基于3D角色游戲中AI引擎的設(shè)計研究

耿富成

摘 要 本文以人工智能（AI）引擎與游戲場景設(shè)計及優(yōu)化為主要研究目標(biāo)，對優(yōu)化游戲場景搭建技巧進行闡述，并分析AI引擎在3D角色游戲中的設(shè)計思路。通過復(fù)雜、高效的AI引擎，將游戲中那種更為飽滿、真實的角色行為創(chuàng)造出來，以此不斷提升角色游戲中玩家和智能角色的互動。

【關(guān)鍵詞】AI引擎 3D 角色游戲 場景設(shè)計

iPhone平臺游戲、Android平臺游戲及網(wǎng)頁游戲等在近些年迅猛發(fā)展，并逐漸成為對發(fā)展游戲具有帶動作用的新生力量。但是，當(dāng)今很多游戲都處于宣傳攻勢重于游戲內(nèi)容品質(zhì)的境況，而且玩家在游戲體驗過程中，會逐漸提升對游戲操控性與沉浸感需求。基于這種現(xiàn)象，使得3D游戲逐漸成為國內(nèi)游戲主要發(fā)展方向。

1 游戲場景的設(shè)計

在開發(fā)游戲時，貼圖和模型的合理搭建能夠?qū)㈧披惖挠螒驁鼍疤峁┙o玩家，以此提升游戲本身意境，并將游戲主題突出出來。所以，怎樣快速搭建貼圖和模型，確保游戲運行暢通是在設(shè)計游戲過程中亟待研究與解決的重要問題。

1.1 搭建游戲場景規(guī)范

一般通過Unity3D技術(shù)對場景中像地形、草木等基本對象進行直接搭建，但對于游戲中裝飾性物品與主要角色等，必須從3D建模軟件中導(dǎo)入。對游戲場景進行搭建時，首先要對游戲環(huán)境予以創(chuàng)建，然后放置物品或者角色。Unity3D在默認狀態(tài)下的單位為1，一般會通過修改應(yīng)用程序以與該比例相匹配，由此在資源放置時就會比較簡單。

本游戲通過Maya建模，面片數(shù)要保證為32500個Polygon 面片，若大于該數(shù)量，那么物體就無法顯現(xiàn)，所以應(yīng)該對模型與多邊形數(shù)量進行合理分布。在制作完成一個三維模型后，其內(nèi)容主要包括單位、場景尺寸、節(jié)點編輯、命名、紋理、模型歸類、紋理格式及尺寸、坐標(biāo)及材質(zhì)等一定要與相關(guān)制作規(guī)范相符。

1.2 優(yōu)化游戲貼圖

作為游戲開發(fā)平臺，Unity3D模型材質(zhì)通常會有很多特殊性需求，并非Maya中所有材質(zhì)球Unity3D都支持，Unity3D只支持像Lambet、Blin等標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)，且還要保證貼圖尺寸為2n，貼圖尺寸最大值要在1024×1024以內(nèi)，烘焙過程中，對TGA格式紋理貼圖進行設(shè)置。渲染優(yōu)化時，應(yīng)該對遮擋剔除技術(shù)進行選用，也就是說，如果其它物體遮擋該物體，且在攝像機鏡頭外，那么不會對其實施渲染。運行遮擋剔除是用虛擬攝像機在場景中將物體潛在可視狀態(tài)創(chuàng)建出來，以此進一步提升游戲運行質(zhì)量。

2 基于3D角色游戲中AI引擎的設(shè)計研究

2.1 構(gòu)建游戲AI引擎框架

2.1.1 游戲中非玩家角色的動作控制

非玩家角色在游戲中的主要行為包括巡邏、待機、逃跑及攻擊等，每個行為下的動畫表現(xiàn)都有所不同，以程序的方式對游戲角色動作進行控制。依照游戲引擎本身特性，于游戲角色模型中綁定角色動作。此外，角色模型導(dǎo)出設(shè)置中，對游戲動畫選項進行設(shè)置后，再在3D引擎中導(dǎo)入，在一定條件下，采用程序控制的方式對動畫剪輯進行播放，以此控制角色動作。

2.1.2 狀態(tài)機反應(yīng)機制

首先對AI引擎智能進行分析：在一定范圍內(nèi)，游戲AI角色巡邏，對周邊環(huán)境進行掃視，以觀察周邊有玩家入侵與否，有時可立于原地，若無外界條件觸發(fā)則為空閑待機狀態(tài)，但若在其可視范圍內(nèi)有玩家，則會主動攻擊，圍攻玩家，以此對玩家造成傷害，如果其生命力比較低，則會自動逃跑。根據(jù)AI角色表現(xiàn)，能夠獲得AI角色的狀態(tài)及其相互轉(zhuǎn)換。

Idle 狀態(tài)：該狀態(tài)為空閑狀態(tài)，在平靜狀況下的基本狀態(tài)。如果無條件觸發(fā)，AI角色在一段時間后就會自動轉(zhuǎn)入Idle狀態(tài)。

Attack 狀態(tài)：該狀態(tài)為攻擊狀態(tài)，具體是攻擊出現(xiàn)在其視野中的玩家，對其造成傷害。如果AI角色生命力比較低，就會自動向Escape狀態(tài)（即：逃跑狀態(tài)）轉(zhuǎn)換，如果玩家在其可視范圍外，則會自動向Patrol狀態(tài)（即：巡邏狀態(tài)）轉(zhuǎn)換。

2.2 基于3D角色游戲的AI引擎尋路算法

通過特定尋路算法幫助游戲角色尋路，也就是說，根據(jù)某種規(guī)則對從起始點到終點的路徑進行計算。本文主要分析WayPoint尋路算法，并具體應(yīng)用于角色游戲中。該尋路算法具體是將若干個路徑點（waypoint）進行標(biāo)記，采用矢量線連接各路徑點，確保游戲AI角色可以在某種規(guī)律下沿路徑線自動尋路。可手工設(shè)置這些路徑點，也可程序自動生成。路徑點尋路時，游戲場景中，需要獲取任意兩點路徑，可以從目標(biāo)點與起始點各取一個路徑點，對這兩個路徑點最短距離進行計算，以此將目標(biāo)點與起始點最優(yōu)路徑計算出來，這就是角色行走路徑。游戲角色在到達目標(biāo)點后，必須在其視野中可看到下一最優(yōu)路徑點，由此就能夠在最優(yōu)路徑中進行自由活動。

3 總結(jié)

本研究分析與探討了基于3D角色游戲的游戲場景布置與AI引擎的設(shè)計與優(yōu)化。采用三維建模軟件實施建模后，對游戲場景于Unity3D中進行優(yōu)化，結(jié)合AI引擎關(guān)鍵技術(shù)、制作過程及游戲半身，確保能夠在游戲中將游戲玩家與職能角色對抗效果充分體現(xiàn)出來，整個游戲主線是任務(wù)關(guān)卡形式，因此要合理設(shè)計游戲非玩家角色，必須通過程序?qū)€性化敵人進行設(shè)計，以確保游戲具有真實性、挑戰(zhàn)性以及可玩性，這對3D角色游戲的設(shè)計與實現(xiàn)極具重要參考價值。

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作者單位

西安理工大學(xué)大學(xué) 陜西省西安市 710048endprint