)基礎(chǔ) 53
4.1 向量. 矩陣及四元數(shù)運算 53
4.1.1 向量運算 53
4.1.2 矩陣運算 54
4.1.3
四元數(shù)及其運算 60
4.2 常用的立體幾何算法 62
4.2.1 常用幾何體的表達與生成 63
4.2.2 常用幾何體之間的距離與求交 64
4.2.3 常用幾何體的屬性計算 65
4.3 三維場景的表達模型 68
4.3.1 三角網(wǎng)格模型 69
4.3.2 三類常用參數(shù)曲面 71
4.4 真實感圖形生成 76
4.4.1 坐標系 76
4.4.2 圖形繪制流程 78
4.4.3 顏色理論 84
4.4.4 光照明計算 88
4.5 游戲畫面的刷新與反走樣 96
4.5.1 畫面刷新和計時函數(shù) 96
4.5.2 反走樣處理 97
4.6 小結(jié) 98
參考文獻 98
第5章 三維游戲場景的組織和繪制 99
5.1 三維場景的組織與管理 99
5.1.1 基于場景圖的表達和管理 100
5.1.2 基于繪制狀態(tài)的場景管理 104
5.1.3 基于景物包圍體的場景組織 106
5.1.4 優(yōu)化場景繪制的幾何剖分技術(shù) 108
5.1.5 景物包圍體與場景剖分技術(shù)比較 113
5.2 游戲場景的幾何優(yōu)化 114
5.2.1 層次細節(jié)（LOD）技術(shù) 115
5.2.2 漸進網(wǎng)格和連續(xù)多分辨率繪制技術(shù) 117
5.3 三維場景的快速可見性判斷與消隱 117
5.3.1 可見性判斷算法分類 118
5.3.2 基于入口（Portal）技術(shù)的可見性判斷 119
5.3.3 遮擋面剔除技術(shù) 121
5.3.4 潛在可見集（PVS）方法 124
5.4 地形場景的繪制與漫游 124
5.5 三維游戲場景中的碰撞檢測 127
5.5.1 碰撞檢測的基本原理 128
5.5.2 基于空間剖分結(jié)構(gòu)的碰撞檢測算法 128
5.5.3 層次包圍體樹法 129
5.5.4 基于圖像空間的碰撞檢測算法 131
5.6 小結(jié) 131
參考文獻 132
第6章 游戲中的高級圖形技術(shù) 133
6.1 紋理映射 133
6.1.1 紋理映射的基本原理 134
6.1.2 凹凸紋理映射 140
6.1.3 位移映射 145
6.1.4 環(huán)境紋理映射 147
6.1.5 基于光照映射的快速繪制 149
6.1.6 高級紋理映射技術(shù)總結(jié) 151
6.2 混合式圖像和幾何繪制 152
6.2.1 光暈 153
6.2.2 精靈圖元的繪制 154
6.2.3 Billboard技術(shù) 155
6.2.4 Impostor技術(shù) 158
6.3 過程式建模技術(shù) 160
6.3.1 粒子系統(tǒng) 160
6.3.2 L-系統(tǒng)與植被的模擬 163
6.3.3 爆炸與火焰 165
6.3.4 云的過程式紋理生成 166
6.4 場景光影特效模擬 166
6.4.1 陰影 166
6.4.2 霧 175
6.4.3 運動模糊和域深 178
6.5 小結(jié) 178
參考文獻 179
第7章 三維動畫的基本編程技術(shù) 181
7.1 三維動畫技術(shù)概述 181
7.2 關(guān)鍵幀動畫技術(shù) 183
7.2.1 關(guān)鍵幀的指定 183
7.2.2 中間幀的插值技術(shù) 186
7.3 基于動作捕捉的動畫技術(shù) 192
7.3.1 動作捕捉系統(tǒng)簡介 193
7.3.2 動作捕捉數(shù)據(jù)的文件格式及其解析 196
7.3.3 動作捕捉數(shù)據(jù)的編輯與重用 210
7.4 腳本驅(qū)動的動畫技術(shù) 212
7.5 小結(jié) 215
參考文獻 216
第8章 游戲中的音頻編程 217
8.1 聲音基礎(chǔ) 217
8.1.1 聲音的生成 217
8.1.2 聲音的編碼存儲 218
8.1.3 聲音的合成 219
8.2 DirectX Audio編程 219
8.2.1 DirectX Audio概念 220
8.2.2 DirectSound的工作原理 220
8.2.3 DirectSound編程初步 223
8.2.4 DirectMusic播放MIDI背景音樂 230
8.3 三維音效生成 233
8.3.1 聽覺理論 233
8.3.2 環(huán)境模擬 234
8.3.3 DirectSound的三維音效編程 235
8.4 常見的聲音引擎簡介 240
8.5 小結(jié) 241
參考文獻 241
第9章 游戲中的人機界面技術(shù) 243
9.1 游戲的可玩性與人機界面 244
9.2 用戶界面設(shè)計基礎(chǔ) 245
9.2.1 用戶界面的色彩設(shè)計 245
9.2.2 用戶界面的形式 247
9.2.3 游戲軟件的界面設(shè)計 250
9.2.4 用戶界面開發(fā)設(shè)計原則 251
9.2.5 用戶界面的軟件開發(fā)過程 251
9.3 DirectInput編程 252
9.3.1 Windows系統(tǒng)下的鍵盤操作 252
9.3.2 DirectInput鍵盤編程 254
9.3.3 DirectInput鼠標編程 256
9.3.4 DirectInput游戲操縱桿編程 258
9.4 小結(jié) 260
參考文獻 261
第10章 游戲中的人工智能 263
10.1 游戲AI簡介 263
10.2 常見的游戲AI技術(shù) 265
10.2.1 有限狀態(tài)機 265
10.2.2 腳本語言方法 267
10.2.3 模糊邏輯 267
10.2.4 多智能體技術(shù)與人工生命 268
10.2.5 決策樹 269
10.2.6 人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò) 270
10.2.7 遺傳算法 271
10.2.8 群體行為的模擬 273
10.2.9 常見游戲AI的技術(shù)特點分析與比較 274
10.3 跟蹤與追逐行為的模擬 275
10.4 有限狀態(tài)機和模糊有限狀態(tài)機的實現(xiàn) 279
10.4.1 有限狀態(tài)機的實現(xiàn) 279
10.4.2 模糊有限狀態(tài)機的實現(xiàn) 289
10.5 A*算法和路徑尋找技術(shù) 296
10.5.1 搜索技術(shù)及A*算法 296
10.5.2 路徑尋找技術(shù) 307
10.6 游戲AI的設(shè)計和實現(xiàn)原則 312
10.7 小結(jié) 316
參考文獻 317
第11章 網(wǎng)絡(luò)游戲的基本編程技術(shù) 319
11.1 網(wǎng)絡(luò)游戲的基本架構(gòu) 319
11.2 Winsock編程基礎(chǔ) 322
11.2.1 TCP/UDP簡介 322
11.2.2 Socket和Winsocket 簡介 322
11.2.3 Winsock編程結(jié)構(gòu) 324
11.2.4 Winsock地址處理 325
11.2.5 Winsock函數(shù)介紹 326
11.2.6 Winsock綜合示例 333
11.3 網(wǎng)絡(luò)游戲通信協(xié)議 336
11.3.1 游戲通信協(xié)議簡介 336
11.3.2 游戲通信協(xié)議結(jié)構(gòu) 336
11.3.3 協(xié)議打包/解包 337
11.4 小型網(wǎng)絡(luò)游戲設(shè)計與實現(xiàn) 337
11.5 大型多人網(wǎng)絡(luò)游戲設(shè)計策略 339
11.5.1 基于推測的數(shù)據(jù)傳輸 340
11.5.2 消息等級化 340
11.5.3 游戲空間剖分 341
11.5.4 消息發(fā)送策略 341
11.5.5 集群化服務(wù)器 342
11.6 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膬?yōu)化 343
11.6.1 采用UDP協(xié)議 343
11.6.2 采用多播技術(shù) 343
11.6.3 使用I/O Completion Port 344
11.7 小結(jié) 345
參考文獻 345